GUIDE dell’Installatore 5 Professionale CLIMATIZZAZIONE E ACS IN POMPA DI CALORE Sponsor Copia offerta da: In collaborazione con: MULTISPLIT 100% combinazioni haiercondizionatori.it Supermatch R32 NEW GENERATION Refrigerante R32 Pannello motorizzato Wi-Fi Light Human sensors Silenziosità 15 dB MONOSPLIT 9K | 12K Dawn A+++ | A+++ Refrigerante R32 Nano-Acqua Wi-Fi Flusso 3D Silenziosità 20 dB MONOSPLIT 9K | 12K | 18K Nebula Green A+++ | A++ haiercondizionatori.it Monosplit SOMMARIO 3INTRODUZIONE 5 TIPOLOGIE DI POMPE DI CALORE 8 POMPE DI CALORE ELETTRICHE: COMPONENTI COSTRUTTIVE 10 SISTEMI MONOBLOCCO E AD ESPANSIONE DIRETTA 12 13 14 15 Split e monoblocco Sistema Mono-split Sistema Multi-split Sistema VRF 19COP 25 LE PRESTAZIONI DELLE MACCHINE 26 La norma UNI EN 14825 27 Sorgente aerotermica 29DIMENSIONAMENTO 32 PRODUZIONE DI ACS 37REFRIGERANTI 40 LA RIFORMA DELLE TARIFFE DOMESTICHE E LA TARIFFA D1: RISPARMIO ENERGETICO ED ECONOMICO 43INCENTIVAZIONE L INTRODUZIONE e pompe di calore, in particolare quelle elettriche, rappresentano una soluzione impiantistica oggi sempre più frequente anche nel settore residenziale, sia grazie alle elevate prestazioni energetiche che possono garantire, sia perché - essendo classificate dalla Direttiva RES 2009/28/ UE (attuata in Italia dal Decreto 3 marzo 2011 n. 28) come sistemi alimentati da fonte rinnovabile - consentono di coprire per i nuovi edifici e per le ristrutturazioni rilevanti gli obblighi imposti dalla legislazione vigente in termini di quota rinnovabile nella produzione di energia termica, frigorifera e produzione di acqua calda sanitaria. Si assiste inoltre ad un’evoluzione negli edifici di nuova costruzione con proposte sempre più frequenti di edifici completamente “elettrici”, privi cioè di allacciamento alla rete gas naturale in cui la climatizzazione estiva ed invernale e la produzione di acqua calda sanitaria sono affidate alle pompe di calore. Su questo tema una rilevanza fondamentale avrà la riforma delle tariffe elettriche domestiche, avviata da gennaio 2016, ma a regime dal 1° gennaio 2018, che consentirà di superare le barriere all’entrata poste da un costo dell’energia elettrica troppo elevato per grandi consumatori domestici (come sono i possessori di pompe di calore) dovute alla struttura tariffaria progressiva in vigore fino al 31 dicembre 2015 e ancora parzialmente presente e all’effetto solo limitato in termini di benefici portato dall’introduzione da luglio 2014 della tariffa D1 dedicata alle pompe di calore. Oggi in Italia solo il 29% dei consumi di energia elettrica è dovuto ad usi termici; tale percentuale sarà destinata inevitabilmente a crescere poiché aumentare la penetrazione degli usi elettrici anche per la climatizzazione significa aumentare la sostenibilità ambientale complessiva. Secondo l’analisi condotta da RSE i vantaggi si possono così riassumere: •risparmio energetico calcolato in termini di energia primaria utilizzata a parità di fabbisogno (in termini di volumi climatizzati o di acqua calda prodotta) grazie all’utilizzo di apparecchiature ad alta efficienza (pompe di calore per acqua calda e/o per climatizzazione); •riduzione dei fabbisogni derivante dalle maggiori possibilità di dialogo con i contatori intelligenti e di ricorso a soluzioni domotiche, che aumentano la consapevolezza e l’attenzione dei clienti nell’uso dell’energia; •maggiori possibilità di autoconsumare localmente anziché immettere in rete l’energia elettrica autoprodotta con impianti alimentati da fonti rinnovabili; •maggiore ricorso anche alle fonti rinnovabili termiche. In un Paese come l’Italia in cui gli installatori sono tradizionalmente abituati ad operare nel settore residenziale con generatori di calore a combustione si tratta di un passaggio anche culturale importante che richiederà sicuramente ancora qualche anno e che impone a tutti gli installatori di familiarizzare sempre di più con questa tecnologia (in particolare con le pompe di calore elettriche). Queste breve volume ha l’obiettivo di descrivere la tecnologia e le sue diverse applicazioni. ARIA PIÙ PULITA CON NEBULA GREEN Nebula Green è la seconda proposta offerta da Haier con gas refrigerante R32. Disponibile nelle taglie di 9000-12000-18000 Btu/h, raggiunge un livello di classe energetica A+++ | A++. Questo climatizzatore è dotato di funzione Wi-fi che consente di impostare il climatizzatore a distanza anche durante la vostra assenza. 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FIGURA 1 - Analogia idraulica (Lazzarin, 1982) L’analogia idraulica risulta particolarmente efficace nello spiegare il principio teorico che sta alla base delle pompe di calore (Figura 1): esattamente come una pompa assorbendo energia elettrica solleva l’acqua dal livello del suolo h0 ad un serbatoio ad altezza h1, una pompa di calore grazie al lavoro meccanico trasferisce energia termica dal sistema a temperatura T0 e al sistema a temperatura T1 (di seguito con T si rappresentano temperature espresse in gradi K, con θ le stesse temperature espresse in °C). Esistono diverse tipologie di pompe di calore basate su principi di funzionamento diversi: • Pompe di calore a compressione di vapore Si tratta di pompe di calore che utilizzano un circuito frigorifero in cui un refrigerante evolve in un ciclo termodinamico. Possono essere di Tipologie di pompe di calore due tipi: •Elettriche (in cui cioè il compressore è accoppiato ad un motore elettrico), largamente le più diffuse •Accoppiate a motore endotermico (in cui il compressore è meccanicamente accoppiato con l’albero di un motore a combustione interna). Sono note come Gas Heat Pump o sistemi Total Energy. Uniscono di fatto un cogeneratore ed una pompa di calore in un unico prodotto. Si tratta di sistemi meno diffusi. •Pompe di calore ad assorbimento Si tratta di una tecnologia molto diversa che utilizza un processo termochimico. Il principio su cui si basano le pompe di calore ad assorbimento risiede nelle proprietà delle soluzioni formate da un fluido frigorigeno a più alta tensione di vapore (il soluto) ed un solvente a tensione di vapore più bassa, che in condizione operative si trovano in miscela omogenea in fase liquida. Tale principio è lo stesso su cui si basano alcune tipologie di frigoriferi da campeggio o presenti negli alberghi, frigoriferi appunto ad assorbimento. Supponiamo per ipotesi di avere a disposizione due recipienti collegati fra loro; da una parte il recipiente 1 a pressione molto bassa contente acqua, dall’altra il recipiente 2 contenente una miscela acqua-sale. L’acqua tende ad evaporare producendo un effetto frigorifero; il vapore si trasferisce dal recipiente 1 al recipiente 2 dove viene assorbito 7 dalla soluzione (processo di assorbimento) con sviluppo di calore. Ad un certo punto la soluzione sarà sempre più ricca d’acqua e quindi perderà sempre di più la propria capacità di assorbire essendo progressivamente più diluita. Se quindi operiamo un processo inverso, cioè scaldiamo il recipiente 2, possiamo far rievaporare una parte dell’acqua, ri-generando la soluzione. A questo punto per ripartire da zero non ci resta che raffreddare il recipiente 1 facendo condensare parte del vapore. Un ciclo ad assorbimento è sostanzialmente una macchina frigorifera, o una pompa di calore, che utilizza questo principio per realizzare un effetto utile in refrigerazione o in riscaldamento. Per far questo è necessario avere una sorgente termica ad alta temperatura per rigenerare la soluzione: questa energia può essere ottenuta da un combustibile attraverso un bruciatore o da calore di recupero o dal sole. Le pompe di calore ad assorbimento oggi sul mercato sfruttano la coppia acquaammoniaca e sono alimentate a gas naturale o gpl. Rispetto ad un sistema a combustione tradizionale (caldaia) l’efficiente ottenibile è molto superiore. Fra le tipologie di pompa di calore descritte quelle elettriche rappresentano la quasi totalità delle pompe di calore installate. Per questo motivo di seguito si tratteranno esclusivamente quest’ultime. POMPE DI CALORE ELETTRICHE: COMPONENTI COSTRUTTIVE Pompe di calore elettriche: componenti costruttive U na pompa di calore elettrica a compressione è una macchina termica all’interno della quale un fluido refrigerante evolve in un ciclo termodinamico (Figura 2), caratterizzato da 4 trasformazioni: •evaporazione (realizzata in un evaporatore) •compressione (realizzata da un compressore, di vario tipo in 9 funzione della grandezza della macchina installata, tipicamente di tipo rotativo o twin rotary oppure di tipo scroll) •condensazione (realizzata in un condensatore) •laminazione (realizzata attraverso una valvola termostatica o una valvola di espansione elettronica) FIGURA 2 - Ciclo termodinamico di una pompa di calore Si tratta quindi di un ciclo frigorifero che opera durante la stagione invernale con effetto utile al condensatore; uno dei grandi vantaggi della pompa di calore, in particolare per un clima come quello italiano, è la reversibilità del ciclo: la stessa macchina che opera d’inverno per il riscaldamento, grazie ad una valvola interna (la valvola a 4 vie), può operare in raffrescamento d’estate. Sarà sufficiente quindi una sola macchina per l’intero ciclo di climatizzazione annuale con importante risparmio di ingombro. Le pompe di calore elettriche a compressione oggi sul mercato sono in grado di produrre energia termica con temperatura fino a 60 °C e possono essere impiegate senza alcun problema anche per la produzione di acqua calda sanitaria accoppiate ad un sistema di accumulo. SISTEMI MONOBLOCCO E AD ESPANSIONE DIRETTA Sistemi MONOBLOCCO E ad espansione diretta 11 FIGURA 3- Schema tipico di un circuito frigorifero Un qualsiasi circuito frigorifero anche elementare è sempre costituito da almeno 4 componenti fondamentali, nei quali il refrigerante evolve in un ciclo termodinamico: •Evaporatore (4>1): all’interno dell’evaporatore il refrigerante passa dallo stato liquido allo stato vapore (BASSA PRESSIONE); è l’elemento che fornisce l’energia frigorifera (l’effetto utile frigorifero) in caso di funzionamento in raffrescamento; in caso di funzionamento in pompa di calore è invece lo scambiatore che preleva l’energia termica dalla sorgente termica esterna. •Compressore (1>2): grazie al compressore il refrigerante aspirato in uscita dall’evaporatore viene compresso aumentando pressione e temperatura; il compressore deve necessariamente aspirare refrigerante allo stato vapore. •Condensatore (2>3): all’interno del refrigerante in uscita dal compressore passa dallo stato vapore a quello liquido (ALTA PRESSIONE); in caso di funzionamento in raffrescamento il condensatore cede calore con l’ambiente esterno; in caso di funzionamento in pompa di calore invece