Ciclo transcritico: differenze tra le versioni

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Un ciclo transcritico è un ciclo termodinamico chiuso dove il fluido di lavoro attraversa sia la fase liquida che quella supercritica e gassosa. In particolare, per cicli di potenza, il fluido di lavoro è tenuto in condizioni liquide nella fase di compressione e vapore o supercritico durante l'espansione. Il ciclo ultrasupercritico rappresenta l'applicazione più comune di ciclo trascrtitico per applicazioni di larga scala^[1], dove l'acqua è usata come fluido di lavoro. Altre applicazioni di cicli di potenza trascritico sono rappresentate dagli organic Rankine cycle^[2], particolarmente adatti a fonti di calore a bassa entalpia, come geotermico^[3], recupero termico^[4] o biomasse e termovalorizzazione di rifiuti^[5].

Rispetto ai rispettivi cicli subcritici, i cicli transcritici possono sfruttare maggiori rapporti di compressione, e conseguentemente efficienze di ciclo più alte per la maggior parte dei fluidi di lavoro e lavori specifici maaggiori^[6]. Rispetto ai cicli supercritici, invece, un ramo di pressione si trova sotto la pressione critica (condensando) e l'altro si trova a pressioni maggiori di quella critica.

Nel campo della refrigerazione, l'anidride carbonica è considerata come fluido molto promettente a causa della posizione del suo punto critico^[7]^[8]^[9]^[10].

Condizioni transcritiche del fluido di lavoro

Nei cicli transcritici, la pressione del fluido all'uscita della pompa è più alta di quella critica, mentre all'ingresso della pompa si è vicini al punto di liquido saturo.

Durante il riscaldamento isobaro, il fluido va oltre la temperatura critica, passando dalla fase liquida a supercritica senza attraversare un processo di evaporazione, una differenza significativa tra cicli subcritici e trascritici^[11]. Come conseguenza, la massima temperatura ottenibile può essere maggiore, e il processo di introduzione del calore nel ciclo è più efficiente dal punto di vista exergetico^[12].

Caratteristiche dei cicli di potenza trascritici

Come in ogni ciclo di potenza, l'efficienza termica è il parametro più significativo per caratterizzare il processo, calcolata come:

$\eta _{ciclo}={\frac {W_{ciclo}}{Q_{in}}}$

dove $Q_{in}$ è l'input termico, dato o da combustione di un combustibile o da scambio termico con una sorgente calda, e $W_{Cycle}$ è la potenza prodotta dal ciclo.

Le tipiche configurazioni di cicli trascritici utilizzano un solo scambiatore di calore^[13]^[14], grazie all'assenza di processi di cambio di fase. In cicli subcritici, invece, sono presenti tre scambiatori di calore^[15]: un economizzatore, un evaporatore ed un surriscaldatore. Inoltre, se si considerano cicli Rankine come cicli a recupero per ciclo combinato, la configurazione del riscaldameto è multilivello, ancora più complessa.^[16].

Applicazioni nei cicli di potenza

Cicli Rankine ultrasupercritici

Negli ultimi anni, l'efficienza di ciclo dei cicli Rankine è aumentata incredibilmente, specialmente nei casi in cui si unsino combustibili fossili (come il carbone): in questo caso, l'adozione di ultrasupercritical Rankine cycle è stato il fattore principale per ottenere questo aumento di efficienza. Studi sulle configurazioni di cicli trascritici di questo tipo dimostrano che è possibile raggiungere efficienze fino al 50%, circa 6% più alte dei corrispettivi cicli subcritici^[17].

In applicazioni di larga scala per cicli transcritici, gli schemi di impianto tipici comportano 10 preriscaldatori di acqua di alimento, cinque nel ramo di bassa pressione e cinque nel ramo di alta pressione, ed un Degasatore termico, per aiutare ad arrivare a temperature di ammissione dell'acqua di alimento in caldaia nell'ordine dei 300°C.

Cicli Rankine a fluido organico

Gli Organic Rankine cycle rappresentano cicli di potenza innovativi che permettono buone efficienze con sorgenti calde a basso livello di entalpia^[18] e assicurano condensazione sopra la pressione atmosferica, evitando degasatori e grandi sezioni di passaggio nei condensatori.

