Collegio dei Periti Industriali di Rimini
Rimini, 08 luglio 2015
Relatore: Mauro Braga
Accademia Viessmann
Presentazioni novità 2011
Sistemi ibridi e cogenerazione:
evoluzione e prospettive con le nuove tecnologie
1
1.
DOVEROSE PRECISAZIONI…
2.
IL MERCATO TERMOTECNICO ATTUALE
3.
GENERAZIONE DI CALORE: RAFFRONTI
Presentazioni novità 2011
CONSIDERAZIONI DI BASE
2
DOVEROSE PRECISAZIONI…
• Le eccezioni che confermano una regola: ovvero: quando la «restituzione» del
fuoco non può (e non deve) avvenire
Produzione di calore ad alta temperatura (acqua a.t., vapore, olio diat.)
Combustione di biomassa (lignea, oli vegetali, forsu, …)
Unità di scorta (back-up)
Unità di integrazione (coperture di picchi)
Produzione di energia meccanica (per generazione elettrica, per trasporti)
Presentazioni novità 2011
1.
3
IL MERCATO TERMOTECNICO ATTUALE
Orientamenti: un contesto favorevole alla pompa di calore
• Verso il soft conditioning: la diffusione delle temperature moderate
• Efficienza dell’involucro edilizio e della generazione termofrigorifera
• La realtà degli involucri riqualificati
• Sfruttamento delle FER: da scelta virtuosa a scelta obbligata
• Comfort 12 mesi all’anno: climatizzazione totale
• Criticità nella climatizzazione: dal riscaldamento al raffrescamento
Presentazioni novità 2011
2.
4
IL MERCATO TERMOTECNICO ATTUALE
Lo stato dell’arte: un passaggio di consegne?
• La generazione termica tradizionale:
tecnologia «ottimizzata» e «matura»
• La generazione termica rinnovabile:
una somma di criticità
• La generazione di calore termodinamica:
il miglioramento dell’efficienza
il miglioramento dell’affidabilità
ampi spazi di miglioramento residui
Presentazioni novità 2011
2.
5
GENERAZIONE DI CALORE: RAFFRONTI
Gruppo termico a condensazione
Presentazioni novità 2011
3.
6
GENERAZIONE DI CALORE: RAFFRONTI
Gruppo termico a condensazione
2
100
11
3+6
100
Presentazioni novità 2011
3.
7
3.
GENERAZIONE DI CALORE: RAFFRONTI
Pompe di calore
Pt
T = 50°C
COP (Coefficient of performance)
T
COPth
=
= 6,5
T-t
COPre
= 3,25
SPFre
= 4,00
Pe
Pf
t = 0°C
Presentazioni novità 2011
T – t = LIFT
8
GENERAZIONE DI CALORE: RAFFRONTI
Raffronto gruppo termico-pompa di calore: fabbisogni lordi di EP
100
100
100
Presentazioni novità 2011
3.
9
3.
GENERAZIONE DI CALORE: RAFFRONTI
Raffronto gruppo termico-pompa di calore: fabbisogni lordi di EP
75
100
100
Presentazioni novità 2011
25
10
3.
GENERAZIONE DI CALORE: RAFFRONTI
Raffronto gruppo termico-pompa di calore: fabbisogni lordi di EP
Ciclo a compressione
30
25
100
100
Presentazioni novità 2011
55
75
11
GENERAZIONE DI CALORE: RAFFRONTI
Raffronto gruppo termico-pompa di calore: fabbisogni lordi di EP
Ciclo a compressione
30
45
30 75
00
55
55
25
25
100
100
100
Presentazioni novità 2011
3.
12
GENERAZIONE DI CALORE: RAFFRONTI
Le ragioni di una diffusa cautela
•
Prudenza di fronte all’innovazione
•
Riserve sulla affidabilità
•
Installazione più articolata
•
La tariffazione elettrica
•
Produzione di acqua calda sanitaria
•
Criticità realizzative
criticità nella configurazione d’impianto
criticità nella selezione dei componenti
Presentazioni novità 2011
3.
13
4. QUALE FONTE TERMICA-FRIGORIFERA?
ARIA?
Disponibile ovunque
Gratuita…
Presentazioni novità 2011
Ridotte efficienze nei climi freddi
Prestazioni limitate in concomitanza con elevati carichi
Penalizzazioni in climi umidi (sbrinamenti)
Impatto visivo ed acustico, esposizione a intemperie
14
4. QUALE FONTE TERMICA-FRIGORIFERA?
ACQUA?
Eccellente scambio termico
Livello termico vantaggioso
Presentazioni novità 2011
Costi fissi di realizzazione dei pozzi
Possibili limitazioni di natura idrogeologica
Possibile necessità di trattamento fisico e/o chimico
15
4. QUALE FONTE TERMICA-FRIGORIFERA?
TERRA?
