CASO APPLICATIVO: CAREL INDUSTRIES

CONTROLLO E POWER ELECTRONICS PER SISTEMI HVAC AD ALTA POTENZA

Come CAREL INDUSTRIES e  Prima Electro hanno sviluppato congiuntamente soluzioni integrate per Rooftop e Chiller di media-alta potenza, oggi adottate anche sul mercato statunitense.

CAREL  è una multinazionale italiana specializzata nello sviluppo di soluzioni hardware e software per il controllo di impianti HVAC/R, con un forte orientamento all’efficienza energetica e alla sostenibilità.

L’azienda opera a livello globale, supportando OEM e system integrator nei settori commerciale, industriale e residenziale, attraverso piattaforme di controllo avanzate, sistemi di umidificazione e soluzioni digitali interconnesse. Grazie a un solido know-how tecnologico e un approccio orientato all’innovazione, CAREL rappresenta oggi un partner di riferimento nello sviluppo di soluzioni integrate e IoT per applicazioni HVAC ad alte prestazioni.
 

Una partnership  tra competenze complementari

La collaborazione tra CAREL e Prima Electro nasce con l’obiettivo di integrare competenze altamente specialistiche in ambiti distinti, ma complementari: il controllo applicativo e l’elettronica di potenza.

“La partnership con Prima Electro si inserisce in un contesto di sviluppo congiunto, basato su ruoli definiti e su un coordinamento costante tra le due realtà. In questo senso, l’innovazione nasce dal confronto e dalla collaborazione tra competenze differenti.” - ha dichiarato Marco Marzari, Inverter Product Manager di CAREL.

Il progetto si è sviluppato a partire da una chiara architettura di sistema: CAREL in qualità di proprietaria e sviluppatrice della logica di controllo, e Prima Electro responsabile dello sviluppo del sistema di elettronica di potenza. Il lavoro è stato condotto secondo un approccio di co-design, con una stretta collaborazione tra i team tecnici delle due aziende. L’esperienza di Prima Electro nella progettazione di elettronica di potenza ha consentito di estendere verso potenze superiori la gamma di inverter CAREL, intervenendo sulla sezione di potenza e preservando, per quanto possibile, l’architettura già sviluppata dal cliente.

Questo approccio ha permesso di mantenere elementi esistenti del sistema CAREL – tra cui la scheda di controllo e gli alimentatori ausiliari – sviluppando la nuova sezione di potenza in modo da adattarsi alle relative interfacce elettriche e funzionali. Una scelta progettuale che ha consentito di valorizzare il patrimonio tecnologico esistente e, allo stesso tempo, di introdurre le competenze specialistiche necessarie per affrontare applicazioni di potenza superiore.
 

La soluzione sviluppata

Nell’ambito del progetto, Prima Electro ha sviluppato un sistema di elettronica di potenza basato su drive della famiglia Power+, progettati per il controllo di compressori con motori brushless a magneti permanenti.

Il sistema è stato progettato per operare in applicazioni HVAC/R ad elevata potenza, garantendo:

• Controllo preciso della velocità del compressore
• Gestione ottimizzata delle fasi di avviamento e programmabilità della dinamica del compressore
• Logica integrata e certificata per protezione compressore
• Elevata configurabilità meccanica
• Elevata efficienza energetica 

La flessibilità progettuale ha rappresentato uno degli elementi chiave dello sviluppo. 

Oltre all’adattamento dell’elettronica alle interfacce e ai sottosistemi CAREL esistenti, Prima Electro ha sviluppato differenti configurazioni meccaniche e di raffreddamento, tra cui versioni con raffreddamento ad aria, raffreddamento a liquido e configurazioni “naked” senza cover, così da rispondere alle diverse esigenze di integrazione nelle applicazioni finali.

“Il valore di questo progetto è stato soprattutto nella capacità di integrare le nostre competenze di power electronics all’interno di un’architettura già consolidata, senza riprogettare il sistema da zero. Abbiamo adattato la sezione di potenza alle interfacce e ai sottosistemi CAREL, sviluppando al tempo stesso diverse configurazioni meccaniche per rispondere alle esigenze delle differenti applicazioni. È un esempio concreto del nostro approccio al co-design: sviluppare elettronica custom partendo non solo dalle specifiche, ma dal sistema del cliente.” spiega Remo Migliorini, VP R&D di Prima Electro.

Dal punto di vista architetturale, la soluzione CAREL (basata su piattaforma pCO) gestisce la logica applicativa del controllo termodinamico dell’unità, , mentre il drive di potenza sviluppato da Prima Electro si occupa dell’attuazione sul compressore, tramite comunicazione seriale Modbus.

“Il cuore del controllo è affidato alla tecnologia CAREL pCO, che abilita algoritmi avanzati per la gestione dei carichi energetici. Grazie all'elevata capacità di calcolo e all'integrazione nativa con dispositivi ad alta efficienza, la piattaforma permette di minimizzare l'impatto ambientale mantenendo performance termiche ottimali.” – spiega Marzari.

Quest’architettura consente una separazione funzionale efficace, mantenendo al contempo un elevato livello di integrazione tra le due componenti.

Il portafoglio prodotti CAREL trova impiego nelle principali applicazioni HVAC/R in cui l’efficienza ottenuta tramite la modulazione del carico riveste un ruolo primario: dalle pompe di calore ai banchi frigoriferi, fino alle grandi unità di trattamento aria.  In particolare, la soluzione trova oggi ampia applicazione su unità Rooftop e Chiller di media-alta potenza, con capacità frigorifera superiore ai 50 kW. 
In questo contesto, la crescente diffusione di compressori a magneti permanenti ad alta efficienza, unita a una sempre maggiore integrazione tra sistemi di controllo ed elettronica di potenza, consente una regolazione dinamica della capacità frigorifera, migliorando le prestazioni complessive del sistema e ottimizzandone i consumi energetici. 
 

Dal co-design all’industrializzazione

La collaborazione tra CAREL e Prima Electro non si è limitata alla fase di progettazione: i team hanno lavorato insieme anche nelle fasi di sviluppo, certificazione e industrializzazione, arrivando a selezionare fornitori condivisi per ottimizzare supply chain e costi, mantenendo gli standard qualitativi richiesti.
 

Partnership italiana, respiro internazionale

Due aziende italiane, competenze complementari, una soluzione oggi impiegata anche in un mercato competitivo come quello statunitense.
“Negli ultimi cinque anni, il mercato statunitense ha mostrato una forte e crescente preferenza per soluzioni che migliorano l’efficienza degli impianti attraverso l’impiego di dispositivi dedicati. Questo trend conferma la rilevanza di tecnologie avanzate in grado di ottimizzare le prestazioni e i consumi energetici, anche in contesti altamente competitivi” –Marco Marzari, Inverter Product Manager di CAREL.

La combinazione di know-how specialistico, flessibilità progettuale e qualità ingegneristica ha permesso di rispondere agli standard richiesti a livello internazionale, aprendo nuove opportunità di sviluppo congiunto.