Definizione di raffreddamento gratuito: il raffreddamento gratuito, noto anche come modalità Economizer, si riferisce alla capacità di un sistema refrigeratore di utilizzare basse temperature dell'aria ambiente per assistere o gestire completamente il carico di raffreddamento senza coinvolgere il ciclo di refrigerazione meccanica. Questo processo elimina o riduce l'uso di componenti ad alta intensità di energia come i compressori, raggiungendo così sostanziali risparmi energetici ed efficienza operativa durante le condizioni del clima a freddo. In questa modalità, l'aria fredda esterna viene utilizzata come dissipatore di calore naturale per rimuovere il calore dall'acqua refrigerata o il fluido di processo attraverso sistemi di scambio di calore diretti o indiretti.

Raffreddato ad aria contro acqua raffreddata Chiller : La capacità dei refrigeratori di eseguire il raffreddamento gratuito dipende in modo significativo dal fatto che il sistema sia raffreddato all'aria o raffreddato ad acqua. I refrigeratori raffreddati ad acqua abbinati a torri di raffreddamento sono in genere più adattabili alle strategie di raffreddamento libere attraverso scambiatori di calore a piastra e circuiti di bypass. Tuttavia, i moderni refrigeratori raffreddati ad aria possono anche essere dotati di bobine di raffreddamento libero integrate o dispositivi di raffreddamento a secco che facilitano il raffreddamento gratuito indiretto. Ogni configurazione offre diversi vantaggi: i sistemi raffreddati ad acqua offrono generalmente un maggiore efficienza e un potenziale di raffreddamento libero, mentre le versioni raffreddate all'aria richiedono meno infrastrutture idriche e sono più semplici da mantenere.

Requisiti delle condizioni stagionali: affinché il raffreddamento libero si attivi in ​​modo efficace, la temperatura dell'aria ambiente deve essere significativamente inferiore alla temperatura di ritorno dell'acqua refrigerata o del fluido di processo. Il raffreddamento libero diventa praticabile quando le temperature esterne sono almeno da 5 ° C a 10 ° C al di sotto della temperatura del fluido. Ad esempio, se la temperatura di ritorno dell'acqua refrigerata è di 15 ° C, il raffreddamento libero può iniziare a contribuire quando la temperatura ambiente scende al di sotto di 10 ° C. Più fredda è l'aria ambiente, più efficace diventa il processo di raffreddamento libero e maggiore è l'energia del compressore può essere spostata o evitata del tutto.

Design del refrigeratore ibrido: alcuni refrigeratori sono progettati come sistemi ibridi, il che significa che combinano sia le funzioni di refrigerazione meccanica che di raffreddamento gratuite all'interno di un'unica unità integrata. Questi refrigeratori passano automaticamente tra le modalità operative in base alle condizioni di temperatura esterna e ai requisiti di carico del sistema. Durante il clima mite, il sistema può funzionare in modalità di raffreddamento senza parziali in cui i compressori funzionano a carico ridotto, mentre in stagioni più fredde, può spostarsi in modalità di raffreddamento libero completa in cui i compressori sono completamente bypassati. I refrigeratori ibridi offrono una soluzione altamente adattabile per le strutture che sperimentano ampie fluttuazioni di temperatura stagionali.

Risparmio energetico: il vantaggio principale dell'utilizzo del raffreddamento libero è la sostanziale riduzione del consumo di energia elettrica, specialmente durante l'autunno, l'inverno e l'inizio della primavera. Riducendo o eliminando la necessità di funzionamento del compressore, le strutture possono ridurre i costi di picco della domanda e i costi operativi. Gli studi hanno dimostrato che le strutture in climi temperati o freddi possono ottenere un risparmio energetico annuale fino al 30% al 50% utilizzando chiller equipaggiati dal raffreddamento gratuito. Poiché i compressori sono componenti meccanici soggetti a usura, la riduzione del loro tempo di esecuzione estende la loro vita operativa, abbassando le spese di manutenzione e sostituzione a lungo termine.

Tipi di integrazione di raffreddamento gratuito: ci sono tre metodi principali per integrare il raffreddamento gratuito nei sistemi refrigerati. Innanzitutto, gli economianti diretti sul lato aereo portano aria esterna fresca direttamente nel sistema di distribuzione dell'aria della struttura, adatto alle applicazioni HVAC. In secondo luogo, gli economianti indiretti sul lato dell'acqua utilizzano torri di raffreddamento esterne e scambiatori di calore per trasferire il calore dal circuito dell'acqua refrigerato all'aria ambiente senza miscelare i flusso d'aria. In terzo luogo, bobine di raffreddamento libero integrate, spesso utilizzate nei refrigeratori raffreddati ad aria, farà circolare il fluido a base di glicole attraverso bobine che rifiutano il calore direttamente sull'aria ambiente senza coinvolgere i compressori. La selezione del metodo di integrazione dipende dal tipo di struttura, dall'infrastruttura esistente e dalla zona climatica.