fornisce l’energia termica. •Valvola di laminazione (3>4): grazie alla valvola di laminazione il refrigerante torna alla pressione 12 Sistemi MONOBLOCCO E ad espansione diretta Split e monoblocco di evaporazione. È possibile così ricominciare il ciclo termodinamico. Sistemi split, multi-split e VRF sono tutti sistemi ad espansione diretta (Direct eXpansion, DX), nei quali cioè il calore viene immesso nell’ambiente o sottratto dall’ambiente attraverso uno scambio diretto con l’aria dell’ambiente stesso. Un sistema ad espansione diretta è definito a livello normativo (UNI EN 378) come un sistema in cui “l’evaporatore o il condensatore di un sistema refrigerante è a contatto diretto con la sostanza che deve essere raffreddata o riscaldata”. Tuttavia si tratta di sistemi molto diversi per caratteristiche e complessità. È opportuno analizzare le caratteristiche costruttive anche di un semplice sistema mono-split al fine di aver chiari gli elementi base costituenti un circuito frigorifero, rendendo pertanto più chiara anche la comprensione delle caratteristiche di funzionamento di un sistema più complesso come il VRF. Split e monoblocco FIGURA 4 - Schema di un sistema split Dal punto di vista costruttivo le pompe di calore elettriche possono essere di tipo split o di monoblocco. Una pompa di calore splittata è costituita da due diverse unità: una interna ed una esterna. L’unità interna di norma contiene unicamente il condensatore (in funzionamento invernale) mentre l’unità esterna costituisce il vero cuore della macchina poiché al suo interno ci sono il compressore, la valvola di espansione e l’evaporatore. Le due parti sono unite da un circuito frigorifero che passa all’interno dell’edificio. Una pompa di calore monoblocco invece è costituita da un unico corpo all’interno del quale è presente l’intero circuito frigorifero. Dal punto di vista del funzionamento a carico parziale i prodotti si differenziano fra: •pompe di calore ON-OFF: in questo caso la pompa di calore opera con unico compressore con cicli 0-100%; è chiaro che allo scendere del carico la pompa di calore di questo tipo soffre in termini di prestazioni. Tuttavia l’effetto delle perdite dovute ai cicli di accensione e spegnimento può essere fortemente limitato grazie ad un adeguato contenuto d’acqua del circuito (25-30 l/kW) con l’obiettivo Sistemi MONOBLOCCO E ad espansione diretta Sistema Mono-split 13 di non avere mai più di 3 accensioni all’ora; la maggioranza delle pompe di calore monoblocco installate oggi in Europa sono ON-OFF, solo negli ultimi anni è presente anche per le macchine monoblocco una consistente offerta di prodotti con inverter; oggi le pompe di calore anche monoblocco possono operare con contenuti d’acqua minimi ma ai fini dell’efficienza energetica è necessario in ogni caso assicurare un contenuto d’acqua adeguato. •pompe di calore multicompressore: sfruttando più compressori operanti su uno o più circuiti frigoriferi, riescono a seguire meglio l’andamento del carico (funzionamento multistadio) offrendo per altro a carico parziale (nell’ipotesi di più compressori per circuito frigorifero) prestazioni energetiche superiori di quelle a pieno carico. Di norma soluzioni di questo tipo si trovano su pompe di calore di potenza termica non inferiore a 20 kW; •pompe di calore con inverter: grazie alla tecnologia DC inverter le pompe di calore dotate di inverter riescono a seguire il carico proporzionalmente almeno fino ad una percentuale minima (di norma fra il 20-30%) al di sotto della quale operano in ON-OFF. Le prestazioni energetiche a carico parziale fino alla soglia di parzializzazione minima sono superiori a quelle a pieno carico poiché una minore portata di refrigerante sfrutta superfici di scambio superiori. L’inverter è generalmente sempre presente nelle pompe di calore split. Oltre a consentire di operare con contenuto d’acqua anche molto limitato (per quanto sia in ogni caso buona cosa garantire contenuto d’acqua elevato anche alle pompe di calore con inverter), l’impiego di pompe di calore ad inverter è particolarmente indicato negli appartamenti di nuova costruzione dove un carico termico molto ridotto (di solito pochi kW di potenza di progetto) comporterebbe una forte penalizzazione per perdite di accensione e spegnimento in sistemi ON-OFF in ragione comunque della taglia minima delle pompe di calore installate. Sistema Mono-split Un sistema mono-split costituisce un esempio molto semplice di circuito frigorifero. È costituito da una unità interna ed una unità esterna connesse fra loro da un circuito refrigerante. Per questo motivo è denominato “split”, perché “splitta” quindi divide il circuito frigorifero in due diverse unità. Si tratta di un sistema diverso pertanto dai sistemi “monoblocco” che invece racchiudono in un unico involucro tutto il circuito frigorifero senza tubazioni di refrigerante in uscita. I sistemi mono-split possono operare solo in raffrescamento oppure in modalità pompa di calore qualora l’unità sia provvista dell’apposita valvola a 4 vie che consente l’inversione di ciclo. 