Disponibile ovunque
Sfruttamento gratuito
Presentazioni novità 2011
Incidenza costi di realizzazione di campi geotermici
Possibili limitazioni di natura idrogeologica
Possibile necessità di trattamento fisico e/o chimico
16
POMPE DI CALORE - CONCETTI DI BASE
Principio di funzionamento
Compressore Scroll
Fonte di calore
Evaporatore
Condensatore
Valvola di espansione
Corso P1 – Pompe di calore : principi di funzionamento e dimensionamento
Pagina 17 Viessmann Werke
Utenza calore
Pompa di calore
Principio di funzionamento
Utenza
impianto termico
Fonte di calore
primaria
Mandata risc. : 45°C
terreno T°: +4°C
Compressore
Evaporatore
terreno T°: 0°C
Condensatore
Vapore
3,5bar
- 3°C
Vapore
24 bar
+ 70°C
Ritorno risc. : 40°C
Vapore umido
3,5 bar
- 10°C
Temp. con R 407 C
Valvola di espansione
Liquido
24 bar
+ 42°C
Presentazioni novità 2011
Pompa di calore
18
D
A
C
B
Entalpia ( KJ/Kg)
Presentazioni novità 2011
Pressione ( Mpa)
Diagramma Pressioni – Entalpie R410A
19
EFFICIENZA DI FUNZIONAMENTO
Definizione COP, APF, EER, SPF, SCOP…….
Efficienze teoriche e reali
Sensibilità alle temperature di funzionamento
Presentazioni novità 2011
20
COP
Coefficiente of Performance
aPotenza elettrica assorbita
1 kW
COP
=
APF
=
Potenza erogata
all’impianto 4 kW
Potenza Termica erogata
Potenza assorbita
Apporto energetico annuo
=
4 kW
1 kW
(kWh/a)
Consumo elettrico annuo (kWh/a)
Potenza frigorifera erogata
= 4
SPF =
EER =
Potenza assorbita
Apporto energetico stagionale
(kWh/a)
Consumo elettrico stagionale (kWh/a)
Presentazioni novità 2011
Potenza sottratta
3kW
21
EFFICIENZA E DIFFERENZA DI TEMPERATURA
Esempio: Vitocal 300, Tipo BW 113
C.O.P.
Se = 50 K tra
temperatura fonte primaria e
mandata impianto
Efficienza ca. 3,25
Se = 25 K
Aumento fino ca. 6
Presentazioni novità 2011
Differenza di temperatura
fonte primaria e mandata impianto
22
EFFICIENZA (COP) DELLA POMPA DI CALORE
Presentazioni novità 2011
Correlazione tra temperatura di mandata e temperatura fonte primaria
23
EFFICIENZA (COP) DELLA POMPA DI CALORE
Correlazione tra temperatura di mandata e temperatura fonte primaria
5,2
Influenza sull'efficienza:
4,1
Temperatura di mandata
1 K riduzione:
efficienza
2,7% aumento
Presentazioni novità 2011
+ 27%
24
EFFICIENZA CARATTERISTICA
DI UNA POMPA DI CALORE
Efficienza (COP) = QWP / PWP
Efficienza istantanea tra potenza resa all'impianto di riscaldamento QWP e
assorbimento elettrico PWP della pompa di calore
COP
COP
=
=
QWP / ( PWP + PV + PK + PSR + PA)
Coefficient of Performance
Efficienza istantanea tra la potenza resa all'impianto di riscaldamento dalla pompa
di calore QWP e la somma degli assorbimenti
Potenza assorbita del compressore
potenza necessaria per pompa di circolazione lato evaporatore
potenza necessaria per pompa di circolazione lato condensatore
Potenza assorbita per gestione e regolazione interna della pompa di calore
Potenza media assorbita da eventuali accessori correlati
APF = coefficiente annuale
=QWP / Wel
Efficienza tra la quantità di calore resa QWP ed il consumo elettrico annuale della
pompa di calore Wel
Presentazioni novità 2011
PWP =
PV =
PK =
PSR =
PA =
25
Pompe di calore Inverter
Dati a regime!
CONSIDERAZIONI PROGETTUALI
Convenienza su energia primaria
Convenienza per CO2
Presentazioni novità 2011
Convenienza economica
32
CONVENIENZA SULL’ENERGIA PRIMARIA
9,45
kWht
Caldaia a condensazione
con rendimento termico
ηt = 1
Pompa di calore
con COPh = 9,45/4,02
COPh=2,35
9,45 kWht
9,45
kWht
1 Stm3
di gas
4,24
kWhel
4,02
kWhel
Impianto termoelettrico
Rendimento termico
medio in centrale
ηt=0,45
Trasmissione e distribuzione
Perdite medie in rete
5,0 %
Presentazioni novità 2011
9,45 kWht
33
CONVENIENZA SULLE EMISSIONI DI CO2
Quale valore di COP deve avere una pompa di calore per
emettere meno CO2 rispetto ad una caldaia?
Per un’analisi di impatto ambientale, determiniamo anche il valore del COP per cui si equivale
l’emissione in atmosfera di anidride carbonica (sia diretta che indiretta).
Consideriamo sempre il confronto tra:
pompa di calore a trascinamento elettrico e caldaia a condensazione.
La combustione di un metro cubo di metano emette in atmosfera un quantitativo di CO2 pari a:
Per il consumo elettrico della pompa di calore, il riferimento congruo è costituito dal parametro
αCO2 , emissione di anidride carbonica (secondaria) nel mix delle produzioni di energia
elettrica di un paese per unità di energia elettrica resa disponibile all’utenza.
