Descrizione del modulo "Solar cooling (ET.P03.004.004)"

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  • Descrizione del modulo "Solar cooling (ET.P03.004.004)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Riduzione dei picchi di carico estivo sulla rete elettrica e beneficio ambientale connesso all'utilizzo dell'energia solare in sostituzione dell'elettricità in aree urbane caratterizzate da elevati picchi di domanda di energia per la climatizzazione estiva ed elevato inquinamento. Ottimizzazione ed aumento del rendimento globale di sistemi di produzione industriale. Conservazione di cibi e/o medicinali in aree remote non raggiunte da rete di distribuzione elettrica. (literal)
Tematiche di ricerca
  • L'attività di ricerca sarà suddivisa in quattro tematiche principali. Nella prima fase dell'attività verrà condotto uno studio specifico ed un'analisi dello stato dell'arte nell'ambito del solar-cooling al fine di definire il sistema, i suoi componenti principali e le principali criticità. Nella seconda e terza fase saranno identificati ed ottimizzati i componenti maggiormente critici della macchina ad adsorbimento, sia attraverso prove sperimentali mirate all'ottimizzazione dell'efficienza del sistema, sia attraverso la formulazione e l'utilizzo di un modello matematico previsionale dell'intero sistema. Nell'ultima fase sarà effettuata la progettazione di massima di un sistema integrato per la produzione del freddo da fonte solare. (literal)
Competenze
  • Nell'ambito del modulo verranno utilizzate le seguenti competenze: - ingegneria meccanica e dei materiali (progettazione di componenti ottimizzati per pompe di calore ad adsorbimento, progettazione di sistemi solari, realizzazione di prototipi da laboratorio, conduzione di prove sperimentali da laboratorio), - informatica e matematica (sviluppo di modelli di simulazione dinamici e sistemi di gestione e controllo degli impianti), - chimica di base ed applicata (caratterizzazione di materiali adsorbenti). (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Sistemi per la climatizzazione ambientale nell'ambito civile e terziario. Integrazione e miglioramento dell'efficienza energetica di sistemi di climatizzazione tradizionale o sistemi di produzione industriale (integrazione dell'energia solare tramite calore di scarto o di processo). Sistemi solari per la produzione di freddo industriale o da impiegare nella filiera agro-alimentare. Sistemi per la produzione del ghiaccio in aree remote non raggiunte da rete di distribuzione elettrica. (literal)
Tecnologie
  • Realizzazione di scambiatori di calore ad elevata area superficiale caratterizzati da un elevato rapporto in massa adsorbente/metallo. Progettazione, realizzazione e test di scambiatori compositi a base grafitica supportanti coatings in zeolite o gel di silice dalle elevatissime prestazioni. Realizzazione di componentistica a bassa capacità termica e peso per l'impiego in pompe di calore ad adsorbimento ad alta efficienza. (literal)
Obiettivi
  • I principali obiettivi attesi dell'attività di ricerca del presente modulo sono: - Ottimizzazione in termini di efficienza degli attuali sistemi ad adsorbimento con lo scopo di migliorare l'utilizzo dell'energia termica solare e ridurre i costi di installazione ed esercizio del sistema. - Dimostrazione dell'applicabilità tecnica e della convenienza economica dell'applicazione negli ambiti dei settori civili e terziario. - Realizzazione e validazione di strumenti informatici di supporto alla progettazione di sistemi di solar cooling di qualsiasi taglia. - Realizzazione di prototipi full-scale o lab-scale di sistemi per la produzione del ghiaccio o del freddo da fonte solare - Realizzazione di componenti per cicli ad adsorbimento aperti utilizzanti ruote recuperative di tipo sorption. (literal)
Stato dell'arte
  • I sistemi di climatizzazione solare basano essenzialmente il loro funzionamento sull'impiego dei refrigeratori ad adsorbimento. Tali macchine termiche sfruttano le proprietà chimico/fisiche di alcuni materiali solidi porosi, quali le zeoliti, il gel di silice, i carboni attivi, ecc., in grado di adsorbire in maniera totalmente reversibile dei vapori di sostanze non dannose per l'ambiente (es. acqua). La rigenerazione del materiale adsorbente, e quindi il funzionamento della macchina ad adsorbimento, avviene per mezzo della fornitura di calore ad un basso livello termico (< 100°C). Risulta, quindi, particolarmente interessante la possibilità di integrazione con impianti termici di captazione dell'energia solare. Il risultato finale è quello di poter disporre di un effetto utile frigorifero ottenuto, totalmente o in parte, da fonte rinnovabile solare. (literal)
Tecniche di indagine
  • A supporto dell'attività di ricerca programmata verranno impiegate le seguenti metodologie di indagine sperimentale: - Misura delle prestazioni e dell'efficienza di singoli moduli per reattori ad adsorbimento e componenti di macchine ad adsorbimento attraverso l'impiego di un'apposita stazione di prova. - Misura delle prestazioni e dell'efficienza di macchine ad adsorbimento \"full scale\" in diverse condizioni operative tramite apposita stazione di prova (per taglie complessive inferiori a 35 kW frigoriferi). - Simulazione dinamica di sistemi per il solar cooling tramite la formulazione e l'implementazione di modelli matematici di dettaglio. (literal)
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