PRODUZIONEDI ENERGIA TERMICA CON POMPE DI … · Altrimenti si spreca energia. LA SOLUZIONE GRUPPI...
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PRODUZIONEDI ENERGIA TERMICA CON POMPE DI CALORE AD ACQUA DI FALDA LA PRODUZIONE DI ACQUA SANITARIA
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PRODUZIONEDI ENERGIA TERMICA CON POMPE DI
CALORE AD ACQUA DI FALDA
LA PRODUZIONE DI ACQUA SANITARIA
Approfondire il problema della produzione di acqua calda sanitaria
OBIETTIVI DELL’INDAGINE
Le prime due relazioni hanno evidenziato come la produzione di acqua calda sanitaria sia l’aspetto più critico dell’intero progetto. Qui si analizzano in dettaglio le possibili soluzioni.
Prima di ogni altra cosa, conviene riepilogare l’efficienza delle pompe di calore in estate e in inverno in
funzione della temperatura di produzione
EFFICIENZA DELLE POMPE DI CALORE
Con pompe di calore ad acqua di falda, la temperatura di produzione
dell’acqua fredda, quindi la temperatura di evaporazione,
può essere considerata uguale tutto l’anno
Di conseguenza l’efficienza dipende solo dalla temperatura di
produzione dal condensatore, ovvero la
temperatura dell’acqua calda
L’indice di efficienza estiva è l’
EEREnergy Efficiency Ratio
iCompressordaiAssorbitaPotenzaeEvaporatorallFornitaPotenzaEER '
=
L’indice di efficienza invernale èil
COPCoefficient Of Performance
iCompressordaiAssorbitaPotenzareCondensatoalFornitaPotenzaCOP =
A parità di ogni altra condizione si ha sempre
COP = EER + 1
EFFICIENZA TEORICA CARNOT
TE Temperatura evaporazione [K]
TC Temperatura condensazione [K]
EC
ETH TT
TEER−
=
EFFICIENZA CICLO REALE
εE Efficienza exergetica
ηC Rendimento del compressore
CETHEEREER ηε=
RENDIMENTO COMPRESSORE SCROLL
EFFICIENZA
2,441,44602,831,83553,232,23503,712,71454,323,32405,044,04355,754,75306,335,3325COPEERT acqua calda [°C]
Per massimizzare l’efficienza negli impianti di riscaldamento si varia la temperatura
dell’acqua prodotta in funzione della temperatura dell’aria esterna.
In questo modo il COP aumenta all’aumentare della temperatura dell’aria
esterna
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
-5 0 5 10 15 20TEMPERATURA ARIA [°C]
CO
P 100% carico50% carico
EER rimane costante con la temperatura dell’aria esterna
La produzione di acqua sanitaria può avvenire in due modi:
- Diretta
- Tramite scambiatore
PRODUZIONE ACQUA SANITARIA
Nella produzione diretta l’acqua sanitaria viene riscaldata
direttamente nel condensatore senza bisogno di scambiatori
intermedi
La temperatura dell’acqua inviata all’impianto èuguale a quella prodotta dalla pompa di calore
Nella produzione indiretta l’acqua sanitaria viene riscaldata
attraverso uno scambiatore interposto tra il circuito del
condensatore e quello dell’acqua calda sanitaria
La temperatura dell’acqua inviata all’impianto sanitario è inferiore di circa 5°C rispetto a quello di
produzione della pompa di calore
VANTAGGI PRODUZIONE DIRETTA
L’efficienza è maggiore
2,441,44602,831,83553,232,23503,712,71454,323,32405,044,04355,754,75306,335,3325COPEERT acqua calda [°C]
+ 15%
VANTAGGI PRODUZIONE DIRETTA
L’efficienza è maggiore
2,441,44602,831,83553,232,23503,712,71454,323,32405,044,04355,754,75306,335,3325COPEERT acqua calda [°C]
+ 16%
SVANTAGGI PRODUZIONE DIRETTA
Bisogna effettuare un
trattamento anticalcare
molto efficace
SVANTAGGI PRODUZIONE DIRETTA
Non si riesce a effettuare sempre
3 differenti situazioni in funzione della stagione
ESTATE
MEZZA STAGIONE
INVERNO
DIFFERENZE STAGIONALI
SANITARIO IMPIANTO
ESTATE
MEZZA STAGIONE
INVERNO
Energia termica
Energia frigorifera
Energia termica
Nessun fabbisogno
Energia termica
Energia termica
SANITARIO IMPIANTO
MEZZA STAGIONE Energia termica
Nessun fabbisogno
CONDENSATORE
MEZZA STAGIONE
Basta una sola Pompa di Calore
Si può produrre acqua sanitaria in diretta o attraverso scambiatore
SANITARIO IMPIANTO
INVERNOEnergia termica
Energia termica
CONDENSATORE CONDENSATORE
INVERNO
Se si vuole produrre in diretta sono necessarie 2 pompe di calore