Inoltre, rispetto ai cicli a vapore, gli ORC permettono maggior flessibilità e scalabilità, permettendo compattezze significative, utili per la microgenerazione.

Gli ORC usano fluidi organici (come Idrocarburi, Fluorocarburi, Clorofluorocarburi od altri) come fluidi di lavoro^[19]. La maggior parte di questi hanno temperature critiche nell'ordine dei 100-200°C^[20], quindi adatti per cicli transcritici con basse temperature.^[21] Grazie ai cicli transcritici, il rapporto di compressione può più che raddoppiare, permettendo di aumentare significativamente la differenza di temperatura in turbina, quindi aumentando il lavoro specifico.

Applicazioni nelle pompe di calore

Diagrmma Ts di un ciclo frigorifero utilizzando un ciclo subcritico

Un ciclo frigorifero, anche noto come pompa di calore, è un ciclo termodinamico che permette di rimuovere del calore da una fonte fredda e trasferirlo ad una fonte calda, per mezzo consumo di potenza meccanica^[22]. I cicli frigoriferi tradizionali sono subcritici, dove la condensazione (la rimozione di calore) avviene a una pressione inferiore a quella critica^[23].

Alcuni cicli frigoriferi innovativi sono transcritici, in particolare utilizzando anidride carbonica come fluido di lavoro, che possono ritrovarsi a scambiare calore fra le due fonti a temperature superiori e inferiori a quella critica. Per questo motivo l'anidride carbonica è ritenuta un fluido adatto, essendo la sua temperatura critica circa 31°C, una temperatura ragionevolmente a metà fra le temperature richieste per la refrigerazione (10°C/20°C) e la rimozione del calore.

Come per i cicli di potenza, nei cicli frigoriferi transcritici il calore è dissipato da un unico scambiatore di calore, invece che in un condensatore ed un desurriscaldatore^[24], semplificando significativamente gli schemi di impianto.

I vantaggi nell'utilizzo dell'anidride carbonica rispetto ai refrigeranti tradizionali (come gli Idrofluorocarburi) nei cicli frigoriferi sono sia da un punto di vista economico che ambientale. Dal punto di vista economico, l'anidride carbonica è di due ordine di grandezza meno costosa dei classici fluidi refrigeranti, dal punto di vista ambientale invece l'anidride carbonica non presenta problemi di tossicità nè infiammabilità, ha un GWP di 1 a un ODP di 0.

References

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[1] Advances in Steam Turbines for Modern Power Plants, Elsevier, 2017, p. 41, ISBN 978-0-08-100314-5.

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[18] Selection of working fluid for low enthalpy heat source Organic Rankine Cycle in Dholera, Gujarat, India, in Case Studies in Thermal Engineering, vol. 16, December 2019, p. 100553, DOI:10.1016/j.csite.2019.100553.

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[20] Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 22, June 2013, pp. 168–186, DOI:10.1016/j.rser.2013.01.028.

[21] Comparison of Enhanced Organic Rankine Cycles for Geothermal Power Units (PDF), [Melbourne].

[22] Introduction of Water Source Heat Pump System, in Handbook of Energy Systems in Green Buildings, 2018, pp. 1–48, DOI:10.1007/978-3-662-49088-4_4-1.

[23] Selection and validation on low-GWP refrigerants for a water-source heat pump, in Applied Thermal Engineering, vol. 193, July 2021, p. 116938, DOI:10.1016/j.applthermaleng.2021.116938.

[24] Review on Cycle Modifications of Transcritical CO2 Refrigeration and Heat Pump Systems, in Journal of Advanced Research in Mechanical Engineering, vol. 1, n. 1, 2010, pp. 22-29.

