Utilizzo di materiali eutettici in impianti frigoriferi

The household sector is responsible for more than 30% of global energy consumption and nearly 40% of carbon dioxide emissions, according to the International Energy Agency (IEA). In 2018, global energy consumption attributed to household appliances reached 3023 TWh, with refrigerators and freezers alone consuming 500 TWh. Several studies have analyzed the influence of operating conditions on the energy consumption of domestic refrigerators, identifying room temperature as the most significant factor, with an impact of up to 85% on overall consumption, followed by frequent opening of doors and the inclusion of hot food, which can increase energy consumption by up to 27%. To improve the energy efficiency of refrigerators, various technical solutions have been proposed. These include the introduction of variable-speed compressors, larger heat exchangers, and more efficient ventilation systems, with potential improvements ranging from 5 to 45%. However, these changes require significant investment from manufacturers, making them difficult to implement on a large scale. One promising alternative is the integration of phase change materials (PCMs) into refrigeration systems. PCMs have the ability to store and release thermal energy, helping to improve temperature distribution and stabilize thermal conditions inside the refrigerator. The purpose of this report is to present to the reader the various implementation possibilities of PCMs, the characteristics of commercially available PCMs categories, and some promising results obtained experimentally from other studies. Most of the experimental tests carried out on the implementation of PCMs in refrigerators have been conducted in laboratories with controlled environmental conditions; therefore, further research is required to test the effectiveness of PCMs under real refrigerator use conditions.

Il settore domestico è responsabile di oltre il 30% del consumo energetico globale e di quasi il 40% delle emissioni di anidride carbonica, secondo l'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE). Nel 2018, il consumo energetico mondiale attribuito agli elettrodomestici ha raggiunto i 3023 TWh, con frigoriferi e congelatori che da soli hanno consumato 500 TWh. Diversi studi hanno analizzato l'influenza delle condizioni operative sul consumo energetico dei frigoriferi domestici, identificando la temperatura ambiente come il fattore più significativo, con un impatto fino all'85% sul consumo complessivo, seguito poi dall'apertura frequente delle porte e l'inserimento di alimenti caldi che possono far aumentare il consumo energetico fino al 27%. Per migliorare l'efficienza energetica dei frigoriferi, sono state proposte varie soluzioni tecniche. Tra queste, l'introduzione di compressori a velocità variabile, scambiatori di calore di dimensioni maggiori e sistemi di ventilazione più efficaci, con potenziali miglioramenti che vanno dal 5 al 45%. Tuttavia, queste modifiche richiedono investimenti significativi da parte dei produttori, rendendo difficile la loro implementazione su larga scala. Un'alternativa promettente è rappresentata dall'integrazione dei materiali a cambiamento di fase (PCM) nei sistemi di refrigerazione. I PCM hanno la capacità di immagazzinare e rilasciare energia termica, contribuendo a migliorare la distribuzione della temperatura e a stabilizzare le condizioni termiche all'interno del frigorifero. Questa relazione ha l'obiettivo di presentare al lettore le varie possibilità di implementazione dei PCM, le caratteristiche delle categorie dei PCM disponibili commercialmente e alcuni risultati promettenti ottenuti sperimentalmente da altri studi. La gran parte delle prove sperimentali svolte sull'implementazione dei PCM nei frigoriferi sono state svolte in laboratori con condizioni ambientali controllate; per questo motivo sono richieste ulteriori ricerche per testare l'efficacia dei PCM in condizioni di utilizzo reali del frigorifero.