Presentazioni novità 2011
βCO2= 1,86 kgCO2/ ms3
34
CONVENIENZA SULLE EMISSIONI DI CO2
αCO2 assume valori diversi per le varie nazioni. ( αCO2 = kgCO2 / kWhe )
Per l’Italia, il valore di riferimento attuale, è αCO2 = 0,52 kgCO2 / kWhe
CO PCI t 0,52 9,45 1
COP
2,64
CO
1,86
2
2
Presentazioni novità 2011
Il calcolo del COP di equivalenza risulta:
35
CONSIDERAZIONI PROGETTUALI
Conclusioni
- Verificare APF > 2,64 per convenienza CO2
(la pompa di calore è più ecologica rispetto ad una caldaia a condensazione)
- Verificare APF > 2,31 per convenienza energia primaria
(la pompa di calore è più efficiente rispetto ad una caldaia a condensazione)
Presentazioni novità 2011
- Essenziale la scelta della corretta tariffa elettrica
36
CONSIDERAZIONI PROGETTUALI
Convenienza su energia primaria
Convenienza per CO2
Presentazioni novità 2011
Convenienza economica
37
CONSIDERAZIONI PROGETTUALI
Convenienza economica
Si vuole ricavare quanto una pompa di calore a trascinamento elettrico sia più o meno
conveniente in termini economici rispetto ad altre soluzioni impiantistiche a
condensazione:
- Caldaie a gas metano
- Caldaie a GPL
- Caldaie a Gasolio
bisogna analizzare esattamente il costo unitario dell’energia elettrica assorbita e considerare
l’efficienza media stagionale dell’unità.
Presentazioni novità 2011
I costi dell’energia elettrica dipendono dalla zona geografica, dalla quantità energia consumata,
dal tipo di fornitore e dal contratto concordato.
38
Tariffe monorarie per la casa: D2 e D3
Tariffe biorarie: Bio D2 e Bio D3
Tariffa sociale: per utenti in condizioni di disagio economico e/o fisico
Tariffa per usi diversi in bassa tensione: BTA1…..6
Tariffa sperimentale per pompe di calore: D1
Presentazioni novità 2011
LE TARIFFE ELETTRICHE ENEL
39
Fonte Enel.it
TARIFFE DOMESTICHE BIORARIE
Usi domestici
Tariffa Bio D2: per usi domestici nelle abitazioni di residenza con potenza impegnata fino a
3kW e dotati di contatore elettronico teleletto
Tariffa Bio D3: usi domestici nelle abitazioni diverse da quelle di residenza con potenza
impegnata fino a 3kW, e nelle abitazioni di residenza con potenza impegnata superiore ai 3
kW e dotati di un contatore elettronico teleletto
Presentazioni novità 2011
La tariffa è composta come la D2 e D3 con le fasce orarie F1 ed F23
40
Fonte Enel.it
Presentazioni novità 2011
ESEMPIO DI TARIFFAZIONE ELETTRICA Bio D2:
41
Fonte Enel.it
BTA – USI DIVERSI – IL SECONDO CONTATORE
Per le utenze domestiche D2 e D3 nel caso di utilizzo di impianto a pompa di calore, è possibile
richiedere un secondo contatore con tariffa “Usi Diversi” (BTA...).
Questa possibilità è contenuta nella delibera n.348 del 2007, modificata dalla delibera n.56 del
2010 relativa alle "CONDIZIONI ECONOMICHE PER L’EROGAZIONE DEL SERVIZIO DI
CONNESSIONE" (http://www.autorita.energia.it/it/docs/10/056-10arg.htm)
dove l’art. 5 dell’ allegato b recita:
In questo caso il primo contatore viene utilizzato per uso domestico (consumi obbligati: luce,
frigo, lavatrice, lavastoviglie ecc) a tariffa D2 o D3 e il secondo contatore per tariffa BTA.
Presentazioni novità 2011
“ Art.5 - Unicita' del punto di prelievo e tensione di alimentazione Comma 2 - per le
utenze domestiche in bassa tensione può essere richiesta l’installazione di un secondo
punto di prelievo destinato esclusivamente all’ alimentazione di pompe di calore per il
riscaldamento degli ambienti, anche di tipo reversibile. Tali punti di prelievo possono
essere utilizzati anche per l’alimentazione di infrastrutture di ricarica private per veicoli
elettrici”
44
USI DIVERSI (Bassa Tensione)
BTA1: utenze aventi potenza impegnata fino a 1,5 kW
BTA2: utenze aventi potenza impegnata oltre 1,5 kW fino a 3 kW
BTA3: utenze aventi potenza impegnata oltre 3 kW fino a 6 kW
BTA4: utenze aventi potenza impegnata oltre 6 kW fino a 10 kW
BTA6: utenze aventi potenza impegnata oltre 15 kW
http://www.enel.it/it-IT/clienti/enel_servizio_elettrico/tariffe_per_la_casa/tariffe_per_usi_diversi/
Presentazioni novità 2011
BTA5: utenze aventi potenza impegnata oltre 10 kW fino a 15 kW
45
CONFRONTO CONVENIENZA ECONOMICA
Tariffa D1
Tutte le info su
http://www.autorita.energia.it/it/pompedicalore.htm
Presentazioni novità 2011
Tutte le utenze su unico contatore a tariffa agevolata !