14 sisTemi monoBlocco e ad espansione direTTa sisTema mulTi-spliT Condizionatori, come pulire i filtri? Nei condizionatori potrebbero essere presenti due tipologie di filtri attraverso cui passa l’aria e che, quindi, vanno puliti a fondo ogni volta che si riattiva l’impianto di condizionamento. Le due tipologie di filtri sono: a carboni attivi e antipolvere. Si possono pulire senza la necessità di richiedere l’intervento di un tecnico specialista. I filtri a carboni attivi, che servono a trattenere pollini, batteri e odori di qualsiasi genere, vanno lavati con sapone neutro e acqua. Mentre quelli antipolvere, riconoscibili quando viene eliminata la carrozzeria, sono costituiti da un telaio a cui è ancorata una rete fine di fili in nylon. In alcuni casi sono gli unici filtri presenti. Anche per i filtri antipolvere è utile un lavaggio con l’acqua e il sapone neutro. Tutti i tipi di filtri vanno messi ad asciugare, lontano da fonti di calore eccessive, come - ad esempio - i raggi diretti del sole. Una volta asciutti, con un pennello si passa un prodotto germicida. Importante è anche l’unità esterna del condizionatore. Dopo aver smontato la griglia di protezione con un pennello bisogna ritirare la polvere accumulata sulle pale. Per evitare di dover farlo ogni anno è consigliabile la copertura dell’unità esterna del condizionatore tramite un telo durante i periodi di inutilizzo. L’unità esterna al suo interno contiene il compressore e la valvola di espansione oltre ad uno scambiatore (condensatore in funzionamento frigorifero, evaporatore in pompa di calore nel caso di unità invertibili) mentre l’unità interna unicamente l’altro scambiatore (condensatore in pompa di calore, nel caso di unità invertibili, evaporatore in funzionamento frigorifero). L’unità interna è regolata normalmente da un proprio controllo con il quale è possibile impostare la temperatura ambiente desiderata o far operare l’unità in sola deumidificazione. I compressori ormai sono quasi sempre dotati di inverter (tecnologia DC-inverter) con una regolazione che consente al compressore di modulare la portata di refrigerante in funzione della richiesta dell’ambiente in cui sono collocati e dei set point di temperatura impostati. Variando infatti la portata di refrigerante si modifica la potenza frigorifera o termica utile scambiata con l’aria ambiente. Sistema Multi-split FIGURA 5 - Sistemi multi-split (in figura collegamento con 3 unità interne) Un sistema Multi-Split si basa sullo stesso principio di funzionamento tuttavia in questo caso una unità esterna è connessa a più unità evaporanti interne. Si tratta di sistemi che costituiscono una alternativa ai sistemi idronici canalizzati per applicazioni commerciali di piccola e media taglia, in particolare nelle situazioni in cui il posizionamento di canali è poco praticabile; il sistema grazie ai ridotti diametri delle tubazioni invece Sistemi MONOBLOCCO E ad espansione diretta Sistema VRF 15 presenta facilità di installazione. Ogni unità interna è collegata con apposito circuito refrigerante. I sistemi multisplit sono particolarmente adatti ad ambienti con carico termico omogeneo. Generalmente ciascuna unità interna ha un proprio termostato tuttavia non è possibile regolare la portata di refrigerante della singola unità ma solo unicamente quella d’aria e la portata di refrigerante dell’unità esterna, nell’ipotesi che sia dotata di inverter. Presenta pertanto dei limiti nella capacità di regolazione specialmente in presenza di carichi molto disomogenei nelle diverse zone dell’edificio. Sistema VRF I sistemi VRF costituiscono un’evoluzione dei sistemi multi-split, con una struttura sicuramente più complessa ma una capacità di servire edifici anche molto più grandi di quelli servibili con un sistema multi-split. Se infatti analogamente ai sistemi multi-split sono costituiti da una unità interna collegata a più unità interne, grazie alle diverse caratteristiche di regolazione a differenza dei multi-split sono in grado di regolare la portata di refrigerante di ogni singola unità evaporante interna. Il controllo è ottenuto attraverso valvole PMV (pulse modulating valve) le cui aperture sono determinate da microprocessori collegati ai sensori climatici presenti su ciascuna unità interna; si tratta essenzialmente di valvole di espansione elettroniche EEV (electronic expansione valve); le unità sono connesse attraverso una rete di comunicazione all’unità esterna che varia la propria portata modificando la velocità del compressore in modo da garantire una portata totale in grado di soddisfare la richiesta di ogni singola unità interna. I sistemi VRF rispetto ai multi-split, oltre a consentire una regolazione più fine e migliorare l’efficienza energetica grazie ad un controllo più complesso, riducono anche la lunghezza complessiva delle tubazioni di refrigerante rispetto a un sistema di climatizzazione realizzato con multi-split. Tipologie I sistemi VRF possono essere di diverse tipologie: • Sistemi in solo raffrescamento • Sistemi in pompa di calore • Sistemi a recupero di calore I sistemi VRF in pompa di calore consentono sia di riscaldare sia di raffrescare ma non permettono di fornire i due servizi simultaneamente in zone diverse dell’edificio. Le unità interne in pompa di calore operano come condensatori, in regime di raffrescamento operano come evaporatore. Il sistema presenta una distribuzione a due tub. Questa soluzione più semplice si applica laddove tutti gli ambienti serviti presentano negli stessi periodo dell’anno necessità di riscaldamento o raffrescamento, in assenza quindi di situazioni in cui sia necessario gestire la contemporaneità di carico