A volte qualcosa di dolce richiede una seria intelligenza.

Il lavoro di Kristen Parrish si concentra sull'integrazione di metodi di efficienza energetica nella progettazione, processi costruttivi e operativi degli edifici.

L'esperienza di Robert Wang nella scienza termica include le applicazioni della termoelettricità, accumulo di energia termica e materiali e processi a cambiamento di fase.

Insieme sono una forza formidabile nella ricerca di... ben conservati, gelato di qualità.

Il loro know-how è particolarmente prezioso se si dispone di strutture molto grandi piene di grandi quantità di alimenti che devono essere mantenuti congelati secondo precise specifiche tecniche per mantenere le sue caratteristiche ottimali di commestibile.

Parrish e Wang, professori associati nelle scuole di ingegneria Ira A. Fulton dell'Arizona State University, stanno lavorando a un progetto del genere con l'azienda di servizi idrici ed elettrici Salt River Project dell'Arizona e Viking Cold Solutions, il principale fornitore di accumulo di energia termica nel mercato delle celle frigorifere a bassa temperatura.

Le aziende e i ricercatori dell'ASU stanno sperimentando la nuova tecnologia di stoccaggio e raffreddamento dell'energia termica di Viking Cold Solutions nel 10, Congelatore per gelati da 400 piedi quadrati nella catena di supermercati 800 di Bashas' Family of Stores, Centro di distribuzione di 000 piedi quadrati a Chandler, Arizona.

Il congelatore per gelati utilizza una buona parte della potenza totale necessaria per far funzionare l'intera struttura, che ronza costantemente con il funzionamento degli impianti frigoriferi e degli impianti elettrici.

"Annualmente, l'impianto richiede la quantità equivalente di energia necessaria per alimentare quasi 1, 000 case per un anno, " disse Chico Hunter, Responsabile ricerca e sviluppo di SRP.

Ciò include fornire l'energia per mantenere lo spazio di conservazione del gelato a una temperatura costante di meno-18 gradi Fahrenheit.

Parrish e Wang, insieme a Nexant, una società di consulenza e servizi energetici industriali, monitorano e misurano le prestazioni del sistema, che offre il vantaggio di una tecnica di raffreddamento chimico e meccanico a bassa tecnologia.

Il sistema termoelettrico utilizza sistemi proprietari, formule di materiali a cambiamento di fase per alimenti composti da acqua deionizzata e sali inorganici contenuti in celle di plastica sigillate singolarmente. I moduli cella sono progettati per essere installati sopra le rastrelliere di conservazione nella gelatiera.

Poiché il materiale a cambiamento di fase passa da liquido a solido e da solido a liquido, il sistema assorbe o rilascia grandi quantità di energia mantenendo una temperatura stabile.

"È un po' come gli impacchi di ghiaccio che metti nel cestino del pranzo, Parrish ha detto. "Memorizzano il freddo. L'idea è di conservare abbastanza freddo in essi da poter far funzionare i compressori di refrigerazione nel congelatore per molto meno tempo durante le ore di punta e mantenere comunque le stesse temperature fredde in tutto lo spazio di conservazione".

"Mantenere un ambiente freddo è essenzialmente un processo di rimozione del calore, " ha spiegato Wang. In questo sistema, come il materiale a cambiamento di fase racchiuso nella plastica si scioglie, "assorbe il calore circostante e mantiene freddo il congelatore."

Una caratteristica importante del metodo è "è un processo energetico passivo, " Wang ha detto. "Non è necessaria elettricità per guidare il processo di fusione del materiale a cambiamento di fase".

Il vantaggio che SRP e Bashas sperano di trarre dal progetto non è semplicemente l'efficienza energetica, ma anche un significativo risparmio sui costi energetici. Il processo di energia termica consente a Bashas di ridurre la quantità di tempo necessaria per far funzionare il sistema di refrigerazione elettrico convenzionale della struttura durante le ore di picco di carico più costose, ovvero tra le 14:00 e le 19:00. ogni giorno quando la domanda del cliente è più alta per SRP e quando il costo dell'energia è fino a tre volte più alto rispetto alle ore non di punta.

