Pompe di calore con circuito d`acqua Industriale e

Pompe di calore con circuito d’acqua
Industriale e residenziale
Caldaia/torre e applicazioni
geotermiche
SOLUZIONE 1
POMPE DI CALORE CON CIRCUITO
D'ACQUA
Gli impianti idraulici con pompa di calore combinano
pompe di calore con circuito d'acqua installate su un
normale circuito idraulico con un sistema di smaltimento
del calore e una caldaia, utilizzati per mantenere la
temperatura dell'acqua circolante entro un range controllato,
generalmente tra 15°C e 35°C. I sistemi di smaltimento più
comuni sono torri di raffreddamento aperte con scambiatori
di calore isolati, raffreddatori a evaporazione a circuito
chiuso o raffreddatori a secco. Le caldaie sono generalmente
di tipo a gas, a gasolio oppure elettriche.
Ciascuna pompa di calore di zona utilizza il circuito
d'acqua per fornire in qualsiasi momento riscaldamento o
raffreddamento, durante o dopo il normale orario lavorativo,
a prescindere dalla modalità operativa delle altre pompe
di calore. Ciò avviene senza duplicare gli impianti di
distribuzione del calore e del freddo, senza lo spreco tipico
delle modalità di riscaldamento e senza il funzionamento
concomitante della sorgente di raffreddamento e della
caldaia, diversamente da molti sistemi HVAC che offrono le
medesime funzionalità.
Gli impianti idraulici con pompa di calore funzionano inoltre
in modo molto efficiente in condizioni di carico parziale,
ad esempio quando solo una piccola parte dell'edificio
rimane occupata dopo il normale orario lavorativo. Vengono
utilizzate solo le pompe di calore di zona, diversamente
dagli impianti che devono tenere in funzionamento un grande
sistema centralizzato operante a una capacità ridotta e
inefficiente, al fine di servire una piccola parte del carico.
Un normale edificio ha un perimetro con esposizione esterna,
direttamente interessato dalle condizioni atmosferiche esterne
variabili e un nucleo centrale senza esposizione esterna,
pressoché non interessato dalle condizioni climatiche. Per
comprendere i vantaggi della condivisione energetica di un
impianto con pompa di calore con circuito d'acqua, occorre
analizzare l'interazione dei carichi nella zona centrale e
perimetrale dei periodi di occupazione (i cosiddetti guadagni
interni) e dei periodi di non occupazione (riduzione/
impostazione della temperatura e guadagni interni scarsi o
assenti), nel corso di tutto l'anno. A titolo illustrativo, di seguito
sono riportate le modalità operative di consumo energetico
principali di un edificio commerciale in un clima temperato.
MODALITÀ ESTIVA
Tutte le zone necessitano di raffreddamento, con espulsione
del calore all'interno del circuito chiuso d'acqua. Il sistema di
smaltimento del calore mantiene la massima temperatura del
circuito idraulico secondo un valore predeterminato (fisso o a
compensazione esterna). La caldaia è spenta.
AVVIO RISCALDAMENTO INVERNALE
Durante il riscaldamento mattutino (recupero dalla riduzione
di temperatura notturna), la maggior parte delle zone
richiederà riscaldamento e il calore sarà estratto dal circuito
d'acqua. La caldaia mantiene la temperatura minima del
circuito d'acqua secondo un valore predeterminato. Il
sistema di smaltimento del calore è spento. Il periodo di
riscaldamento si aggira intorno a un'ora o meno al giorno.
MODALITÀ INVERNALE
La maggior parte delle zone del nucleo centrale richiederà
il raffreddamento a causa dei guadagni di calore interno,
citati in precedenza. La maggior parte delle zone
perimetrali richiederà riscaldamento. Poiché il calore
viene contemporaneamente trasferito nel circuito d'acqua
ed estratto dallo stesso, sia la caldaia sia il sistema di
smaltimento del calore rimangono spenti per la maggior
parte del tempo. L'intrinseca condivisione energetica,
all'interno del circuito d'acqua, riduce al minimo il
funzionamento della caldaia e del sistema di smaltimento
del calore e fornisce la massima efficienza dell'impianto.