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-{{S|termodinamica}}
-Un '''ciclo transcritico''' è un [[ciclo termodinamico]] che opera in condizioni al di sopra del [[Punto critico (termodinamica)|punto critico]] di un [[fluido]].
+Un '''ciclo transcritico''' è un [[ciclo termodinamico]] chiuso dove il fluido di lavoro attraversa sia la fase [[Liquido|liquida]] che quella supercritica e gassosa. In particolare, per cicli di potenza, il fluido di lavoro è tenuto in condizioni liquide nella fase di [[Compressione (fisica)|compressione]] e vapore o supercritico durante l'espansione.  Il ciclo ultrasupercritico rappresenta l'applicazione più comune di ciclo trascrtitico per applicazioni di larga scala<ref>{{cite book|last1=Tominaga|title=Advances in Steam Turbines for Modern Power Plants|date=2017|publisher=Elsevier|isbn=978-0-08-100314-5|page=41}}</ref>, dove l'[[acqua]] è usata come fluido di lavoro.  Altre applicazioni di cicli di potenza trascritico sono rappresentate dagli [[Organic Rankine Cycle|organic Rankine cycle]]<ref>{{cite journal|last1=Yu|first1=Chao|last2=Xu|first2=Jinliang|last3=Sun|first3=Yasong|title=Transcritical pressure Organic Rankine Cycle (ORC) analysis based on the integrated-average temperature difference in evaporators|journal=Applied Thermal Engineering|date=September 2015|volume=88|pages=2–13|doi=10.1016/j.applthermaleng.2014.11.031}}</ref>[[Organic Rankine Cycle|,]] particolarmente adatti a fonti di calore a bassa entalpia, come geotermico<ref>{{cite journal|last1=Hassani Mokarram|first1=N.|last2=Mosaffa|first2=A.H.|title=Investigation of the thermoeconomic improvement of integrating enhanced geothermal single flash with transcritical organic Rankine cycle|journal=Energy Conversion and Management|date=June 2020|volume=213|pages=112831|doi=10.1016/j.enconman.2020.112831}}</ref>, recupero termico<ref>{{cite journal|last1=Lecompte|first6=Dimitris|pages=2571|issue=12|volume=9|date=2019-06-25|journal=Applied Sciences|title=Review of Experimental Research on Supercritical and Transcritical Thermodynamic Cycles Designed for Heat Recovery Application|first7=Michel|last7=De Paepe|last6=Manolakos|first1=Steven|first5=Aditya|last5=Pillai|first4=George|last4=Kosmadakis|first3=Bertrand|last3=Tchanche|first2=Erika|last2=Ntavou|doi=10.3390/app9122571}}</ref> o biomasse e termovalorizzazione di rifiuti<ref>{{cite journal|last1=Behzadi|first1=Amirmohammad|last2=Gholamian|first2=Ehsan|last3=Houshfar|first3=Ehsan|last4=Habibollahzade|first4=Ali|title=Multi-objective optimization and exergoeconomic analysis of waste heat recovery from Tehran's waste-to-energy plant integrated with an ORC unit|journal=Energy|date=October 2018|volume=160|pages=1055–1068|doi=10.1016/j.energy.2018.07.074}}</ref>.
-Esempio di ciclo transcritico è il [[ciclo frigorifero]] di un impianto a [[anidride carbonica|CO<sub>2</sub>]]. L'alta [[temperatura critica]] della CO<sub>2</sub> (31 °C), infatti, fa sì che per poter cedere il calore ad un ambiente esterno a temperature inferiori ai 15-20 °C sia necessario ricorrere a cicli supercritici, e quindi a [[pressione|pressioni]] molto elevate.
+Rispetto ai rispettivi cicli subcritici, i cicli transcritici possono sfruttare  maggiori rapporti di compressione, e conseguentemente efficienze di ciclo più alte per la maggior parte dei fluidi di lavoro e lavori specifici maaggiori<ref>{{cite journal|last1=Oyewunmi|last6=Markides|pages=1870–1876|volume=105|date=May 2017|journal=Energy Procedia|title=An Assessment of Subcritical and Trans-critical Organic Rankine Cycles for Waste-heat Recovery|first6=Christos N.|first5=Michel|first1=Oyeniyi A.|last5=De Paepe|first4=Martijn|last4=van den Broek|first3=Steven|last3=Lecompte|first2=Simó|last2=Ferré-Serres|doi=10.1016/j.egypro.2017.03.548}}</ref>. Rispetto ai cicli supercritici, invece, un ramo di pressione si trova sotto la pressione critica (condensando) e l'altro si trova a pressioni maggiori di quella critica.