46
Tariffa D1
La tariffa agevolata D1 per pompa di calore e utenza domestica, è
concessa se:
La pompa di calore è dimensionata per l’intero carico termico
dell’edificio, oppure integrata da un generatore a fonte
rinnovabile (es: pellet) sullo stesso sistema di distribuzione
La pompa di calore deve essere stata prodotta e installata
dopo il 2008 e rispettare i COP minimi, secondo «decreto
edifici»
Può coesistere un generatore a combustibile fossile solo
come backup
Presentazioni novità 2011
47
TARIFFE ELETTRICHE ENEL (APRILE 2015)
Uso Domestico
BTA
PdC
Tariffa
-
D2
D3
BTA1
BTA2
BTA3
BTA4
BTA5
BTA6 ≥16,5
D1
Potenza impegnata
KW
3
6
1,5
3
6
10
15
20
6
Costo fisso anno
€
€ 47,4
€ 142,9
€ 152,5
€ 342,7
€ 455,5
€ 592,5
€ 763,2
€ 887,7
€ 170,9
Consumo < 1.800
€ 0,121
€ 0,183
Consumo 1.800 ÷ 2.640
€ 0,179
€ 0,200
€ 0,140
€ 0,156
€ 0,156
€ 0,156
€ 0,156
€ 0,150
€ 0,167
Kwh/anno*
Consumo 2.640 ÷ 4.440
€ 0,247
€ 0,240
Consumo > 4.440
€ 0,294
€ 0,283
Il costo del KWhe è fisso e non dipende dai consumi.
*Costo calcolato con ripartizione utilizzi al 60% in F2-3, 40% in F1 (da statistiche ENEL)
Presentazioni novità 2011
La Tariffa D1 può quindi essere richiesta nel caso di installazione di una pompa di calore su
unico contatore al quale allacciare anche le utenze domestiche, con iva sempre al 10%.
48
CONFRONTO TARIFFE
D1
BTA
Vantaggi
Vantaggi
Conviene per consumi annui superiori a
La pdc può essere integrata da
2700 kWh elettrici
Consente di allacciare tutte le utenze
(pdc e consumi domestici)
qualunque generatore
Anche per condomini
(es:contabilizzazione singole utenze pdc)
Un solo contatore
Consente integrazione con caldaie a
biomassa
Svantaggi
Svantaggi
Non consente integrazione con caldaie
Sono richiesti 2 contatori
a gas/gasolio
Solo per case singole/bifamiliari
Sono richiesti elevati consumi termici in
pdc, e bassi consumi elettrici domestici
Non si interfaccia al FV
Presentazioni novità 2011
Si interfaccia al FV
49
m2
200
kWh/m2∙a
50
kWh/a
2000
kW
10
kWht/anno
12000
Superficie da scaldare
Dispersioni (Es. Edificio classe B)
Fabbisogno ACS (4 persone)
Pot termica Installata
Energia termica richiesta anno
Tipo di sistema
Rendimenti medi stagionali
Contenuti energetici
Pompa di calore
Rendimenti medi stagionali
Contenuti energetici
Superficie da riscaldare 200 m2
Metano
GPL
Gasolio
SPF
3,00
η
1
η
0,99
η
0,97
-
-
1 m3 = Kwh
9,57
1 lt = Kwh
7,21
1 lt = Kwh
9,88
4000
m3 / anno
1.254
Litri / anno
1.681
Litri / anno
1.252
Energia tot assorbita anno Kwhe/anno
Tipo di sistema
Confronto consumo
energetico
Pompa di calore
Metano
GPL
Gasolio
SPF
4,00
η
1
η
0,99
η
0,97
-
-
1 m3 = Kwh
9,57
1 lt = Kwh
7,21
1 lt = Kwh
9,88
3000
m3 / anno
1.254
Litri / anno
1.681
Litri / anno
1.252
Energia tot assorbita anno Kwhe/anno
Presentazioni novità 2011
Esempio 1
50
CONFRONTO CONVENIENZA ECONOMICA
Tipo di sistema
Costo unitario energia ٭
Pompa di calore
€/Kwhe
Vedi
Costo totale energia
€
tabella
Metano
€ / m3
GPL
0,9
€/litro
1
€
€ 1.128
€
€ 1.681
Gasolio
€/litro
1,2
€
€ 1.502
€ 3.000
€ 2.500
€ 2.000
D1*
D3
BTA3
1.800
€ 478
€ 474
€ 738
3.000
€ 624
€ 733
€ 937
4.000
€ 686
€ 1.020
€ 1.103
5.000
€ 860
€ 1.246
€ 1.269
6.000
€ 929
€ 1.532
€ 1.435
7.000
€ 1.033
€ 1.819
€ 1.601
8.000
€ 1.207
€ 2.105
€ 1.767
9.000
€ 1.380
€ 2.391
€ 1.933
GPL
€ 1.500
Gasolio
D3
BTA3
D1
Metano
€ 1.000
€ 500
€0
kWhel
SPF4
SPF3
Presentazioni novità 2011
Kwh/anno
51
CONSIDERAZIONI PROGETTUALI
Conclusioni
- Verificare APF > 2,64 per convenienza CO2
(la pompa di calore è più ecologica rispetto ad una caldaia a condensazione)
- Verificare APF > 2,31 per convenienza energia primaria
(la pompa di calore è più efficiente rispetto ad una caldaia a condensazione)
Presentazioni novità 2011
- Essenziale la scelta della corretta tariffa elettrica
52
Presentazioni novità 2011
REGOLAZIONE DIGITALE POMPE DI CALORE
53
RES IN ITALIA
Presentazioni novità 2011
Sviluppo di nuove tecnologie per nuovi impianti termici secondo RES
54
Regolazione digitale
Funzioni per gestire il Sistema
Menu
Riscald./Raffredd.