SOLUZIONE 1 ESEMPIO
ESEMPIO DI SISTEMA CON CIRCUITO
D'ACQUA
Per fornire un esempio del modo in cui le pompe di calore
con circuito d'acqua possano gestire svariate applicazioni,
è illustrato di seguito l'edificio di una fonderia di statue in
bronzo situata nella zona centro-occidentale degli Stati Uniti.
Il primo piano ospita l'officina di produzione e l'area degli
uffici. Il secondo piano dell'edificio è riservato a un utilizzo
futuro. La torre di raffreddamento e la caldaia funzionano
secondo necessità per mantenere una temperatura di circuito
media compresa tra 15°C e 35°C. In queste condizioni, le
pompe di calore con circuito d'acqua possono funzionare
in modo efficiente sia in modalità di riscaldamento sia di
raffreddamento. Ciò offre un controllo di zona individuale e
specifico per il massimo confort e la possibilità di variare la
modalità di funzionamento secondo necessità.
La combinazione di unità in modalità di riscaldamento e di
unità in modalità di raffreddamento crea una temperatura
costante nel circuito d'acqua. In modalità bilanciata non è
richiesto il trasferimento o l'estrazione del calore tramite la
caldaia o la torre. Il calore viene semplicemente spostato
da una zona all'altra.
CLIMA CALDO (ALTA RICHIESTA DI RAFFREDDAMENTO)
TCH120
TCH120
TCH024
Sala conferenze
TCH024
Ufficio
TCH048
Toilette
TCH048
Uffici
TCH024
Zona pausa
caffè
Sala computer
Stanza impianti
TCH024
TCH048
Uffici
Officina di produzione
Torre di
raffreddamento
Caldaia
TL V168
TCH012
Ufficio
TCH012
TCH012
Ufficio
Ufficio
TCH012
TCH012
Ufficio
Ufficio
TCH012
Ufficio
Reception
CLIMA FREDDO (ALTA RICHIESTA DI RISCALDAMENTO)
TCH120
TCH120
TCH024
Sala conferenze
TCH024
Ufficio
TCH048
Toilette
TCH048
Uffici
TCH024
Zona pausa
caffè
Sala computer
Stanza impianti
TCH024
TCH048
Uffici
Officina di produzione
TL V168
TCH012
Ufficio
Reception
TCH012
Ufficio
TCH012
Ufficio
TCH012
Ufficio
TCH012
Ufficio
TCH012
Ufficio
Torre di
raffreddamento
Caldaia
SOLUZIONE 2
SISTEMI GEOTERMICI
Questi sistemi con pompa di calore "senza caldaia/senza
torre" utilizzano le naturali proprietà termiche del terreno
per dissipare o recuperare il calore. Le pompe di calore
geotermiche funzionano in modo identico alle pompe di
calore con circuito d'acqua. Tuttavia, poiché non necessitano
di una caldaia o di una torre di raffreddamento, offrono un
notevole risparmio in termini di costi energetici e di spazio.
Il sistema del circuito d'acqua è interrato e le unità sono
installate all'interno dell'edificio. Così, il sistema geotermico
non solo risulta rispettoso dell'ambiente ma preserva anche in
modo naturale il progetto architettonico di un edificio.
SCAMBIO TERMICO SU LAGO
Gli scambiatori su lago prevedono un layout a spirale delle
tubazioni del circuito geotermico: esse vengono collocate sul
fondo di uno stagno, un lago o un grande specchio d'acqua.
Soluzione estremamente vantaggiosa in termini economici, lo
scambio termico su lago è un'alternativa facile nel caso siano
presenti specchi d'acqua.