-Gli impianti a CO<sub>2</sub> sono sviluppati da poche aziende al mondo. Dal punto di vista degli [[scambiatore di calore|scambiatori di calore]], limitandosi a quelli ad aria e al settore della [[refrigerazione]], vi sono dei problemi (maggiori pressioni operative) ma anche delle notevoli opportunità, soprattutto nel caso progettuale più impegnativo che è quello dei ''gas cooler''.
+Nel campo della refrigerazione, l'[[anidride carbonica]] è considerata come fluido molto promettente a causa della posizione del suo punto critico<ref>{{cite journal|last1=Dai|first6=Qianru|pages=205–221|volume=150|date=May 2018|journal=Energy|title=Energetic performance of transcritical CO2 refrigeration cycles with mechanical subcooling using zeotropic mixture as refrigerant|first7=Yitai|last7=Ma|last6=Yang|first1=Baomin|first5=Mengjie|last5=Song|first4=Zhili|last4=Sun|first3=Hailong|last3=Li|first2=Shengchun|last2=Liu|doi=10.1016/j.energy.2018.02.111}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Baheta|first1=Aklilu Tesfamichael|last2=Hassan|first2=Suhaimi|last3=Reduan|first3=Allya Radzihan B.|last4=Woldeyohannes|first4=Abraham D.|title=Performance Investigation of Transcritical Carbon Dioxide Refrigeration Cycle|journal=Procedia CIRP|date=2015|volume=26|pages=482–485|doi=10.1016/j.procir.2015.02.084}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Lo Basso|first1=Gianluigi|last2=de Santoli|first2=Livio|last3=Paiolo|first3=Romano|last4=Losi|first4=Claudio|title=The potential role of trans-critical CO2 heat pumps within a solar cooling system for building services: The hybridised system energy analysis by a dynamic simulation model|journal=Renewable Energy|date=February 2021|volume=164|pages=472–490|doi=10.1016/j.renene.2020.09.098}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Austin|first1=Brian T.|last2=Sumathy|first2=K.|title=Transcritical carbon dioxide heat pump systems: A review|journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews|date=October 2011|volume=15|issue=8|pages=4013–4029|doi=10.1016/j.rser.2011.07.021}}</ref>.
+==Condizioni transcritiche del fluido di lavoro==
+[[File:Image Phase-diag2.svg|thumb|Diagramma di fase di un fluido generico|280x280px]]
+[[File:TQ diagram of heat injection to a subcritical and transcritical cold source.png|thumb|left|Diagramma TQ del processo di introduzione di calore nel ciclo da una fonte calda: riscaldamento di un fluido in condizioni subcritiche (giallo) e transcritiche (blu)|220x220px]]
+Nei cicli transcritici, la pressione del fluido all'uscita della pompa è più alta di quella critica, mentre all'ingresso della pompa si è vicini al punto di liquido saturo.
+Durante  il riscaldamento isobaro, il fluido va oltre la temperatura critica, passando dalla fase liquida a supercritica senza attraversare un processo di [[evaporazione]], una differenza significativa tra cicli subcritici e trascritici<ref>{{cite journal|last1=Chen|first1=Y.|last2=Lundqvist|first2=P.|title=The CO2 Transcritical Power Cycle for Low Grade Heat Recovery: Discussion on Temperature Profiles in System Heat Exchangers|journal=ASME 2011 Power Conference, Volume 1|date=2011-01-01|pages=385–392|doi=10.1115/POWER2011-55075}}</ref>. Come conseguenza, la massima temperatura ottenibile può essere maggiore, e il processo di introduzione del calore nel ciclo è più efficiente dal punto di vista [[Exergia|exergetico]]<ref>{{cite book|last1=Macchi|first1=Ennio|title=Organic Rankine Cycle (ORC) Power Systems.|date=2016|publisher=Elsevier Science|location=Kent, UK|isbn=978-0-08-100510-1|pages=73}}</ref>.
