La maggior parte degli utenti di chiller probabilmente ha vissuto questo: il compressore si avvia, funziona per alcuni minuti, poi si spegne, per riavviarsi pochi minuti dopo. Questo può sembrare insignificante, ma in realtà è uno dei principali fattori che influiscono sulla durata dell'attrezzatura. Nell'industria dei chiller, questo fenomeno è noto come ciclo breve.

Cos'è il ciclo breve in un chiller

Condizioni normali: durante il processo di raffreddamento, il compressore del chiller regola la sua velocità in base al carico. I compressori a velocità fissa controllano la capacità di raffreddamento accendendosi e spegnendosi, mentre i compressori a velocità variabile riducono la loro velocità per evitare frequenti avvii e arresti.

Se il compressore si avvia e si ferma una o due volte all’ora, questo è normale. Tuttavia, se l’unità cicla dalle dieci alle venti volte all’ora, non è normale. Generalmente ci riferiamo a questo ciclo ripetuto di spegnimento e riavvio come ciclo breve.

Perché si verifica il ciclo breve

Chiller sovradimensionato per il carico

Alcuni clienti con budget ampi possono ignorare il reale carico termico e acquistare la massima capacità di raffreddamento possibile. Ciò porta a un chiller con una capacità di gran lunga superiore al carico effettivo.

All’avvio, il compressore soddisfa quasi immediatamente le esigenze di raffreddamento del processo e delle apparecchiature, quindi si spegne. Quando viene rilevato un nuovo aumento del calore, il compressore si riavvia. Questo ciclo si ripete finché la linea di produzione e il chiller sono in funzione.

Impostazioni di controllo rigide che causano avviamenti frequenti

Quando la differenza di temperatura tra i punti di attivazione e disattivazione è troppo ridotta, la minima oscillazione può causare un riavvio. Una banda di setpoint che sulla carta sembra valida può trasformarsi in caos sul campo.

Un volume d’acqua insufficiente porta a cicli brevi

I sistemi senza serbatoio tampone o con tubazioni sottodimensionate non possono mantenere una massa termica sufficiente. Il risultato sono rapide oscillazioni di temperatura che costringono il chiller a reagire troppo velocemente.

Sensori difettosi

Un Pt100 RTD con deriva o un anello PID mal tarato può indurre il controllore a credere che sia necessario un riavvio, anche quando il carico in realtà non è cambiato. Problemi di flusso, valvole bloccate o pompe che accelerano in modo irregolare possono alimentare lo stesso problema.

Perché il ciclo breve è un rischio serio

Ogni riavvio rapido riduce la vita del compressore. I motori funzionano più caldi, gli avviatori si consumano e lo stress meccanico si accumula. Un compressore progettato per durare dieci anni in condizioni normali potrebbe guastarsi in metà tempo se si ignora il ciclo breve.

Inoltre, avviare un compressore richiede molta più energia rispetto a mantenerlo in funzioneDozzine di avviamenti inutili ogni giorno si riflettono rapidamente sulla bolletta elettrica. Gli impianti che operano 24 ore su 24 ne risentono maggiormente.

Poi c’è la stabilità. Molte industrie dipendono da un raffreddamento costante per processi sensibili. Linee di semiconduttori, Reattori farmaceutici, o Sistemi laser non possono tollerare le oscillazioni di temperatura. Il ciclo breve interrompe proprio ciò che il chiller è progettato per proteggere.

E infine, c’è il fermo macchina. La maggior parte dei chiller moderni includere protezioni di bloccoSe il sistema rileva troppi cicli rapidi consecutivi, si spegne per proteggersi. È in quel momento che un piccolo problema di controllo si traduce in perdita di produzione.

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Come evitare il ciclo breve di un chiller

Progettazione corretta del chiller per prevenire il ciclo breve

Un chiller dovrebbe essere dimensionato per corrispondere il più possibile al carico. Quando ciò non è possibile, aggiungere volume d’acqua — tramite un serbatoio tampone o un circuito più grande — offre al sistema margine di manovra. Maggiore massa termica significa funzionamento più fluido.

Strategie di controllo intelligenti per ridurre i cicli

Allargare il differenziale di temperatura tra avvio e arresto aiuta a ridurre i cicli inutili. I controller avanzati che utilizzano bande morte adattive o logica PID reale possono monitorare le condizioni in modo più intelligente e rispondere senza il costante schema acceso-spento.

Manutenzione regolare per mantenere stabili i chiller

I sensori devono essere calibrati, le valvole ispezionate e le pompe devono funzionare in un intervallo stabile. Un sensore con deriva o una valvola di espansione bloccata può compromettere l’intero equilibrio. Con una manutenzione adeguata, il controller del chiller riceve le informazioni corrette e prende le decisioni giuste.

Nelle strutture con più chiller, la sequenza aiuta. Invece di stressare un’unità con continui avvii, il carico può essere distribuito su più macchine. La rotazione lead/lag bilancia le ore e impedisce a un compressore di sopportare il peso dello stress.