SISTEMI A CIRCUITO APERTO
I sistemi con pompe di calore a circuito aperto pompano
l'acqua da una falda acquifera o da un pozzo nelle
vicinanze, quindi scaricano l'acqua in un'altra falda o in un
pozzo. Essi adottano generalmente uno scambiatore di calore
a piastre per mantenere il circuito d'acqua del locale tecnico
separato dall'acqua di falda: questa soluzione impedisce
che eventuali sostanze contaminanti inficino le prestazioni
dell'unità e prolunga la durata del sistema. I sistemi a circuito
aperto sono molto efficienti, poiché l'acqua di falda ha una
temperatura costante tutto l'anno.
CIRCUITI GEOTERMICI INTERRATI A
CIRCUITO CHIUSO
Gli scambiatori geotermici interrati, chiamati anche sonde
geotermiche, sono disponibili in varie configurazioni, in
funzione della disponibilità di spazio e proprietà del suolo.
Tutti i circuiti interrati utilizzano tubi in polietilene ad alta
densità per la circolazione di acqua miscelata con un
antigelo. Tutti gli eventuali giunti e raccordi di collegamento
sono termofusi, al fine di garantire la massima affidabilità. Le
sonde geotermiche sono prodotte secondo specifiche norme
europee.
SCAMBIATORI VERTICALI
I circuiti verticali prevedono perforazioni realizzate a una
profondità variabile tra 60 e 300 metri. Una volta inserita
la sonda nel foro, il foro viene sigillato con una miscela
di bentonite e cemento ad alta conducibilità termica.
L'installazione di circuiti verticali è il tipo di soluzione
geotermica più comune quando lo spazio è limitato.
SCAMBIATORI ORIZZONTALI
I circuiti orizzontali prevedono lo scavo di trincee a una
profondità media di 1 - 2 metri. Una delle soluzioni più
economiche come installazione, i sistemi orizzontali si
applicano normalmente in giardini abbastanza ampi, nelle
aree aperte, nei parchi o sotto i parcheggi.
SOLUZIONE 2 ESEMPIO
ESEMPIO DI SISTEMA CON SONDE
GEOTERMICHE
Utilizzando lo stesso modello di edificio, la torre di
raffreddamento e la caldaia vengono sostituite con
un campo geotermico a sviluppo verticale. Identico
nel funzionamento complessivo di zona, l'edificio
trae vantaggio dal fatto di avere complessivamente
meno attrezzature e costi operativi ridotti. Anche
l'estetica dell'edificio aumenta, poiché scompaiono i
dispositivi esterni e si guadagna spazio supplementare
eliminando la caldaia e altri componenti aggiuntivi.
CLIMA CALDO (ALTA RICHIESTA DI RAFFREDDAMENTO)
TCH120
TCH120
TCH024
Sala conferenze
TCH024
Ufficio
TCH048
Toilette
TCH048
Uffici
TCH024
Zona pausa
caffè
Sala computer
TCH048
Uffici
Officina di produzione
Ripostiglio
TCH024
TL V168
TCH012
Ufficio
TCH012
Ufficio
TCH012
Ufficio
TCH012
Ufficio
TCH012
Ufficio
TCH012
Ufficio
Reception
Nell'applicazione geotermica, la torre di raffreddamento e
la caldaia possono essere eliminate, liberando spazio per
attrezzature destinate ad altri impieghi. Solo una piccola
area è richiesta per i componenti dedicati.
UNITÀ COMPATTE
UNITÀ DI GRANDI DIMENSIONI
TRANQUILITY 20
(TS) SERIES
TRANQUILITY LARGE VERTICAL
(TLV) SERIES
•
•
•
•
• Dimensioni verticali da 084 (24,6 kW) a
300 (87,9 kW)
• La configurazione dell'unità può essere
ordinata o convertita in ritorno anteriore o posteriore e scarico
superiore, anteriore o posteriore.