+==Caratteristiche dei cicli di potenza trascritici==
+[[File:Ts diagrams of sub trans super cycles.png|thumb|left|Diagramma Ts di un ciclo di potenza subcritico (giallo), transcritico (blu) o supercritico (rosso) che lavorano con lo stesso fluido]]
+[[File:Plant layout of transcritical cycles supercritical cycles and subcritical cycles.png|thumb|Schemi di impianto di ciclo transcritico (in alto a sinistra), cicli supercritico (in alto a destra) e ciclo subcritico (in basso)|330x330px]]
+Come in ogni ciclo di potenza, l'[[Efficienza energetica|efficienza termica]] è il parametro più significativo per caratterizzare il processo, calcolata come:
+<math>\eta_{ciclo}=\frac{W_{ciclo}}{Q_{in}}</math>
+dove <math>Q_{in}</math> è l'input termico, dato o da [[combustione]]  di un combustibile o da scambio termico con una sorgente calda, e  <math>W_{Cycle}</math> è la potenza prodotta dal ciclo.
+Le tipiche configurazioni di cicli trascritici utilizzano un solo [[scambiatore di calore]]<ref>{{cite journal |last1=Lisheng |first1=Pan |last2=Bing |first2=Li |last3=Yuan |first3=Yao |last4=Weixiu |first4=Shi |last5=Xiaolin |first5=Wei |title=Theoretical investigation on a novel CO2 transcritical power cycle using solar energy |journal=Energy Procedia |date=February 2019 |volume=158 |pages=5130–5137 |doi=10.1016/j.egypro.2019.01.686}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Long |first1=Henry A. |last2=Wang |first2=Ting |last3=Thomas |first3=Arian |title=Evaluation of Using Supercritical Rankine Cycles in Integrated Coal Gasification Combined Cycles (IGCC) |journal=Volume 3: Coal, Biomass and Alternative Fuels; Cycle Innovations; Electric Power; Industrial and Cogeneration Applications; Organic Rankine Cycle Power Systems |date=2017-06-26 |pages=V003T03A015 |doi=10.1115/GT2017-65246}}</ref>, grazie all'assenza di processi di cambio di fase. In cicli subcritici, invece, sono presenti tre scambiatori di calore<ref>{{cite journal|last1=Ibrahim|last7=Abd Alla|pages=459–474|volume=79|date=November 2017|journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews|title=The optimum performance of the combined cycle power plant: A comprehensive review|first8=Rizalman|last8=Mamat|first7=Ahmed N.|first6=Firdaus|first1=Thamir k.|last6=Basrawi|first5=G.|last5=Najafi|first4=M.M.|last4=Rahman|first3=Omar I.|last3=Awad|first2=Mohammed Kamil|last2=Mohammed|doi=10.1016/j.rser.2017.05.060}}</ref>: un economizzatore, un evaporatore ed un surriscaldatore. Inoltre, se si considerano cicli [[Ciclo di Rankine|Rankine]] come cicli a recupero per [[Centrale termoelettrica a ciclo combinato|ciclo combinato]], la configurazione del riscaldameto è multilivello, ancora  più complessa.<ref>{{cite journal |last1=Tajik Mansouri |first1=Mohammad |last2=Ahmadi |first2=Pouria |last3=Ganjeh Kaviri |first3=Abdolsaeid |last4=Jaafar |first4=Mohammad Nazri Mohd |title=Exergetic and economic evaluation of the effect of HRSG configurations on the performance of combined cycle power plants |journal=Energy Conversion and Management |date=June 2012 |volume=58 |pages=47–58 |doi=10.1016/j.enconman.2011.12.020}}</ref>.
+==Applicazioni nei cicli di potenza==
+===Cicli Rankine ultrasupercritici===
+[[File:Figure 1- Sample Layout of Emissions Controls at a Coal Power Plant (7315637538).jpg|thumb|Schema di impianto semplificato di un ciclo ultrasupercritico a carbone.|280x280px]]