in zone diverse. Nel caso invece di edifici in cui possa essere importante poter gestire in zone 16 Sistemi MONOBLOCCO E ad espansione diretta Sistema VRF diverse una richiesta contemporanea di carico termico e frigorifero, il sistemi VRF sono in grado di fornire una soluzione tecnologica sicuramente interessante. Oggi è sempre più frequente specialmente in applicazioni terziarie o commerciali dover gestire una situazione di questo tipo perché da una parte l’involucro edilizio è sempre più isolato, dall’altro si registra una tendenza all’incremento dei carichi interni, specialmente dovuti alla sempre maggiore penetrazione di apparecchiature elettriche ed elettroniche (per quanto l’incremento di e cienza anche nell’illuminazione compensi fortunatamente questa tendenza). Si verifica pertanto che si ha un anticipo dell’avvio della stagione di raffrescamento e al contempo si verifica per periodi prolungati oltre la tradizionale stagione “intermedia” una richiesta diversa di zone diverse dell’edificio: zone esposte a SUD o caratterizzate da apporti interni particolarmente elevati possono richiedere raffrescamento e al contempo altre zone dello stesso complesso edilizio necessitano ancora di riscaldamento. Dal punto di vista impiantistico è necessario per garantire il comfort dover gestire questa duplice esigenza pertanto è necessario selezionare impianti adatti, fra cui i VRF in con gurazione “recupero”. Il principio di funzionamento di un sistema a recupero si basa sul fatto che nel momento in cui si verifica una richiesta contemporanea di riscaldamento e raffrescamento, le unità interne in riscaldamento fungono da condensatore e quelle interne da evaporatore ed in questo modo l’unità esterna deve provvedere unicamente alla quota aggiuntiva al fine di smaltire il necessario calore di condensazione o prelevare il necessario calore di evaporazione. La produzione simultanea consente di massimizzare il COP complessivo del sistema poiché si ottiene un doppio e etto utile con un consumo di energia elettrica ridotto. La prestazione massima si ottiene quando l’energia termica in riscaldamento è pari esattamente all’energia di condensazione corrispondente all’energia prelevata dall’ambiente dagli evaporatori. Si tratta di una condizione in realtà poco frequente nell’esercizio dell’impianto tuttavia anche qualora il bilanciamento termodinamico •non sia perfetto si ottiene in ogni caso un risparmio energetico. Nel corso degli anni sono state sviluppate dai diversi produttori ulteriori soluzioni al fine di poter sfruttare al meglio il calore di condensazione con l’introduzione dei cosiddetti moduli idronici destinati alla produzione di acqua calda da destinare al riscaldamento ambientale. sisTemi monoBlocco e ad espansione direTTa sisTema vrF 17 FIGURA 6 - Schema funzionale di un impianto VRF (Bathia A., 2011) FIGURA 7 - Controllo ottimale della temperatura nel circuito frigo lato interno NUOVI SISTEMI A FLUSSO VARIABILE DI REFRIGERANTE La nuova gamma di unità esterne VRF, MRV IV C, è composta da nove moduli singoli con potenze da 22,4 a 68 KW. La composizione dei vari moduli, massimo tre, permette di ottenere 204 kW su un unico circuito frigo. I compressori scroll della giapponese Mitsubishi Electric, presenti in questi sistemi, utilizzano la tecnologia “FULL DC INVERTER” e quindi non possiedono nessun compressore a velocità fissa ON/OFF. Questa tecnologia permette elevati valori di EER/ COP soprattutto ai carichi parziali, che porta di conseguenza ad elevati valori stagionali di SEER e SCOP. I valori di COP sono superiori a 3,9 w/w in tutte le configurazioni, quindi soddisfano i requisiti per le varie incentivazioni statali. I ventilatori utilizzati, prodotti dalla giapponese NIDEC, utilizzano tecnologia “DC Inverter”. Ogni modulo MRV IVC utilizza due ventilatori con pale a profilo seghettato per ridurre il rumore prodotto dal flusso dell’aria. Cosa si intende per compressore scroll? Un compressore scroll è costituito da 2 spirali ad evolvente (dette anche spirali di Archimede) di cui una fissa a telaio e l’altra orbitante in posizione eccentrica rispetto alla prima. Le spirali sono sistemate l’una dentro l’altra in modo tale da formare durante il moto una serie di sacche a forma di falce fra i due elementi. Il profilo delle due spirali consente alla spirale mobile di orbitare senza attrito sulla spirale fissa. Le sacche tra le due spirali vengono dirette verso il centro delle due spirali e Fasi di funzionamento nella compressione del fluido; nel contempo il loro volume si riduce progressivamente; raggiunto il centro della in senso orario si nota il di compressione spirale, il fluido costretto in un piccolo volume, ha acquistato la pressione necessaria processo del refrigerante (in azzurro) per essere scaricato attraverso la luce centrale. Elemento molto importante, come si può evincere dalla Figura, sono la quasi continuità e l’uniformità del processo di compressione, poiché viene compresso simultaneamente il uido in tutte le diverse sacche formatesi nel movimento. Mentre al centro parte del fluido sta per essere scaricato comincia infatti il processo di compressione per il fluido appena aspirato e nelle altre sacche è presente fluido a stadi intermedi di pressione. Haier AC Italy Trading SpA Unipersonale Via Marconi, 96 - 31020 Revine Lago (TV) T. +39 0438 562 511 | F. +39 0438 562 590 