• La conversione sul campo prevede l'utilizzo delle parti esistenti,
compresi pannelli e cinghie
• La scatola elettrica può essere convertita sul campo in posizione
anteriore o posteriore dell'unità
• L'alimentazione elettrica può trovarsi sulla parte anteriore o su un
lato dell'unità
• L'acqua e lo scarico possono essere collegati indifferentemente su
uno dei due lati
• Doppio circuito refrigerante (TL168, 192, 240, 300)
• Supera i valori di efficienza ASHRAE 90.1
• Misuratore TXV
• Range termico esteso (da -6,7°C a 48,9°C)
• Controlli a microprocessore come standard (controlli DXM e/o
DDC opzionali)
• Opzioni di compatibilità domotica LonWorks, BACnet, Modbus e
Johnson N2 per i controlli DDC
• Sistema di monitoraggio delle prestazioni UPS Unit Performance
Sentinel
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Modelli da 006 a 070
Refrigerante HFC-410A EarthPure®
Supera i valori di efficienza ASHRAE 90.1
Costruzione in acciaio galvanizzato con elegante verniciatura a
polvere opaca nera e motivi argento
Vaschetta di scolo in acciaio inox
Isolamento a foglio di alluminio nella sezione del ventilatore
Montaggio compressore a doppio isolamento per funzionamento
silenzioso
Divisorio isolato e scomparti del compressore e aria separati
Compressori scroll Copeland (rotativi 006 - 012)
Misuratore TXV
Range termico esteso (da -6,7°C a 48,9°C)
Controlli a microprocessore come standard (controlli DXM e/o DDC
opzionali)
Opzioni di compatibilità domotica LonWorks, BACnet, Modbus e
Johnson N2 per i controlli DDC
Staffe di montaggio installate in fabbrica per le unità orizzontali
Collegamenti dell'acqua a montanti angolari fissati saldamente a
livello (seconda chiave non necessaria)
Sistema di monitoraggio delle prestazioni UPS Unit Performance
Sentinel
Otto standard di sicurezza
Ampia gamma di opzioni, compreso dispositivo di disconnessione
per manutenzione pre-installato in fabbrica
TRANQUILITY 16
COMPACT (TC) SERIES
• Modelli da 006 (1,8 kW) a 060 (17,6 kW)
• Refrigerante HFC-410A EarthPure®
• Costruzione in acciaio galvanizzato con elegante pannello di
accesso anteriore verniciato a polvere epossidica nera opaca
• Vaschetta di scolo in acciaio galvanizzato verniciato a polvere
epossidica
• Isolamento in fibra di vetro fonoassorbente
• Montaggio compressore a doppio isolamento per un
funzionamento silenzioso
• Divisorio isolato e scomparti del compressore e aria separati
• Compressori scroll (rotativi per dimensioni 018 e inferiori)
• Misuratore TXV
• Controlli a microprocessore come standard (controlli DXM e/o DDC
opzionali)
• Opzioni di compatibilità domotica LonWorks, BACnet, Modbus e
Johnson N2 per i controlli DDC
• Staffe di montaggio installate in fabbrica per le unità orizzontali
• Motore ventilatore a tre velocità PSC
• Sistema di monitoraggio delle prestazioni UPS Unit Performance
Sentinel
• Otto standard di sicurezza
• Range termico esteso (da -6,7°C a 48,9°C)
TRANQUILITY LARGE
HORIZONTAL (TCH) SERIES
• Dimensioni orizzontali da 072 (21,1 kW) a
120 (35,2 kW)
• La configurazione dell’unità può essere ordinata o convertita in
ritorno anteriore o posteriore e scarico superiore, anteriore o
posteriore. La conversione sul campo prevede l'utilizzo delle parti
esistenti, compresi pannelli e cinghie