+Negli ultimi anni, l'efficienza di ciclo dei cicli Rankine è aumentata incredibilmente, specialmente nei casi in cui si unsino combustibili fossili (come il [[carbone]]): in questo caso, l'adozione di ultrasupercritical Rankine cycle è stato il fattore principale per ottenere questo aumento di efficienza. Studi sulle configurazioni di cicli trascritici di questo tipo dimostrano che è possibile raggiungere efficienze fino al 50%, circa  6% più alte dei corrispettivi cicli subcritici<ref>{{cite journal|last1=Salazar-Pereyra|first1=Martín|last2=Lugo-Leyte|first2=Raúl|last3=Bonilla-Blancas|first3=Angélica Elizabeth|last4=Lugo-Méndez|first4=Helen Denise|title=Thermodynamic Analysis of Supercritical and Subcritical Rankine Cycles|journal=Volume 8: Microturbines, Turbochargers and Small Turbomachines; Steam Turbines|date=2016-06-13|pages=V008T26A041|doi=10.1115/GT2016-57814}}</ref>.
+In applicazioni di larga scala per cicli transcritici, gli schemi di impianto tipici comportano 10 preriscaldatori di acqua di alimento, cinque nel ramo di bassa pressione e cinque nel ramo di alta pressione, ed un [[Degasatore termico]], per aiutare ad arrivare a temperature di ammissione dell'acqua di alimento in caldaia nell'ordine dei 300°C.
+===Cicli Rankine a fluido organico===
+[[File:Internal view of Plug-and-Play Micro-ORC.jpg|thumb|left|Vista di un micro ORC per microgenerazione|180x180px]]
+[[File:Ts Diagram of subcritical and transcritical R134a cycles.png|thumb|Diagramma Ts di un ciclo trascritico e subcritico che usa R134a come fluido di lavoro.|400x400px]]
+Gli [[Organic Rankine Cycle|Organic Rankine cycle]] rappresentano cicli di potenza innovativi che permettono buone efficienze con sorgenti calde a basso livello di entalpia<ref>{{cite journal |last1=Yadav |first1=Kriti |last2=Sircar |first2=Anirbid |title=Selection of working fluid for low enthalpy heat source Organic Rankine Cycle in Dholera, Gujarat, India |journal=Case Studies in Thermal Engineering |date=December 2019 |volume=16 |pages=100553 |doi=10.1016/j.csite.2019.100553}}</ref> e assicurano condensazione sopra la pressione atmosferica, evitando degasatori e grandi sezioni di passaggio nei condensatori.
+Inoltre, rispetto ai cicli a vapore, gli ORC permettono maggior flessibilità e scalabilità, permettendo compattezze significative, utili per la microgenerazione.
+Gli ORC usano fluidi organici (come [[Idrocarburi]], [[Fluorocarburi]], [[Clorofluorocarburi]] od altri) come fluidi di lavoro<ref>{{cite journal |last1=Luo |first1=Dong |last2=Mahmoud |first2=Ahmad |last3=Cogswell |first3=Frederick |title=Evaluation of Low-GWP fluids for power generation with Organic Rankine Cycle |journal=Energy |date=June 2015 |volume=85 |pages=481–488 |doi=10.1016/j.energy.2015.03.109}}</ref>. La maggior parte di questi hanno temperature critiche nell'ordine dei 100-200°C<ref>{{cite journal|last1=Quoilin|first1=Sylvain|last2=Broek|first2=Martijn Van Den|last3=Declaye|first3=Sébastien|last4=Dewallef|first4=Pierre|last5=Lemort|first5=Vincent|title=Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems|journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews|date=June 2013|volume=22|pages=168–186|doi=10.1016/j.rser.2013.01.028}}</ref>, quindi adatti per cicli transcritici con basse temperature.<ref>{{cite book|last1=Bombarda|first1=Paola|title=Comparison of Enhanced Organic Rankine Cycles for Geothermal Power Units|location=[Melbourne]|url=https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WGC/2015/26084.pdf}}</ref> Grazie ai cicli transcritici, il rapporto di compressione può più che raddoppiare, permettendo di aumentare significativamente la differenza di temperatura in turbina, quindi aumentando il lavoro specifico.
