Foto: Geothermal Heat Pump Consortium (NREL PIX) Corso analisi di progetti con energie pulite...

Foto: Geothermal Heat Pump Consortium (NREL PIX)

Corso analisi di progetti con energie puliteCorso analisi di progetti con energie pulite

Analisi di progetti con pompe Analisi di progetti con pompe

di calore geotermichedi calore geotermiche

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Philadelphia Enterprise Centre, USA – 28 pompe di calore per riscaldamento e raffreddamento


ObiettiviObiettivi

• Rivedere le basi per i sistemi Rivedere le basi per i sistemi con pompe di calore geotermiche con pompe di calore geotermiche (PDCG)(PDCG)

• Illustrare gli aspetti chiave per Illustrare gli aspetti chiave per l’analisi di progetti con pompe l’analisi di progetti con pompe di calore geotermiche di calore geotermiche

• Presentare il modello RETScreenPresentare il modello RETScreen®® per per l’analisi di progetti con pompe di calore l’analisi di progetti con pompe di calore geotermichegeotermiche


• RiscaldamentoRiscaldamento

• RaffreddamentoRaffreddamento

• Acqua caldaAcqua calda

• Fondamenta Fondamenta in permafrostin permafrost

…ma anche…

Efficienza Minore manutenzione Minore spazio necessario Bassi costi di funzionamento

Cosa forniscono i sistemi con Cosa forniscono i sistemi con pompa pompa di calore geotermica?di calore geotermica?

Stabile rendimento Comfort & qualità dell’aria Carichi elettrici di picco

ridotti per il condizionamento

Foto: Solar Design Associates (NREL PIX)

Casa Impact 2000, Massachusetts, USA

Pompa di calore residenziale


1.1. Connessione a terra Connessione a terra Collegamento con il terreno Falda idrica Acqua superficiale

2.2. Pompa di calorePompa di calore

3.3. Impianto interno di Impianto interno di distribuzione calore e distribuzione calore e freddofreddo Tubazioni tradizionali

Componenti per un sistema Componenti per un sistema con p.d.c. geotermicacon p.d.c. geotermica

11

22

33


Pompa di calore raffreddata ad Pompa di calore raffreddata ad acquaacqua

• Pompa di calor Pompa di calor Acqua-ariaAcqua-aria

• ReversibileReversibile

• Da 3,5 a 35 kW di Da 3,5 a 35 kW di potenza potenza frigoriferafrigorifera

• Unità multiple per Unità multiple per grandi edificigrandi edifici

• Il calore in esubero dopo la compressione può Il calore in esubero dopo la compressione può essere utilizzato per fornire acqua calda attraverso essere utilizzato per fornire acqua calda attraverso il desurriscaldatoreil desurriscaldatore

EvaporatoreCondensatore

Compressore

Valvola d’espansione

Liquido a bassa pressionee bassa temperatura

Liquido ad altapressione

ed alta temperatura

Vapore ad altapressione ed

alta temperatura

Vapore a bassa pressionee bassa temperatura


Tipi di connessione a terraTipi di connessione a terra

Verticale Verticale Terreno roccioso Più costoso Minore terra usata Alta efficienza

Orizzontale Orizzontale Più terra utilizzata Meno costoso Piccoli edifici Temp. variabili

Acqua di faldaAcqua di falda Acquifero+Iniezione Il sistema meno

costoso Regolazione Sporcamento

• Anche con acqua superficiale e scambiatori a colonnaAnche con acqua superficiale e scambiatori a colonna


Risorse p.d.c. geotermiche: Risorse p.d.c. geotermiche: Temperature del terrenoTemperature del terreno

• Il terreno assorbe circa Il terreno assorbe circa la metà dell’energia la metà dell’energia incidente del soleincidente del sole

• Il terreno riduce le Il terreno riduce le variazioni di variazioni di temperaturatemperatura P.d.c. più efficienti

• La variazione di La variazione di temperatura diminuisce temperatura diminuisce con la profonditàcon la profondità Trascurabile sotto 15 m

• Le temperature locali del terreno dipendono dal clima, Le temperature locali del terreno dipendono dal clima, dalle coperture del terreno e nevose, inclinazione, dalle coperture del terreno e nevose, inclinazione, propietà del suolo ecc.propietà del suolo ecc.