Acqua Calda
Ventilazione
Impianto
Sensore CO2 / umidità
Seleziona con
Grafica curve di riscaldamento
Grafica curve di raffrescamento
Indicatore energia solare assorbita
Presentazioni novità 2011
Per l’adduzione e lo scarico
dell’aria in funzione della
concentrazione di CO2 o
dell’umidità dell’aria
55
SISTEMA EDIFICIO-IMPIANTO
Presentazioni novità 2011
Ventilazione Meccanica Controllata
56
Regolazione digitale
Funzioni per gestire il Sistema
Menu
Ventilazione
Bilancio energia
FV
Strategia
FV
Visualizzazione
Temp. nominale
ACS 2
energia
prodotta
Impianto
Strategia
Strategia FV
FV
Riscaldamento puffer
Bilancioenergia
energiaFV
FV
Bilancio
Aumento temperatura amb.
Seleziona con
Riscaldamento bollitore ACS
Seleziona
con
Seleziona
con
Ottimizzazione consumo energia auto-prodotta
Quando è disponibile un surplus di energia elettrica da fotovoltaico la
aumentando la temperatura del bollitore ACS
aumentando la temperatura del puffer
aumentando la temperatura ambiente
Esempio:
Set point T ACS “normale” = 45°C
con surplus corrente da PV = 50°C
Presentazioni novità 2011
regolazione la sfrutta immagazzinando l’energia in più:
57
REGOLAZIONE DIGITALE POMPE DI calore
Tramite App
Presentazioni novità 2011
DIMENSIONAMENTO DELLA POMPA DI CALORE
UNITÀ AW - ARIA/ACQUA
59
Potenza 1,7 kW (A15/W45) secondo EN-255-3
COP 3,7 (A15/W15-45)
Volume bollitore 300 litri
Temperatura ACS fino a 65°C
Resistenza elettrica integrativa 1,5 kW (accessorio)
Silenziosità elevata < 56 dB(A)
SG Ready: interfacciabile a sistemi fotovoltaici
Presentazioni novità 2011
POMPA DI CALORE AD ARIA PER PRODUZIONE DI ACS
60
POMPA DI CALORE AD ARIA PER PRODUZIONE DI ACS
Abbinamento a impianto fotovoltaico
Ottimizzazione consumo energia auto-prodotta
Quando è disponibile un surplus di energia elettrica da fotovoltaico la
regolazione la sfrutta immagazzinando l’energia in più:
Aumentando la temperatura ACS
Esempio:
Set point T ACS “normale”
con surplus corrente da PV
= 45°C
= 50°C
Presentazioni novità 2011
61
POMPA DI CALORE AD ARIA PER PRODUZIONE DI ACS
Pompa di calore ad aria per produzione di ACS
Residenze mono e bi-familiari
Edifici di villeggiatura estivi
Bar / Ristoranti
Presentazioni novità 2011
Applicazioni ideali:
62
POMPA DI CALORE AD ARIA PER PRODUZIONE DI ACS
Applicazioni ideali:
Bar / Ristoranti
20 cicli / giorno
a 65 °C
Lavastoviglie
1900 €/anno
VITOCAL 161-A
700 €/anno
Presentazioni novità 2011
63
INDICAZIONI PER IL DIMENSIONAMENTO
La produzione di ACS
Terminali di impianto
Caldo/freddo
N.B. Garantire sempre la
circolazione d’acqua
Unità interna
Bollitore
N.B. Utilizzare bollitori specifici per
pompe di calore.
Superficie min. serpentino in mq:
Potenza PdC in kW x 0,3 mq/kW
Presentazioni novità 2011
Es: 10 kW 3 metri quadri
Unità esterna
64
INDICAZIONI PER IL DIMENSIONAMENTO
La produzione di ACS
Soluzione A:
Produzione di ACS tramite il
serpentino del bollitore
con superfici maggiorate
Soluzione B:
Produzione di ACS tramite
uno scambiatore a piastre
ACS
60°C
RISC
B
Tmax
50 °C
Tmax
50 °C
Tmax
55°C
55°C
ΔT 7K
50°C
52°C
47°C
Presentazioni novità 2011
A
66
Scelta della potenzialità della pompa di calore
Potenza in
riscaldamento della
pompa di calore
10
Fabbisogno di calore impianto
Temperatura esterna °C
Presentazioni novità 2011
Potenza kW
Funzionamento monovalente
67
Funzionamento della pompa di calore
Funzionamento monovalente
ACS
2h
ACS
2h
Es: 10 KW
Fabbisogno impianto
0h
24 h
sbrinamenti
sbrinamenti
Con la sola pompa di calore dimensionata in condizioni di progetto
bisogna tenere conto della produzione ACS e degli sbrinamenti!
Presentazioni novità 2011
sbrinamenti
68
SCELTA POTENZIALITÀ DELLA POMPA DI CALORE
Punto di bivalenza
Punto di equivalenza
Potenza in
riscaldamento della
pompa di calore
Potenza in %
70
Fabbisogno di calore impianto
Temperatura esterna in °C
Con temperature inferiori al punto di bivalenza è necessario valutare una fonte
energetica integrativa
Economicamente interessante fino a circa -2°C temperatura esterna
(con la giusta tariffa elettrica!!!)