• La scatola elettrica si trova sul lato destro e può essere convertita
sul campo al lato sinistro dell'unità
• L'alimentazione elettrica può trovarsi sulla parte anteriore o su un
lato dell'unità
• L'acqua può essere collegata indifferentemente su uno dei due lati
• Compressori scroll Copeland
• Doppio circuito refrigerante (tutti i modelli)
• Supera i valori di efficienza ASHRAE 90.1
• Costruzione in acciaio galvanizzato con elegante pannello di
accesso anteriore verniciato a polvere epossidica nera opaca
• Divisorio isolato e scomparti del compressore e aria separati
• Misuratore TXV
• Range termico esteso (da -6,7°C a 48,9°C)
UNITÀ CONSOLE
Tranquility 20 (TS)
•
•
•
•
•
Compressori scroll
Staffe di montaggio installate in fabbrica
(unità orizzontali)
•
•
1
•
•
•
•
1
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Protezione condensa
•
•
•
Controllo con termostato
Caratteristiche standard
•
•
•
•
•
3 pannelli di accesso
•
•
•
•
•
•
•
•
Scarico modificabile sul campo (unità orizzontali)
•
Scambiatore in cupro-nickel
1. Compressore scroll o rotativo ad alta efficienza in funzione del modello.
2. Solo modello 060.
•
Scambiatore in rame
•
TXV
•
•
Doppio isolamento compressore
•
•
3 pannelli di accesso
•
•
Range temperatura esteso (da -5°C a 45°C)
•
•
Compressori scroll
•
Scambiatore in cupro-nickel
•
•
•
•
•
Pacchetto insonorizzazione
•
Desurriscaldatore
•
Controlli DDC
•
Controllo DXM
•
Produzione di acqua calda sanitaria dedicata
Opzioni installate in fabbrica
•
Controlli a microprocessore CXM
Caratteristiche standard
Tranquility High Temp (THW)
Refrigerante (HFC-410A) EarthPure®
•
•
Tranquility Modular (TMW)
Serie acqua-acqua
Opzioni installate in fabbrica
•
•
•
•
•
Controllo DXM
Scambiatore aria rivestito
•
•
•
•
Controlli DDC
•
Desurriscaldatore
•
•
•
Configurazione DownFlow
•
•
•
Controllo valvola a due vie
•
•
•
Regolazione AutoFlow
•
•
Range temperatura esteso (da -6,7°C a 48,9°C)
•
•
•
•
•
Pacchetto insonorizzazione
•
•
•
Fan ad alta prevalenza statica
•
•
•
•
•
• Modelli da 036 (10,5 kW) a
340 (100 kW)
• Compressori scroll Copeland
• Doppio circuito refrigerante (120 e 340)
• L'esclusivo accesso per manutenzione (parte anteriore dell'unità)
consente l'installazione affiancata di più unità per impianti di grande
capacità
• Collegamenti idraulici superiori, disposti in modo da agevolare il
collegamento di più unità in parallelo (170 e 340)
• Costruzione in acciaio galvanizzato ad alto spessore verniciato a
polvere di poliestere e pannelli di accesso anteriori in acciaio inox
• Scomparto del compressore isolato
• Range termico esteso (da -5°C a 45°C)
• Controlli a microprocessore come standard, opzioni di compatibilità
domotica LonWorks, BACnet, Modbus e Johnson N2 per i controlli DDC
• Spie di funzionamento e guasto del compressore sulla parte anteriore
dell'armadietto (170 e 340)
• Sette standard di sicurezza
• Le opzioni comprendono il pacchetto di insonorizzazione UltraQuiet
e scambiatori di calore in cupro-nickel
Tranquility 16 Compact (TC)
TXV
Doppio isolamento compressore
•
TRANQUILITY MODULAR
WATER-TO-WATER
(TMW) SERIES
Scambiatore in rame
•
• Modelli da 8 kW, 10 kW e 12 kW
• Compressore scroll ad alta temperatura, fino a 63°C temperatura
dell'acqua in uscita
• Efficienza estremamente elevata (4,2 COP in condizioni di circuito