Grafico: Canadian Building Digest

INVERNO ESTATE AUTUNNOTE

MPER

ATU

RA

°F

TEM

PER

ATU

RA

°

C


Esempi di costi di sistemi con Esempi di costi di sistemi con p.d.c. geotermichep.d.c. geotermiche

• Possibili incentivi per minori carichi Possibili incentivi per minori carichi elettrici per climatizzazioneelettrici per climatizzazione

Costi Riscald. Raffred. Totale EnergiaIniziali Anno Anno Anno Anno

Gas/AC $16.000 $600 $900 $1.500 27 MWhPDCG $20.500 $450 $600 $1.050 11 MWh

Connecticut, USA, casa da 275 m2

Costi Riscald. EnergiaIniziali Anno Anno

Elettric. $8.000 $800 20 MWhPDCG $13.000 $350 6,5 MWh

Finlandia, casa da 150 m2

Foto: Suomen Lämpöpumpputekniikka Oy

Foto GeoExchange Consortium

• Aumento dei costi energeticiAumento dei costi energetici• Maggiore rispetto ambientaleMaggiore rispetto ambientale• Bonus climatizzazione estivaBonus climatizzazione estiva


Considerazioni sui progetti con Considerazioni sui progetti con pompe di calore geotermichepompe di calore geotermiche

• Più economiche quando: Più economiche quando: E’ richiesto sia il riscaldamento che il

raffrescamento Sussistono forti variazioni stagionali di

temperatura Sono installazioni in nuove costruzioni o retrofit

impianti di climatizzazione Per il riscaldamento: bassi costi di energia

elettrica con alti costi di gasolio e/o gas naturale Per il raffrescamento: alti costi di energia

elettrica ed alte tariffe elettriche nelle ore di punta

• Disponibilità di tecnologie di trivellazione e Disponibilità di tecnologie di trivellazione e di scavodi scavo

• Variabilità del costo del sistema di Variabilità del costo del sistema di scambio termico con il terrenoscambio termico con il terreno

• Fattibilità economica da valutare anche in Fattibilità economica da valutare anche in base all’applicazione dell’utente finalebase all’applicazione dell’utente finale

Foto: Craig Miller Productions and DOE (NREL PIX)

Installazione di p.d.c. geotermica

Scambio termico con il terreno, Edificio commerciale


Esempi: Australia, Germania e SvizzeraEsempi: Australia, Germania e Svizzera

Installazioni in edifici Installazioni in edifici residenzialiresidenziali

• Case con grandi Case con grandi volumetrievolumetrie

Costo iniziale più elevato

Ammortamento più lungo dei sistemi tradizionali

Benefici ambientali e di comfort

• Gli incentivi delle Gli incentivi delle società elettriche di società elettriche di distribuzione distribuzione possono costituire possono costituire un fattore un fattore importanteimportante

Foto Bundesverband WärmePumpe (BWP) e.V.

Foto GeoExchange Consortium Foto: Eberhard & Partner AG

20 kW p.d.c. geotermica, Germania Trivella per pozzi, Svizzera

320 appartamenti, Australia del sud


Esempi: GB e Stati UnitiEsempi: GB e Stati Uniti

Impianti in siti commercialiImpianti in siti commerciali

• Tempi corti di Tempi corti di ammortamento (< 5 anni)ammortamento (< 5 anni)

• Possibili problemi per Possibili problemi per disponibilità di terrenodisponibilità di terreno

• Minor utilizzo di spazi interniMinor utilizzo di spazi interni

• Controlli semplici e Controlli semplici e distribuitidistribuiti

• Ridotto rischio di atti Ridotto rischio di atti vandalicivandalici

• Consumi ridotti durante la Consumi ridotti durante la tariffa elettrica di piccotariffa elettrica di picco

• Riscaldamento di Riscaldamento di integrazione non necessariointegrazione non necessario

Foto: Groenholland B.V.

Foto: Marion Pinckley (NREL PIX) Foto: International Ground Source HeatPump Association

Complesso, Kentucky, USA Stazione di servizio, Kansas, USA

Edificio commerciale, Croydon, GB


Esempi: Canada e Stati UnitiEsempi: Canada e Stati Uniti

Impianti in edifici pubbliciImpianti in edifici pubblici

• Tempi di ammortamento più Tempi di ammortamento più lunghi accettatilunghi accettati

• Più aperti a sistemi innovativiPiù aperti a sistemi innovativi

• Carichi termici e frigoriferi Carichi termici e frigoriferi simultaneisimultanei Foto: Robert R. Jones/Oklahoma State

University (NREL PIX)

Scavo per scambio term. orizzontale

Scuola, Quebec, Canada

Foto: Natural Resources Canada


Modello RETScreenModello RETScreen® ® per progetti per progetti con pompe di calore geotermichecon pompe di calore geotermiche

• Analisi globale di produzione energetica, costi di Analisi globale di produzione energetica, costi di esercizio e riduzione emissioni gas serraesercizio e riduzione emissioni gas serra