FUNZIONAMENTO DELLA POMPA DI CALORE
Quota di copertura della pompa di calore alla massima potenza in %
Presentazioni novità 2011
Quota di copertura annua in %
Funzionamento bivalente
70
Modo di funzionamento bivalente-parallelo
Modo di funzionamento bivalente-alternativo
Sistemi ibridi
Soluzioni che consentono la scelta flessibili e dinamica della fonte
Sistemi ibridi sono tutti quelli che consentono
lo switch da una fonte ad un´altra e
consentono :
Flessibilità di alimentazione
Affidabilità del servizio
Sinergia di tecnologie
Presentazioni novità 2011
71
Sistemi ibridi
Impianto con pdc, caldaia a gas metano o gpl e fotovoltaico
esaminiamo l´impiego di
Gas
Energia elettrica
Energia naturale dell´aria
Energia solare fotovoltaica
fonte primaria fossile
fonte secondaria
fonte rinnovabile
fonte rinnovabile
Esempio di impianto con
- pompa di calore
- caldaia a gas a condenszione
- impianto fotovoltaico
Pompa di calore ibridi
Presentazioni novità 2011
72
Sistemi ibridi
Presentazioni novità 2011
Schema impianto con pompa di calore, caldaia a gas metano o gpl e fotovoltaico
73
SISTEMI IBRIDI
Pompa di calore inverter ibrida con caldaia a condensazione integrata
Dati tecnici:
Pompa di calore da 8 e 11 kW (A7/W35)
COP fino a 5,0 (A7/W35)
Caldaia a condensazione da 19 kW
Sistema integrato con bollitore ACS 130 litri
Ideale per riscaldamento e acqua calda nella
riqualificazione di impianti mono e bifamiliari
Ottimizzazione costi / indici energetici / comfort
Ottimizzazione autoconsumo da impianto FV
Presentazioni novità 2011
Regolazione digitale:
74
APPARECCHI IBRIDI
Pompa di calore inverter ibrida con caldaia a condensazione integrata
Manager energetico:
regolazione integrata per la gestione parallela e/o
alternativa del generatore principale (pompa di calore) e
ausiliario (caldaia)
Scelta funzionamento:
ECONOMICO
ECOLOGICO
APPARECCHI IBRIDI
Pompa di calore inverter ibrida con caldaia a condensazione integrata
Funzionamento ECONOMICO:
Inserendo il costo del gas e dell’energia elettrica
nelle diverse fasce orarie, la regolazione sceglie
quale generatore conviene far lavorare in base alle
condizioni di esercizio; correzione automatica costi
elettrici, se presente un impianto FV
Possibile funzione comfort su produzione sanitaria
APPARECCHI IBRIDI
Pompa di calore inverter ibrida con caldaia a condensazione integrata
Funzionamento ECOLOGICO:
Inserendo indici di rendimento, la regolazione
sceglie il generatore che consuma meno energia
primaria
Possibile funzione comfort su produzione sanitaria
Sistemi ibridi: pompa di calore e caldaia
Strategie di controllo: funzionamento alternativo o parallelo
Potenza (%)
Funzionamento Alternativo
La caldaia sostituisce la Pdc per
economicità di esercizio
Temperatura esterna (°C)
Carico termico edificio
Funzionamento Parallelo
Punto di biv.
Limite riscaldam.
Temperatura esterna (°C)
Carico termico edificio
Pompa di calore
Generatore ausiliario
Punto di biv.
Limite
riscaldam.
La caldaia integra la Pdc per
soddisfare la richiesta termica
Presentazioni novità 2011
Potenza (%)
Pompa di calore
Generatore ausiliario
79
Sistemi ibridi: pompa di calore e caldaia
Strategia di controllo: inserimento generatori
Punto di bivalenza
Potenza in
riscaldamento della
pompa di calore
Potenza in %
70
Fabbisogno di calore
impianto
Con temperature inferiori al punto di bivalenza è necessario valutare una fonte energetica integrativa,
che può integrare (funz.parallelo) o sostituire (funz. alternativo) la pompa di calore
Presentazioni novità 2011
Temperatura esterna in °C
80
SCELTA DELLA TEMPERATURA DI BIVALENZA ALTERNATIVA
COP in riscaldamento
3
Metano
GPL/gasolio
COP di convenienza: circa 2 per gpl e gasolio, circa 3 per metano a condensazione
Sistemi ibridi: pompa di calore e caldaia
Strategia di controllo
Temperatura di bivalenza variabile sulla base dei costi energetici
Esempio*: Tariffa elettrica 28 cent/kWh
COP di pareggio= 3
T_BIV= 3°C
Esempio*: Tariffa elettrica 20 cent/kWh
COP di pareggio= 2,2
T_BIV= - 4°C
*T mandata 45 °C
Costo combustibile fossile 9,13 cent/kWh
Presentazioni novità 2011
82
Sistemi ibridi : pompa di calore e caldaia
Strategia di controllo
Quota di copertura al variare del prezzo dell’energia
Fasce orarie feriali/diurne:
Prezzo energia elettrica
28 Cent/kWh
Fasce orarie festive/serali:
Prezzo energia elettrica
Aumenta la copertura energetica
fornita dalla PdC
Presentazioni novità 2011
20 Cent/kWh
83
Sistema Ibrido
Criterio di inserimento del generatore ausiliario
A
Temperatura nominale di regolazione
B
Temperatura reale di mandata
C
Isteresi temperatura di mandata impianto
D “Soglia” inserimento secondo generatore
Presentazioni novità 2011
Corso P2 VITOCAL 2012
84
TEMPERATURA DI BIVALENZA ALTERNATIVA
Variabile sulla base dei costi energetici
Gestire bene il sistema, significa:
Considerare i costi dell’energia termica
ed elettrica
Monitorare la produzione FV per dare
precedenza alla pdc
Dimensionare correttamente l’accumulo
inerziale per ottimizzare il time-shift
Presentazioni novità 2011
85
SOLUZIONE IBRIDA CON REGOLAZIONE CLIMATICA
Solare
termico
Circuito
pavimento mix.
