Riassunto analitico
La recente diffusione di veicoli ibridi ed elettrici, per i quali l’autonomia rimane un problema significativo, rende necessario lo studio di nuovi sistemi per ridurre e ottimizzare il consumo energetico dei sistemi ausiliari.
Il sistema di climatizzazione a compressione di vapore può assorbire una frazione significativa di energia immagazzinata nel pacco batterie, diminuendo di conseguenza la percorrenza della vettura. Un’ alternativa può essere individuata nei sistemi a raffrescamento evaporativo, in passato già utilizzati in ambito automotive, ma non diffusisi a causa dell’umidità introdotta in abitacolo, se implementati tramite architettura evaporativa diretta, o della bassa efficacia, se implementati tramite architettura evaporativa indiretta.
Recentemente è stata riproposta una tecnologia, teorizzata per la prima volta nel 1976, chiamata ciclo Maisotsenko, che permette di ottenere, come prodotto, aria raffreddata potenzialmente fino alla temperatura di rugiada, anziché fino alla temperatura di bulbo umido dell’aria alle condizioni ambiente, senza aumento di umidità.
Ciò è possibile grazie all’utilizzo di uno scambiatore di calore nel quale uno dei due flussi di lavoro è rappresentato dalla portata di aria in ingresso alle condizioni ambiente, mentre l’altro flusso di lavoro è ottenuto ricircolando nello scambiatore una frazione di quest’aria. Quest’ultima entra come secondo flusso di lavoro in condizioni preraffreddate ad umidità assoluta costante e da cui viene sottratta ulteriore energia grazie all’evaporazione di acqua immessa direttamente all’interno dello scambiatore in questo secondo canale.
In questo lavoro vengono dapprima studiate le potenzialità del ciclo Maisotsenko attraverso un approccio teorico, successivamente viene presentata la progettazione e la realizzazione di un prototipo sperimentale per la validazione dei risultati ottenuti per via analitica.
I risultati mostrano come il consumo di acqua sia relativamente basso, rendendo possibile la sostituzione della frazione di massa della batteria adibita all’utilizzo di un impianto di climatizzazione a compressione di vapore con una massa comparabile di acqua a perdere. Si riduce così il costo associato al condizionamento dell’abitacolo aumentando allo stesso tempo autonomia e competitività dei veicoli elettrici.
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