+==Applicazioni nelle pompe di calore==
+[[File:Ts transcritical heat pumps.png|thumb|left|Diagramma Ts di una pompa di calore che lavora con ciclo trascritico]]
+[[File:RefrigerationTS.png|thumb|Diagrmma Ts di un ciclo frigorifero utilizzando un ciclo subcritico]]
+Un ciclo [[Macchina frigorifera|frigorifero]], anche noto come pompa di calore, è un ciclo termodinamico che permette di rimuovere del calore da una fonte fredda e trasferirlo ad una fonte calda, per mezzo consumo di potenza meccanica<ref>{{cite journal |last1=Yu |first1=Shui |title=Introduction of Water Source Heat Pump System |journal=Handbook of Energy Systems in Green Buildings |date=2018 |pages=1–48 |doi=10.1007/978-3-662-49088-4_4-1}}</ref>. I cicli frigoriferi tradizionali sono subcritici, dove la condensazione (la rimozione di calore) avviene a una pressione inferiore a  quella critica<ref>{{cite journal |last1=Yan |first1=Hongzhi |last2=Wu |first2=Di |last3=Liang |first3=Junyu |last4=Hu |first4=Bin |last5=Wang |first5=R.Z. |title=Selection and validation on low-GWP refrigerants for a water-source heat pump |journal=Applied Thermal Engineering |date=July 2021 |volume=193 |pages=116938 |doi=10.1016/j.applthermaleng.2021.116938}}</ref>.
+Alcuni cicli frigoriferi innovativi sono transcritici, in particolare utilizzando [[anidride carbonica]] come fluido di lavoro, che possono ritrovarsi a scambiare calore fra le due fonti a temperature superiori e inferiori a quella critica. Per questo motivo l'anidride carbonica è ritenuta un fluido adatto, essendo la sua temperatura critica circa  31°C, una temperatura ragionevolmente a metà fra le temperature richieste per la refrigerazione (10°C/20°C) e la rimozione del calore.
+Come per i cicli di potenza, nei cicli frigoriferi transcritici il calore è dissipato da un unico scambiatore di calore, invece che in un  condensatore ed un desurriscaldatore<ref>{{cite journal|last1=Sarkar|first1=Jahar|title=Review on Cycle Modifications of Transcritical CO2 Refrigeration and Heat Pump Systems|journal=Journal of Advanced Research in Mechanical Engineering|date=2010|volume=1|issue=1|pages=22-29}}</ref>, semplificando significativamente gli schemi di impianto.
+I vantaggi nell'utilizzo dell'anidride carbonica rispetto ai refrigeranti tradizionali (come gli [[Idrofluorocarburi]]) nei cicli frigoriferi sono sia da un punto di vista economico che ambientale. Dal punto di vista economico, l'anidride carbonica è di due ordine di grandezza meno costosa dei classici fluidi refrigeranti, dal punto di vista ambientale invece l'anidride carbonica non presenta problemi di tossicità nè infiammabilità, ha un [[Global Warming Potential|GWP]] di 1 a un [[Ozone Depletion Potential|ODP]] di 0.
+==References==
+{{Reflist}}
 {{Portale|termodinamica}}
 [[Categoria:Trasformazioni cicliche]]
+[[categoria:sistemi termodinamici]]
+[[categoria:tecnologia energetica]]

Ciclo transcritico: differenze tra le versioni

Versione delle 12:58, 18 giu 2021

Indice

Condizioni transcritiche del fluido di lavoro

Caratteristiche dei cicli di potenza trascritici

Applicazioni nei cicli di potenza

Cicli Rankine ultrasupercritici

Cicli Rankine a fluido organico

Applicazioni nelle pompe di calore

References

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Ciclo transcritico: differenze tra le versioni

Versione delle 12:58, 18 giu 2021

Condizioni transcritiche del fluido di lavoro

Caratteristiche dei cicli di potenza trascritici

Applicazioni nei cicli di potenza

Cicli Rankine ultrasupercritici

Cicli Rankine a fluido organico

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