Circuito scambiatore orizzontale e

veriticale Circuito aperto con acqua di falda Applicazioni residenziali, commerciali,

istituzionali ed industrialii

• Attualmente non compreso:Attualmente non compreso: P.D.C.G. per acqua superficiale Sbilanci termici a lungo termine

nel terreno Riscald. e raffred. simultaneo

(solo gruppi di carico) Riscaldamento acqua


Vedi manuale elettronico

Analisi di progetti con energie pulite:RETScreen® Ingegneria e Casi Studio

Analisi di progetti con pompe di calore

geotermiche

RETScreenRETScreen®® Calcolo energetico PDCGCalcolo energetico PDCG

Input Utente: PDCGInput Utente:

edificio Inbut Utente: dati climatici

Relazione carico-

temperat.,analisi carichi e

bilanci energetici

Crea celle di temperatura e calcola la

temperatura del terreno

Calcola dimensione

scambiatore a terreno o portata

acqua di falda

Stima della potenza p.d.c. da installare

Calcola caricoEdificio per

Ciascuna cella

Valuta efficienza p.d.c. e la potenza per Ciascuna cella

Calcola le integrazionitermiche e frigorifere

necessarie ed ilconsumo di energia annuo della p.d.c.


Esempio di convalida del Esempio di convalida del modello RETScreenmodello RETScreen®®

• Comparazione dell’uso Comparazione dell’uso energetico delle celle software energetico delle celle software con i dati monitorati con i dati monitorati

• Lunghezza per scambio Lunghezza per scambio termico al terreno comparata termico al terreno comparata con i risultati di 6 programmi con i risultati di 6 programmi di dimensionamento e di dimensionamento e simulazione dettagliatasimulazione dettagliata

-5%14124%16017%3440%14129%16029%344Comparato reale

-12%

-18%

-2%

5%

-19%

-12%

-6%

-14%

2%

9%

-11%

-4%

* Valori di progetto ad 1 anno utilizzati per la comparazione RETScreen

132127236132127236Comp. RETScreen Uso energia

121135257121135257Comp.RETScreen Descrittivo

148129293141124266Media per altriprogrammi

CommercialeNebraska

Residenziale 2Wisconsin

Residenziale 1Louisiana

CommercialeNebraska

Residenziale 2Wisconsin

Residenziale 1Louisiana

Progetto a 10 anni*Progetto ad 1 anno

Programma

Uso energia termica

kWh

RETScreen 37.202

Monitorata 36.686

RETScreen 36.138

Monitorata 35.490

RETScreen 37.158

Monitorata 36.922

RETScreen 33.243

Monitorata 32.926

RETScreen 37.888

Monitorata 39.016

1,8

0,6

1,0

-3,0

Montreal

Charlottetown

Winnipeg

Vancouver

Differenza %

Toronto 1,4


ConclusioniConclusioni

• Le PDCG forniscono riscaldamento, raffreddamento ed acqua caldaLe PDCG forniscono riscaldamento, raffreddamento ed acqua calda

• Il terreno attenua le variazioni di temperatura e permette di Il terreno attenua le variazioni di temperatura e permette di ottenre rendimenti più elevati per le PDCGottenre rendimenti più elevati per le PDCG

• Il costo delle PDCG è più elevato ma i costi gestionali sono inferioriIl costo delle PDCG è più elevato ma i costi gestionali sono inferiori Le zone che necessitano sia di caldo che di freddo sono le più promettenti

• RETScreenRETScreen®® stima: stima: La distribuzione e la variazione della temperatura esterna

I carichi degli edifici in funzione della temperatura esterna

Il risparmio energetico annuale sia per il riscaldamento sia per il raffreddamento

• RETScreenRETScreen®® è uno strumento di calcolo su base annule che fornisce è uno strumento di calcolo su base annule che fornisce risultati accurati comparabili a quelli dei simulatori su base orariarisultati accurati comparabili a quelli dei simulatori su base oraria

• RETScreenRETScreen®® aiuta a ridurre i costi per la preparazione di studi di aiuta a ridurre i costi per la preparazione di studi di prefattibilitàprefattibilità


Domande?Domande?

Modulo per l’analisi di progetti con pompe di calore geotermicheCorso internazionale RETScreen® per l’Analisi di Progetti con Energie

Pulite

www.retscreen.netwww.retscreen.netPer maggiori informazioni visitate il sito RETScreen:

Foto: Geothermal Heat Pump Consortium (NREL PIX) Corso analisi di progetti con energie pulite...

Documents

Transcript of Foto: Geothermal Heat Pump Consortium (NREL PIX) Corso analisi di progetti con energie pulite...