CENTRALI FRIGORIFERE
NUOVE TECNOLOGIE E RISPARMIO ENERGETICO
Ottimizzazione impiantistica: pompe
di calore multifunzione e
recupero termico parziale e totale
nei gruppi frigoriferi
Ing. Fabio Minchio
AICARR
Centrali Frigorifere: Nuove Tecnologie e Risparmio Energetico
Evoluzione carichi termici
• E’ sempre più comune negli edifici, specie nel
terziario, riscontrare in uno stesso edificio
l’esigenza contemporanea di energia termica e
frigorifera
• Ruolo sempre minore delle dispersioni per
trasmissione:
Qh=(Qt+Qv)-ƞ(Qsol+Qint)
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Evoluzione carichi termici
• Edifici molto isolati spostano molto «prima» la
transizione riscaldamento – raffrescamento
• Apporti interni ed apporti solari diventano il
driver del carico termico sensibile
• Carico termico per ventilazione e per
produzione acqua calda sanitaria restano
invece incomprimibili
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Evoluzione carichi termici
• Incremento sistematico isolamento termico
dell’involucro edilizio:
•
•
•
Diminuzione fabbisogni di riscaldamento
Abbassamento della temperatura di off dell’impianto
di riscaldamento (apporti interni e solari pareggiano
le dispersioni in corrispondenza di una temperatura
aria esterna inferiore)
In presenza di rilevanti apporti interni (apporti solari
in qualche modo controllabili), allungamento della
stagione di raffrescamento
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Evoluzione carichi termici
• Approccio energetico all’edificio:
•
Non è più possibile valutarne le prestazioni
complessivamente, ma è sempre più importante
nella progettazione impiantistica valutare il
comportamento energetico di zone diverse
dell’edificio
Es. Richiesta frigorifera a Sud e termica a Nord di un
edificio non si sommano algebricamente ma sono due
fabbisogni entrambe da soddisfare
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Sovrapposizione carichi termici
• Ogni edificio presenta pertanto nel bilancio
complessivo delle diverse zone termiche che
lo costituiscono una sovrapposizione dei
carichi termici più o meno marcata
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Grafico da M. Vio – Climatizzazione con sistemi radianti
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Acqua calda sanitaria
• L’acqua calda sanitaria rappresenta
fabbisogno energetico «incomprimibile»:
un
•
Domanda a.c.s. stabile o addirittura livello di
confort crescente nel tempo
• Il problema non sta nel controllo della domanda
di servizio, ma nell’efficienza di produzione
Il peso % dei fabbisogni di acqua calda sanitaria è
crescente con la temperatura media dell’aria
esterna e con la riduzione del coefficiente di
trasmissione globale dell’edificio. Lo stesso vale per
il postriscaldamento
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Esigenze impiantistiche
• Produzione contemporanea di energia termica
e frigorifera
• Esigenza crescente di contenimento dei
fabbisogni di energia primaria per acqua calda
sanitaria durante tutto l’anno
MACCHINA IN POMPA DI CALORE
MULTIFUNZIONE (o polivalente)
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Pompe di calore multifunzione
• Categoria di macchine presente da oltre
vent’anni sul mercato: regolazione, tecnologia
e esigenze descritte le rendono oggi prodotto
di primo piano
• Soluzione idronica storicamente made in Italy
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Pompe di calore multifunzione
Pompe di calore multifunzione (polivalenti):
gruppo frigorifero in pompa di calore con
recupero totale in grado di soddisfare
contemporaneamente
e
in
maniera
indipendente a funzioni impiantistiche differenti
grazie ad idonea regolazione e specifiche
caratteristiche costruttive
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Pompe di calore multifunzione
Recupero parziale
Recupero totale
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Pompe di calore multifunzione
Due principali «famiglie»:
•
•
Macchine per sistemi a 2 tubi: produzione di potenza
termica O frigorifera e contemporaneamente produzione
di acqua calda sanitaria grazie ad un circuito idronico
intermedio
Macchine per sistemi a 4 tubi: produzione
contemporanea di potenza termica E frigorifera sui due
circuiti dell’impianto, con la possibilità di gestire qualsiasi
fattore di carico
(esiste anche la configurazione a 6 tubi)
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Produzione a.c.s. sistemi a 2 tubi
1. Sistema base: pompa di calore con valvola a 3 vie
con produzione in prorità al sanitario
2. Sistema con desurriscaldatore (recupero parziale): si
sfrutta il calore di desurriscaldamento
– Ottimizzazione del COP invernale quando possibile
– Recupero parziale in estate (possibile solo se opera
anche il raffrescamento)
– Copertura del fabbisogno di acqua calda sanitaria limitato
3. Sistemi con recupero totale:
– Maggiore complessità costruttiva
– Maggiore flessibilità e potenzialità
funzionamento estivo
di
recupero
in
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Produzione a.c.s. sistemi a 2 tubi
Recupero parziale
impianto
acs
S
D
Compressore
Aria ext
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Produzione a.c.s. sistemi a 2 tubi
Recupero totale
impianto
acs
S
D
Compressore
Aria ext
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Impianti idronici a 4 tubi
• Terziario: classico impianto ventilconvettori ed
aria primaria:
•
•
Sistema a 2 tubi: ventilconvettori con 1 sola
batteria alimentata o dal circuito caldo o dal
circuito freddo. Non è possibile gestire la
compensazione di carichi di segno opposto
Sistema a 4 tubi: ventilconvettori generalmente
a doppia batteria per poter sempre in qualunque
momento produrre energia termica o frigorifera
nel locale servito
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Multifunzione per 4 tubi
Cavallini, 2013
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Multifunzione per 4 tubi
Cavallini, 2013
Ing. Fabio Minchio - AICARR
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Multifunzione per 4 tubi
Cavallini, 2013
Ing. Fabio Minchio - AICARR
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Multifunzione per 4 tubi: 2 circuiti
Ing. Fabio Minchio - AICARR
Cavallini, 2013
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Indicazioni progettuali
•
•
Macchine con due circuiti garantiscono maggiore
flessibilità di funzionamento (dipende dal rapporto fra i
carichi) e maggiori stabilità delle condizioni operative
È sempre opportuno inserire adeguati accumuli termici
per garantire un contenuto d’acqua sufficiente (minimo
7-10 l/kW): attenzione va considerato nel calcolo solo
quella effettivamente circolante in macchina
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Conclusioni
•
•
•
L’evoluzione degli edifici non consente più oggi di
pensare alle stagioni di riscaldamento in modo
indipendente e separato
Ottimizzazione delle funzioni oltre che dei livelli termici
finalizzati a massimizzare le prestazioni energetiche
rendono le pompe di calore multifunzione una
tecnologia centrale per il futuro
Con le pompe di calore, la stessa multifunzionalità può
essere gestita anche in relazione alle sorgenti
termiche («multisorgente»)
Ing. Fabio Minchio - AICARR
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