INVERNO – produzione in diretta
INVERNO
Se invece si vuole produrre
attraverso uno scambiatore
basta una pompa di calore
INVERNO – produzione con scambiatore
PROBLEMAQuando si produce acqua sanitaria si deve innalzare la temperatura dell’intero circuito, anche quello dell’impianto, penalizzando molto l’efficienza energetica
Si deve modificare la curva di carico della produzione di acqua calda sanitaria installando accumuli di volume sufficiente ed agendo sulla regolazione. In questo modo si può alzare la temperatura di produzione solo in alcune ore al giorno
0
2
4
6
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20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ORE
POTE
NZA
AC
QU
A S
AN
ITA
RIA
[kW
]
Istantaneo Tramite accumulo
Se la scelta delle ore di produzione viene fatta in modo intelligente, ovvero nel periodo di minor carico termico, si può limitare la potenza massima della pompa di calore e ottimizzare il consumo energetico
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ORE
POTE
NZA
TO
TALE
[kW
Istantaneo Tramite accumulo
INVERNO – produzione mista
INVERNO – produzione mistaSi produce l’acqua
sanitaria in due stadi. Nel primo la si porta ad una temperatura compatibile
con il livello termico dell’impianto
INVERNO – produzione mistaNel secondo la si porta
alla temperatura desiderata con una
pompa di calore dedicata di potenza inferiore
SANITARIO IMPIANTO
ESTATEEnergia termica
Energia frigorifera
EVAPORATORERECUPERO
CONDENSAZIONE
RECUPERO CONDENSAZIONE
PARZIALE TOTALE
RECUPERO PARZIALE
Compressore
Recuperatore
Condensatore
Il recupero parziale è
completamente gratuito
Il problema è che con acqua di falda si condensa basso e si recupera molto
poco
CONDENSAZIONE AD ARIARECUPERO
CONDENSAZIONE AD ACQUA FALDARECUPERO
Si usa il condensatore
Si deve condensare a temperatura molto superiore
penalizzando anche la produzione di freddo
RECUPERO TOTALE
PENALIZZAZIONE
Con produzione diretta
2,441,44602,831,83553,232,23503,712,71454,323,32405,044,04355,754,75306,335,3325COPEERT acqua calda [°C]
- 49%
PENALIZZAZIONE
Con scambiatore
2,441,44602,831,83553,232,23503,712,71454,323,32405,044,04355,754,75306,335,3325COPEERT acqua calda [°C]
- 59%
ESTATE
Sono necessarie sempre
2 pompe di calore
ESTATE - PROBLEMA
Se si vuole recuperare il freddo prodotto dalla pompa di calore del
sanitario,
si complica enormemente l’impianto.
Altrimenti si spreca energia
LA SOLUZIONE
GRUPPI POLIVALENTI
2 POMPE DI CALORE IN UNA
SCHEMA GENERALE
Scambiatore FALDA
RecuperatoreSANITARIO
Scambiatore IMPIANTO
COM
POLIVALENTE
Estate – solo freddo
PdCCircuito impianto
Acqua sanitaria
POLIVALENTE estate solo freddo
Scambiatore FALDA
RecuperatoreSANITARIO
Scambiatore IMPIANTO
COM
Estate – recupero
PdCCircuito impianto
Acqua sanitaria
POLIVALENTE
POLIVALENTE estate recupero
Scambiatore FALDA
RecuperatoreSANITARIO
Scambiatore IMPIANTO
COM
VANTAGGIO
In recupero funziona solamente per il tempo necessario a produrre
acqua calda sanitaria
Non si spreca energia
POLIVALENTEmezza stagione
PdCCircuito impianto
Acqua sanitaria
POLIVALENTE mezza stagione
Scambiatore FALDA
RecuperatoreSANITARIO
Scambiatore IMPIANTO
COM
POLIVALENTEInverno – riscaldamento
PdCCircuito impianto
Acqua sanitaria
POLIVALENTE inverno riscaldamento
Scambiatore FALDA
RecuperatoreSANITARIO
Scambiatore IMPIANTO
COM
POLIVALENTEInverno – produzione sanitaria
PdCCircuito impianto
Acqua sanitaria
Scambiatore FALDA
RecuperatoreSANITARIO
Scambiatore IMPIANTO
COM
POLIVALENTE inverno sanitario
POLIVALENTE
inverno
Si può decidere la prioritàtra impianto e produzione
acqua sanitaria
POLIVALENTE
Gli scemi sono molto semplici
CIRCUITO FALDA
CIRCUITO IMPIANTO
CIRCUITO SANITARIO
![MACCHINE OPERATRICI PARTE 2: POMPE VOLUMETRICHE · PARTE 2: POMPE VOLUMETRICHE [INIZIO] 1 - POMPE ALTERNATIVE (reciprocating pump) Sostanzialmente tutte le pompe alternative sono](https://static.fdocumenti.com/doc/165x107/5c12199e09d3f263108cedb0/macchine-operatrici-parte-2-pompe-parte-2-pompe-volumetriche-inizio-1-.jpg)
