Analisi sperimentale di un compressore radiale operante in ciclo chiuso a pompa di calore al variare del refrigerante.

Abstract

Nel contesto della transizione energetica, le pompe di calore dotate di compressori dinamici (turbo heat pump) rappresentano una soluzione promettente per l'elettrificazione della produzione di calore grazie a compattezza, silenziosità ed elevate prestazioni. Il presente lavoro di tesi, svolto presso il laboratorio del Thermochemical Power Group (TPG) dell'Università degli Studi di Genova, riguarda la caratterizzazione sperimentale di un compressore radiale ad alta velocità operante in un ciclo chiuso a pompa di calore, a seguito della sostituzione del refrigerante originale R1233zd(E) con il fluido a basso-impatto ambientale R1336mzz(E). Dopo una descrizione del banco prova, della catena di misura e delle tecniche di riduzione dell'incertezza (Data Reconciliation), viene illustrata la metodologia di prova adottata per la tracciatura delle curve caratteristiche a velocità ridotta costante e per l'individuazione sperimentale del limite di pompaggio (surge). I dati acquisiti nelle campagne sperimentali di aprile e maggio 2026 hanno permesso di ricostruire la mappa del compressore con il nuovo fluido a tre velocità ridotte (50%, 92% e 98%), di quantificare rapporti di compressione e portate ridotte e di analizzare il comportamento della macchina in condizioni prossime all’instabilità e durante i transitori di pompaggio, evidenziando le differenze rispetto all'assetto originale.

In the framework of the energy transition, heat pumps equipped with dynamic compressors (turbo heat pumps) are a promising solution for the electrification of heat production, thanks to their compactness, silent operation and high performance. This thesis work, carried out at the laboratory of the Thermochemical Power Group (TPG) of the University of Genoa, concerns the experimental characterization of a high-speed radial compressor operating in a closed-loop heat pump cycle, following the replacement of the original refrigerant R1233zd(E) with the low-impact fluid R1336mzz(E). After a description of the test rig, of the measurement chain and of the uncertainty reduction techniques (Data Reconciliation), the testing methodology adopted for tracing the constant reduced-speed characteristic curves and for the experimental identification of the surge limit is described. The data acquired during the experimental campaigns of April and May 2026 allowed the compressor map with the new fluid to be reconstructed at three reduced speeds (50%, 92% and 98%), the pressure ratios and reduced mass flows to be quantified, and the machine behaviour to be analysed under near-surge conditions and during surge transients, highlighting the differences with respect to the original configuration.