www.haiercondizionatori.it COP 20 cop L’ equazione del primo principio della termodinamica relativa ad una pompa di calore è la seguente, espressa in termini di potenza: La potenza termica utile Pt è la somma della potenza prelevata dalla sorgente termica Psorg e della potenza elettrica Pel assorbita dal compressore. La prestazione energetica di una pompa di calore è rappresentata dal COP (Coefficient of Performance) che è il rapporto fra la potenza termica utile Pt e la potenza elettrica Pel necessaria per produrla. FIGURA 8 - Esempio di bilancio di potenza di una pompa di calore con COP = 4 In Figura 8 è riportato un esempio di bilancio di potenza di una pompa di calore, nell’ipotesi che il COP sia pari a 4. Come si può notare per ottenere 10 kW di potenza termica utile all’impianto in questo caso si prelevano da rete elettrica 2.5 kW e la restante potenza termica proviene dalla sorgente termica esterna. Se tale sorgente è naturale (aerotermica, idrotermica o geotermica) è proprio la potenza prelevata dalla sorgente Psorg ad essere di fatto il contributo rinnovabile fornito dalla pompa di calore (il concetto è semplificato, in realtà il calcolo è più articolato ed è presente un limite minimo di COP affinché il contributo rinnovabile sia non nullo). In accordo con il secondo principio della termodinamica se si considera una pompa di calore ideale funzionante secondo il ciclo teorico di Carnot, il COP (detto appunto COP di Carnot COPC) dipende unicamente dalla temperature assolute (espresse quindi in gradi Kelvin) T1 e T0: (3) Se si rappresenta in forma grafica il COPC per diversi valori di temperatura T1 e al variare della temperatura della sorgente T0, è possibile evidenziare come vi sia una rilevante sensibilità delle prestazioni energetiche delle pompe di calore alle temperature massima e minima del ciclo o, più sinteticamente, all’incremento di temperatura che la pompa di calore garantisce rispetto alla sorgente fredda. Tanto più sono vicine le temperature T1 e T0, tanto più elevate sono le prestazioni energetiche della pompa di calore. Data una sorgente, appare evidente dal grafico di Figura 2, che più bassa è la temperatura T1 più elevato è il COP di Carnot. FIGURA 9 - COP di Carnot in funzione di diversi valori di θ1 al variare della temperatura della sorgente θ0 cop 21 COP e temperatura Il COP è fortemente influenzato dalla differenza di temperature tra sorgente e pozzo. Nella pratica accade che al diminuire della temperatura della sorgente (tipicamente aria esterna) e all’aumentare della temperatura del pozzo (tipicamente il fluido vettore dell’impianto) il COP diminuisca in maniera significativa, così come la resa termica, cioè la potenza che la macchina è in grado di fornire al condensatore. Questa è la ragione per cui è di usa l’opinione che le pompe di calore funzionino male nei climi troppo rigidi o con impianti a medio-alta temperatura. Se da un lato l’influenza della differenza di temperatura è sancita in maniera incontrovertibile dalla termodinamica, si vedrà in seguito come queste considerazioni debbano essere approfondite e contestualizzate a livello numerico, con l’analisi delle prestazioni di macchine reali e con il calcolo delle prestazioni stagionali. Le macchine reali in realtà sia per la natura del ciclo termodinamico che le caratterizza sia per le irreversibilità tipiche delle trasformazioni termodinamiche reali presentano prestazioni naturalmente inferiori. La pompa di calore rappresenta una tecnologia efficiente e in grado di garantire importanti risparmi energetici, è necessario però capire quali siano le prestazioni energetiche di una pompa di calore reale rispetto a quelle di una macchina ideale. Una macchina reale presenta un COP ovviamente inferiore rispetto al COP di Carnot, ma stimabile a partire dallo stesso attraverso un fattore di irreversibilità fc caratteristico: il COP reale è in prima approssimazione di poco inferiore alla metà del COP di Carnot. Questo semplice approccio consente di stimare a partire dalla conoscenza della temperatura dell’impianto e della sorgente le prestazioni di una pompa di calore reale operante fra i due livelli termici. Se ad esempio si considera una sorgente termica (ad esempio aria esterna a 0 °C) con impianto a ventilconvettori (temperatura media del fluido 45 °C), il COP di Carnot è di poco superiore a 7; una macchina reale che opera fra le stesse temperature avrà prestazioni pari circa a 2.8-3.4 Se si passa da un impianto a ventilconvettori ad un sistema a pavimento radiante (per ipotesi temperatura media del fluido lato impianto 35 °C), il COP di Carnot è pari a 8.8; una macchina reale che opera fra le stesse temperature avrà prestazioni pari circa a 3.5-4. La semplice modifica del sistema di emissione da ventilconvettori a pavimento radiante consente un incremento delle prestazioni del 25%. Appare evidente quindi che utilizzare il sistema di emissione a più bassa temperatura possibile consente di elevare le prestazioni di riscaldamento ottimizzando l’applicazione in pompa di calore. È importante ricordare quando si opera con le pompe di calore quindi che anche guadagnare un solo grado di temperatura - riducendo la differenza di temperatura fra la mandata all’impianto e la sorgente termica - consente di ridurre i consumi di energia elettrica 22 COP del 2-2.5%. Progettisti ed installatori quindi