Descrizione della commessa "Pompe di calore alimentate da energia termica (ET.P03.004)"

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  • Descrizione della commessa "Pompe di calore alimentate da energia termica (ET.P03.004)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • L'impiego più conveniente dei climatizzatori ad adsorbimento è nell'utilizzo del calore di cogeneratori per la produzione simultanea di elettricità, calore e/o freddo realizzando così sistemi trigenerativi. L'applicazione economicamente più conveniente è nella climatizzazione del settore terziario. La climatizzazione assistita da energia solare è un approccio promettente per ridurre i carichi elettrici estivi ed il consumo di energia primaria in confronto con i climatizzatori tradizionali. Ulteriore beneficio ambientale è l'uso di fluidi refrigeranti (acqua) con potenziale di riscaldamento globale nullo. (literal)
Strumentazione
  • Sistema termogravimetrico per la misura delle curve di equilibrio solido adsorbente/vapore. Misura del calore specifico e dell'entalpia di adsorbimento tramite calorimetria. Misura dell'area superficiale e del volume dei pori di solidi adsorbenti porosi tramite porosimetro a mercurio e tecnica BET. Studio generale delle proprietà chimico-fisiche di materiali adsorbenti tramite analisi DSC, DTA, TG, XRD, microscopia SEM. Tre stazioni di prova per chiller ad adsorbimento da 1, 10 e 35 kW frigoriferi. (literal)
Tematiche di ricerca
  • - Sviluppo di nuovi materiali adsorbenti con elevate capacità di adsorbimento/desorbimento di vapor d'acqua o altri fluidi refrigeranti non inquinanti (prevalentemente acqua). Misura sperimentale delle cinetiche di assorbimento intra-particle e dei coefficienti di diffusione di massa inter-particle dei materiali realizzati. - Preparazione di innovative configurazioni di letti adsorbenti con elevate proprietà di trasferimento termico e di massa. - Misura delle proprietà termo-fisiche (calore specifico, conducibilità termica, ecc.) e di adsorbimento all'equilibrio di materiali adsorbenti. - Implementazione di modelli di simulazione dinamica della macchina e dell'intero sistema applicativo. - Realizzazione di prototipi di climatizzatori ad adsorbimento alimentati da calore di scarto a bassa temperatura (T<100°C) o da energia solare, e relative prove sperimentali per determinare le prestazioni della macchina. - Studio delle potenziali applicazioni delle macchine ad adsorbimento quali: sistemi trigenerativi basati su motori a C.I. o celle a combustibile; climatizzatori per autoveicoli o imbarcazioni; solar cooling systems. - Accumulo termico (literal)
Competenze
  • Vengono utilizzate le seguenti competenze: - chimica di base ed ingegneria dei materiali (sintesi e caratterizzazione di adsorbenti) - ingegneria meccanica (realizzazione di prototipi da laboratorio) - informatica e matematica (sviluppo di modelli di simulazione). (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Climatizzatori per l'edilizia ed il terziario, per mezzi di locomozione, pompe di calore, trigenerazione. (literal)
Tecnologie
  • Tecnica di deposizione di strati sottili di materiale adsorbente su superfici metalliche. Realizzazione di scambiatori di calore ad elevata area superficiale rivestiti con strati consolidati di materiale adsorbente. Realizzazione di scambiatori di calore ad elevata efficienza per impiego in pompe di calore ad adsorbimento. (literal)
Obiettivi
  • L'obiettivo principale è l'aumento della potenza specifica della macchina, sia in termini di peso che di volume; anche un aumento del COP è desiderabile se la sorgente energetica non è gratuita (es. pompe di calore gas-fired, solar cooling). (literal)
Stato dell'arte
  • Il funzionamento di questi sistemi è basato sulla capacità di alcuni materiali porosi (es. zeoliti) di assorbire reversibilmente vapori non dannosi per l'ambiente (es. acqua). Inoltre, tali sistemi utilizzano energia termica quale fonte primaria. Particolarmente interessante appare oggi la prospettiva di sviluppare climatizzatori alimentati da calore di scarto o da energia rinnovabile quali quelli provenienti da cogeneratori o autoveicoli o impianti solari. (literal)
Tecniche di indagine
  • Misura delle curve di equilibrio solido adsorbente/vapore tramite bilancia termogravimetrica. Misura del calore specifico e dell'entalpia di adsorbimento tramite calorimetria. Misura dell'area superficiale e del volume dei pori di solidi adsorbenti porosi tramite porosimetro a mercurio e tecnica BET. Studio generale delle proprietà chimico-fisiche di materiali adsorbenti tramite analisi DSC, DTA, TG, XRD, microscopia SEM. Un software appositamente sviluppato presso l'ITAE consente una collaudata ed automatica conduzione di prove sperimentali su prototipi di chiller ad adsorbimento nelle due stazioni di prova disponibili. (literal)
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