Bashas ora può far funzionare il sistema di refrigerazione elettrico principalmente durante le ore notturne, quando i costi sono inferiori.

"Il tempo di funzionamento della refrigerazione notturna meno costoso e più efficiente ricongela i materiali a cambiamento di fase, e quegli impacchi di ghiaccio sono quindi in grado di mantenere temperature stabili nella struttura per mantenere il gelato adeguatamente congelato durante gran parte del periodo di picco diurno, ", ha affermato l'ingegnere di ricerca SRP Alejandra Mendez.

"Siamo stati in grado di eliminare circa cinque ore di funzionamento della refrigerazione convenzionale dalle ore di punta e spostarle alle operazioni notturne, " ha detto Mendez.

Tale spostamento del carico di punta, soprattutto nei grandi impianti industriali che operano giorno e notte, consente inoltre di risparmiare denaro SRP a lungo termine.

"Più potenza dobbiamo fornire durante i periodi di picco di carico, più dovremo acquistare energia altrove per soddisfare tale domanda o eventualmente costruire più centrali elettriche, " ha detto Mendez.

"La tecnologia di accumulo di energia termica offre anche il vantaggio di rendere l'intero sistema più sostenibile ed economico, " ha aggiunto Mendez. "Con un non meccanico, tecnologia passiva di accumulo di energia, non sarà necessario effettuare costosi aggiornamenti a un sistema di refrigerazione esistente."

L'obiettivo finale del progetto è determinare se le bollette elettriche degli utenti possono essere adeguatamente ridotte per compensare gran parte dei costi di installazione.

"Se è il caso, "Cacciatore ha detto, "Ci auguriamo di poter sviluppare un piano di incentivazione del sistema di accumulo termoelettrico personalizzabile da offrire ai clienti che attueranno queste misure".

Gli ingegneri dell'ASU Parrish e Wang sperano di vedere segnali positivi per le capacità future del sistema una volta che ci saranno dati completi sulle sue prestazioni durante l'estate calda e umida di quest'anno.

I ricercatori si aspettano di avere dati sufficienti per presentare i risultati del progetto all'American Society of Heating, Ingegneri della refrigerazione e del condizionamento dell'aria alla conferenza dell'organizzazione a gennaio.

Il materiale a cambiamento di fase ha già consentito a Bashas di far funzionare i compressori meno spesso durante le ore più calde della giornata, il periodo di picco di carico in cui l'energia elettrica è più costosa, con conseguente riduzione dei costi di esercizio, Parrish ha detto. Lei e gli altri ricercatori dell'ASU stanno determinando gli impatti energetici complessivi del materiale a cambiamento di fase.

parrocchia, un ingegnere civile, ha collaborato con successo con SRP in passato per migliorare l'efficienza energetica residenziale applicando la sua esperienza e ricerca nelle operazioni di costruzione.

Il progetto del congelatore per gelati offre a Wang l'opportunità di applicare la sua variegata esperienza al settore energetico.

Il lavoro fornisce anche un'opportunità di ricerca nel mondo reale per gli studenti. Neda Askari, chi sta conseguendo un dottorato di ricerca in ambito civile, ingegneria ambientale e sostenibile, con un focus su quest'ultimo campo, e Prathamesh Vartak, uno studente di dottorato in scienze dei materiali e ingegneria, stanno aiutando a misurare l'efficienza del sistema di accumulo di energia termica ea modellare gli impatti energetici e di costo di tali sistemi.

Al di là del valore che lo sforzo può produrre per Bashas e SRP, Parrish e Wang sperano che porti a progetti per replicare con successo il sistema in una varietà di altre operazioni di congelatore industriale su larga scala.