devono attentamente tenere in considerazione questo aspetto, compatibilmente con la tipologia di impianto su cui opera la pompa di calore adottando tutti gli accorgimenti per massimizzare la prestazione energetica stagionale. Etichetta energetica di pompe di calore aria-aria Dall’inizio del 2013 è in vigore il regolamento europeo 206/2012 che definisce le nuove prestazioni energetiche per le macchine di climatizzazione ariaaria fino a 12 kW e per i ventilatori con assorbimenti fino a 125W. Obiettivo dell’etichetta energetica è quello di fornire delle informazioni più complete ai consumatori circa i consumi delle macchine utilizzate ed i loro livelli di rumorosità che devono rispettare nuovi limiti. Misurazione delle prestazioni in condizioni reali Poichè la metodologia utilizzata fino al 2013 – efficienza nominale (EER e COP) – comportava una differenza notevole tra le prestazioni previste e quelle reali, è stato sviluppato un metodo più accurato: quello dell’efficienza stagionale (SEER e SCOP), in determinate condizioni di temperatura e umidità dell’aria. Tra i cambiamenti più significativi: l’introduzione di diverse temperature nominali per il raffrescamento e il riscaldamento, la possibilità di utilizzo dell’energia sia a carico parziale che a pieno carico e l’alimentazione utilizzata nelle modalità alternative e standby. L’efficienza stagionale mostra il grado di efficienza reale di un climatizzatore che funziona nell’arco di un’intera stagione in raffrescamento o riscaldamento. Etichetta energetica in vigore dal 1° gennaio 2013 Il passaggio al concetto di efficienza stagionale comporta la definizione di COP 23 un’etichetta energetica completamente nuova che riporta la classe energetica in base ai valori di SEER e SCOP e le principali caratteristiche del prodotto, quali classi energetiche in raffrescamento e in riscaldamento e rumorosità (potenza sonora) delle unità interne ed esterne. L’efficienza energetica in riscaldamento è presentata con tre differenti valori in base alla fascia climatica in cui viene installato il prodotto, ma il produttore è obbligato a indicare solo i valori relativi al Clima Temperato, mentre quelli delle altre due fasce climatiche sono facoltativi. Va tenuto presente che la classe energetica riportata nella nuova etichetta, essendo basata su nuovi parametri, non può assolutamente essere paragonata alla classe energetica riportata sulla vecchia etichetta. 26 settembre 2015, introdotta l’etichetta per le pompe di calore Ricordiamo inoltre che il 26 settembre 2015 sono entrati in vigore i Regolamenti ERP n. 811/2013 e 813/2013 relativi ai requisiti minimi di efficienza e all’etichettatura energetica per caldaie e pompe di calore aria/ acqua e acqua/acqua. In particolare, per le pompe di calore sono disponibili due etichette in base alla tipologia di applicazione: bassa temperatura o media temperatura. Le novità più importanti introdotte sono: • suddivisione tra applicazioni a media e bassa temperatura; • calcolo efficienza energetica in modalità riscaldamento (rendimento); • classi energetiche (A++; G); • dichiarazione dati di potenza sonora; • capacità termica della pompa di calore in base alle zona climatiche. Pompe di calore a bassa temperatura Le classi di efficienza stagionale energetica stagionale del riscaldamento d’ambiente di una pompa di calore a bassa temperatura e di un apparecchio per il riscaldamento d’ambiente a pompa di calore per un’applicazione a bassa temperatura sono determinate sulla base della rispettiva efficienza energetica stagionale del riscaldamento d’ambiente, quale indicata nella tabella sottostante. Regolamento n. 812/2013 - Classi di efficienza energetica stagionale del riscaldamento d’ambiente delle pompe di calore a bassa temperatura e degli apparecchi per il riscaldamento d’ambiente a pompa di calore per applicazioni a bassa temperatura 24 cop Per non pregiudicare il COP… • Nelle applicazioni residenziali bisogna fare attenzione a gestire correttamente i termoarredi nei bagni: sono spesso presenti su richiesta dei clienti, tuttavia con impianti a bassa temperatura (es. radianti) non bisogna assolutamente produrre acqua calda ad alta temperatura con la pompa di calore unicamente per alimentarli. Se si adotta questa scelta si compromette il COP di tutto l’impianto unicamente per servire un’utenza marginale. È preferibile adottare radiatori ibridi o elettrici o al limite alimentare il termoarredo a bassa temperatura; • è molto importante applicare una regolazione climatica (sonda esterna di temperatura che agisce modificando la temperatura di mandata): quest’ultima deve operare direttamente sulla temperatura di mandata della pompa di calore al fine di guadagnare punti percentuali di efficienza quando possibile; • se possibile progettare i terminali (ventilconvettori ad esempio) e le batterie delle UTA servite dalla pompa di calore dimensionate per temperature di mandata più basse. Analoghe considerazioni si possono fare per le pompe di calore che operano anche in ciclo frigorifero (macchine cosiddette reversibili); in questo caso le prestazioni prendono il nome di EER, rapporto fra la potenza frigorifera utile e potenza elettrica assorbita. LE PRESTAZIONI DELLE MACCHINE 26 Le prestazioni delle macchine La norma UNI EN 14825 I dati di prestazione delle pompe di calore (COP ed EER) sono forniti dai costruttori in riferimento