chiuso geotermico; fino a 5,5 COP in condizione di acqua di falda)
• Centralina digitale programmabile integrata con sistema di compensazione climatica e curve di temperatura e disabilitazione estiva
• Interfaccia utente digitale con grande display retroilluminato
• Scambiatore di calore lato geotermico coassiale (rame o cupronickel)
• Scambiatore di calore riscaldamento in acciaio inox a piastre
brasate
• Costruzione in acciaio galvanizzato con verniciatura a polvere
protettiva e acciaio inox
• Sportello di accesso anteriore incernierato e 3 pannelli rimovibili
per installazione e manutenzione agevolate
• Raccordi da 1" montati a livello, fissati all'armadietto
(seconda chiave non necessaria)
• Misuratore TXV
• Morsettiera a bassa tensione da 12 punti per una facile installazione
• Controlli di disconnessione
• Ampia gamma di opzioni, compresa la modalità dedicata alla
generazione di acqua calda per uso domestico e pompe di
circolazione interne con vasi di espansione pre-installati in fabbrica
Controlli a microprocessore CXM
•
TRANQUILITY HIGH TEMPERATURE
WATER-TO-WATER (THW) SERIES
Refrigerante HFC-410A EarthPure®
•
UNITÀ ACQUA-ACQUA
Serie compatta e a console
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tranquility Large Vertical (TLV)
•
Modelli da 09 (2,6 kW) a 18 (5,3 kW)
Refrigerante HFC-410A EarthPure®
Compressori rotativi ad alta efficienza
Design telaio/armadietto in due parti
Armadietto in acciaio galvanizzato con rivestimento durevole in
polvere "Polar Ice" e finitura opaca nera sulla sottobase
Griglia di ventilazione rigida in alluminio angolata. Ritorno anteriore
o inferiore
Range termico esteso (da -6,7°C a 48,9°C)
Controlli montati sull'unità, manuali o automatici digitali avanzati con
visualizzazione della temperatura (°C o °F) e indicazione guasti
Disponibili controlli a telecomando
Controlli a microprocessore come standard (controlli DXM e/o DDC
opzionali)
Opzioni di compatibilità domotica LonWorks, BACnet, Modbus e
Johnson N2 per i controlli DDC
Attacchi tubazioni a destra o a sinistra
Sistema di monitoraggio delle prestazioni UPS Unit Performance
Sentinel™
Otto standard di sicurezza
Ampia gamma di opzioni, tra cui coil d'aria rivestiti
Tranquility Large Horizontal (TC)
•
•
•
•
•
Tranquility Console (TRC)
TRANQUILITY CONSOLE
(TRC) SERIES
CONFRONTO DELLE CARATTERISTICHE
Stabilimento di produzione di ClimateMaster a Oklahoma City, Oklahoma, U.S.A.
7300 S.W. 44th Street
Oklahoma City, OK 73179 USA
Telefono: +1-405-745-6000
Fax: +1-405-745-6058
climatemaster.com
ISO 9001:2000
Certified
Quality: First & Always
ClimateMaster è impegnata a migliorare costantemente i propri prodotti. Di conseguenza, il progetto e le specifiche tecniche di ciascun prodotto
al momento dell'ordine possono essere modificati senza preavviso e potrebbero non essere descritti nel presente documento. Rivolgersi al
reparto di assistenza clienti di ClimateMaster al numero +1-405-745-6000 per informazioni specifiche sul progetto e le specifiche tecniche correnti.
Dichiarazioni e altre informazioni contenute nel presente documento non sono garanzie esplicite e non costituiscono la base di alcun accordo tra
le parti, bensì semplici opinioni e raccomandazioni di prodotto di ClimateMaster.
EP023
© ClimateMaster, Inc. 2010
Rev.: 21 Febbraio 2012