caldo-freddo
Unità
monoblocco Pdc
Aria Acqua
Puffer per
inerzia
impianto
Gruppo Hybrid con kit
soprastazione con diretto e
mix.
Presentazioni novità 2011
Circuito diretto
per
deumidificazion
e
86
SISTEMI IBRIDI:
Sistema ibrido per riscaldamento e raffrescamento
Dati tecnici:
Pompa di calore monoblocco inverter
da 6 e 15 kW (A7/W35)
Caldaia a condensazione gamma da 13 a 35
kW
Ideale per riscaldamento, raffrescamento e
acqua calda sanitaria
Presentazioni novità 2011
87
INTEGRAZIONE CON CALDAIA
Presentazioni novità 2011
Funzionamento bivalente parallelo
88
Sistemi ibridi con pompa di calore
Conclusioni
FLESSIBILITÀ/SICUREZZA
Management energetico ottimizzato e
affidabilità di sistema
DIMENSIONAMENTO
PdC ottimizzata per le temperature esterne medie:
maggiore efficienza di funzionamento
minori costi di investimento e operativi
(contatore elettrico, superficie FV, consumi…)
Produzione conveniente con il sistema e
la fonte energetica più efficiente
Elevato comfort in tutte le condizioni di
esercizio grazie all‘accumulo
Presentazioni novità 2011
ACQUA CALDA SANITARIA
89
INTEGRAZIONE CON CALDAIA
Analisi economica
Condensazione a gas
Condensazione a gasolio
Sistema ibrido pdc + caldaia gas/gasolio
+
INTEGRAZIONE CON CALDAIA
Analisi economica
Bolletta energetica:
3.000 € di metano
+
285 € ACS
Bolletta energetica:
4.200 € di gasolio
+
410 € ACS
Zona climatica E
= 3.285 €/anno
= 4.610 €/anno
Fabbisogno edificio:
30.000 kWh
+
ACS 5 persone
80%
20%
= 2.410 €/anno *
+
80%
20%
+
* Incluso costo fisso contatore elettrico dedicato
= 2.790 €/anno *
INDICAZIONI PER IL DIMENSIONAMENTO
DEL CIRCUITO PRIMARIO
Unità WW - Acqua/Acqua
VERSIONE ACQUA – ACQUA:
ACQUA DI FALDA
Bagno
Camera
Scambiatore
di separazione
Attenzione
Cantina
–
–
–
Min. 5 metri
Immissione
falda
Flusso
corretto
Aspirazione
falda
Direzione flusso falda
Qualità acqua
Portata minima 0,2 m3/(h kW)
INDICAZIONI PER IL DIMENSIONAMENTO
CIRCUITO PRIMARIO - UNITÀ ACQUA / ACQUA
N.B. Deve essere garantita la
portata minima della pompa
sommersa secondo indicazioni
dei dati tecnici
CIRCUITO CHIUSO
a pressione
contenente fluido
antigelo secondo le
indicazioni date per il
circuito di terra.
Prevedere: pompa,
vaso, valvola
sicurezza, sfiato e
pressostato.
E' presente il
termostato antigelo
nell'unità.
CIRCUITO APERTO
Prevedere la pompa sommersa con filtro e
regolatore di portata per i modelli on-off.
Sicurezze: flussostato
Mantenere le tubazioni almeno 20 cm sotto
il limite del gelo del piano di campagna
r
Scambiatore
a piastre intermedio
Utilizzare uno scambiatore a piastre ispezionabili in
acciaio inox e guarnizioni in NBR elastomero.
Dimensionare lo scambiatore per ottenere un ∆t di 2°C
tra i due circuiti
INDICAZIONI PER IL DIMENSIONAMENTO
DEL CIRCUITO PRIMARIO
Unità WW - Terra/Acqua
ANDAMENTO ANNUALE TEMPERATURA DEL SUOLO
Temperatura °C
13
13
18
18
23
23
Febbraio
Sbancamento
Maggio
Trincea
Agosto
Profondità metri
Profondità (m)
Superficie terreno (°C)
33
88
Novembre
13°C
TIPOLOGIE DI COLLETTORE GEOTERMICO
Esempio posa
Regolamentate da UNI11466
ESEMPIO POSA:
COLLETTORE GEOTERMICO ORIZZONTALE
UNI 11466-2012
Lunghezza delle sonde orizzontali, Lh e Lc
Si sceglie la lunghezza maggiore tra Lh e Lc
Dati necessari:
•
•
•
•
•
Potenza fornita dalla pompa di calore
Efficienza media della pompa di calore
Caratteristiche del terreno
Fattore di carico (ore di lavoro dell’impianto)
Configurazione campo geotermico
UNI 11466-2012
Configurazione campo geotermico
VERSIONE TERRA – ACQUA:
Sonda geotermica verticale
bagno
abitazione
cantina
Vitocal 300
Accumulo
sanitario
Accumulo
riscaldamento
INDICAZIONI PER IL DIMENSIONAMENTO DEL
CIRCUITO PRIMARIO - UNITÀ TERRA/ACQUA
UNI 11466-2012
Lunghezza delle sonde verticali, Lh e Lc
Dati necessari:
•
•
•
•
Potenza fornita dalla pompa di calore
Efficienza media della pompa di calore
Caratteristiche del terreno
Fattore di carico (ore di lavoro dell’impianto)
Si sceglie la lunghezza maggiore tra Lh e Lc
FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI
ENERGIA DALLA NATURA: pompe di calore
PROSPETTIVE FUTURE
Presentazioni novità 2011
113
POMPE DI CALORE
Presentazioni novità 2011
Prospettive future: ACCUMULATORE DI GHIACCIO
114
Solar Ice Storage
Accumulo ad elevata densità energetica
Vantaggio del
cambiamento di fase a
temperatura costante
Elevata densità energetica
Ghiaccio
Liquido - vapore
Acqua + ghiaccio
Vapore
Il calore latente di solidificazione di un kg di acqua è pari all’energia
necessaria a portare lo stesso kg di acqua da 0° a 80°C.
Presentazioni novità 2011
Acqua
115
Solar Ice Storage
Accumulo ad elevata densità energetica
Capacità energetica di cristallizzazione
10 m3 di acqua che ghiaccia, libera l’energia
equivalente di 93 litri di gasolio o m3 di metano
10000 Kg x 93 Wh/Kg = 930.000 Wh
Che è pari all’energia necessaria a portare lo
stesso contenuto di acqua da 0° a 80°C.
Presentazioni novità 2011
116
Solar Ice Storage
Accumuli ad elevata densità energetica
Fonti energetiche della pdc :
Irraggiamento solare
Aria esterna
Miscela acqua e ghiaccio
come sorgente fredda di
cicli termodinamici
Accumulo gelido per mesi
intermedi ed estivi
Presentazioni novità 2011
Terreno
117
POMPE DI CALORE
•
Ideale per elevati utilizzi acqua
calda sanitaria, fino a 90°C
•
Impatto ambientale
estremamente ridotto
•
Costi di esercizio ridotti fino al
40% rispetto alle caldaie a gas
Presentazioni novità 2011
Prospettive future: POMPE DI CALORE A CO2
118
POMPE DI CALORE
Presentazioni novità 2011
Prospettive future: POMPE DI CALORE AD ADSORBIMENTO
119
Pompa di calore a gas a Zeolite
adsorbimento/desorbimento
Rendimento 139 %
Calore utile:
16 kW
Calore generato dalla zeolite (16 kW) in
fase di ADSORBIMENTO
0,4 kWh
6,2 kW
Calore di condensazione (6,2 kW) in
fase di DESORBIMENTO
Calore “speso”:
6,2 kW
Calore fornito dalla caldaia a
condensazione (16 kW)
6,2 kW
16 6,2
139 %
16
Presentazioni novità 2011
16 kW
calore utile
calore " speso"
120
VIESSMANN GROUP
1917
11.400
2,1
Fondazione
Dipendenti
Miliardi di euro di
fatturato
27
Siti produttivi in 11 paesi
74
Organizzazioni e partner di
distribuzione
120
Filiali di vendita in tutto il
mondo
55
% di fatturato all‘estero
Partner di distribuzione
Presentazioni novità 2011
Paesi sedi delle società
121
IL PROGRAMMA COMPLETO VIESSMANN
Per tutte le fonti di energia e le applicazioni
Gasolio
Condomini
Gas
Sistemi per il riscaldamento autonomo
Potenzialità da 1 kW fino ai 120 MW
Industria e municipalizzate
Solare
Biomassa
Teleriscaldamento
Geotermia
Sistemi per riscaldamento centralizzato Soluzioni industriali e teleriscaldamento
Presentazioni novità 2011
Abitazione mono-bifamiliare
122
VIESSMANN ITALIA
Bressanone
Cortaccia
Portogruaro
Bergamo
1992
Fondazione
Casorezzo
Orbassano
VERONA
Novara
Cuneo
250
Dipendenti
Bologna
San Miniato Basso
14
Macerata
Filiali sul territorio
Roma
305
Centri Assistenza Tecnica
600
Partner per l’Efficienza
Energetica
Presentazioni novità 2011
Napoli
123
I SERVIZI VIESSMANN A VOSTRA DISPOSIZIONE
PERCORSI DI EFFICIENZA
ENERGETICA
SOCIAL NETWORK
VENDITORI DIRETTI
CATALOGO SERVIZI
MEZZI PUBBLICITARI
LISTINO PACCHETTI
PARTNER PER L’EFFICIENZA
APP DEDICATE
SITO RISERVATO
CREDITO AL CONSUMO
ACCADEMIA
SERVIZIO PRE E POST VENDITA
INFOMOBIL
Presentazioni novità 2011
ENERGETICA
124
Presentazioni novità 2011
...grazie per l'attenzione
125