a specifici punti di lavoro, identificati dalla temperatura di mandata lato impianto e dalla temperatura di ingresso lato sorgente. I punti sono specificati dalla norma UNI EN 14511. Come chiaramente è emerso da quanto descritto in precedenza, i dati devono essere valutati in relazione alle temperature indicate e non si tratta di dati utili per valutare i consumi stagionali. Nel caso ad esempio delle pompe di calore aria-acqua, si riportano nei data sheet commerciali i valori di COP con riferimento al punto A7W35 (temperatura aria esterna a bulbo secco 7 °C e temperatura di mandata 35 °C), condizione tutt’altro che rappresentativa della media stagionale in un clima come quello italiano (specialmente al nord). La norma UNI EN 14825 Le prestazioni energetiche puntuali a pieno carico non sono tuttavia sufficienti per una valutazione delle caratteristiche dei prodotti e per un confronto fra una pompa di calore ed un’altra; ad esempio, una macchina installata all’interno di un edificio opererà a pieno carico soltanto per poche ore all’anno, funzionando invece a carico parziale per gran parte della stagione. È quindi essenziale avere uno strumento per valutare, già sulla base dei dati tecnici del produttore, il comportamento di una pompa di calore con fattore di carico non unitario. Ancora più utile è avere a disposizione un’indicazione standard per valutare le prestazioni energetiche stagionali a date condizioni climatiche di riferimento, sicuramente più rappresentativa dell’efficienza energetica potenzialmente ottenibile in opera. A questo scopo è stata sviluppata la norma UNI EN 14825 che attraverso la combinazione di risultati di prove sperimentali introduce due coefficienti denominati SCOP (Seasonal COP) e SEER (Seasonal EER) che rappresentano una stima delle prestazioni stagionali delle pompe di calore sulla base di prove in laboratorio definite. Le condizioni di prova riproducono 3 diverse situazioni climatiche: la norma definisce una media pesata, in base alle ore annuali di ogni °C con riferimento a Strasburgo (clima medio europeo, denominato “A”, da Average), di tutti gli EER da 17 °C a 40 °C e di tutti i COP da -10 °C a + 16 °C, per un clima “caldo” (Atene, denominato “W”, da Warm) e uno “freddo” (Helsinki, denominato “C”, da Cold). I valori di SCOP sono impiegati come riferimento per l’etichettatura energetica delle pompe di calore. Se quindi si vuole confrontare una pompa di calore con un’altra sicuramente il dato di targa più interessante da considerare è proprio l’SCOP. Tuttavia è un dato che dipende dalla pompa di calore e non dalla specifica applicazione nella quale essa viene utilizzata. Allo scopo di calcolare la prestazione energetica media relativa ad una pompa di calore in un dato Le prestazioni delle macchine Sorgente aerotermica 27 edificio è necessario determinare il cosiddetto Seasonal Performance Factor (SPF), la prestazione media stagionale, che tiene conto della variazione della temperatura della sorgente nel corso della stagione di riscaldamento, delle perdite dovute a cicli di accensione e spegnimento, dei consumi elettrici degli ausiliari (es. ventilatori o pompe di circolazione). Si tratta del rapporto fra tutta l’energia termica prodotta e tutta l’energia elettrica consumata per produrla in un anno di funzionamento. I consumi elettrici in questo caso comprendono anche tutta l’energia elettrica assorbita dagli ausiliari elettrici (pompaggi) necessari a scambiare calore con la sorgente termica. Tale valore non è di semplice determinazione, le modalità di calcolo sono definite dalla UNI TS 11300-4. La cosa più interessante è naturalmente misurare a consuntivo questo valore. Sorgente aerotermica L’efficienza energetica di una pompa di calore è, come si è visto, strettamente correlata con le temperature sia della sorgente sia del serbatoio termico. Tanto più vicini sono i due livelli di temperatura tanto più elevato sarà il valore massimo teorico ottenibile e, di conseguenza, anche il valore reale del COP. Ecco perché è così importante da un lato accoppiare le pompe di calore con un impianto a bassa temperatura e dall’altro ricercare la sorgente termica disponibile alla temperatura più elevata. La sorgente termica più semplice da impiegare e potenzialmente sempre disponibile è l’aria esterna. Le pompe di calore ad aria hanno fatto senza dubbio molti progressi negli ultimi anni e consentono efficienze energetiche stagionali molto elevate, specialmente nei climi temperati. Tuttavia l’aria esterna è una sorgente che presenta alcuni limiti: •al decrescere della temperatura dell’aria esterna aumenta il carico termico dell’edifico e, al contempo, diminuiscono sia il COP sia la capacità della pompa di calore nel caso delle pompe di calore a compressione; ciò è dovuto alla diminuzione di densità del fluido frigorigeno in aspirazione che comporta una riduzione della portata di massa elaborata dal compressore (si veda in questo senso quanto descritto nel paragrafo sul dimensionamento); •per temperature intorno agli 0 °C e con umidità relativa elevata (fatto tipico ad esempio del clima della Pianura Padana) l’aria, scambiando all’evaporatore, raggiunge le condizioni di saturazione con separazione di condensa; essendo l’evaporatore ad una temperatura inferiore di qualche grado rispetto a quella dell’aria con cui sta scambiando, la sua superficie si trova a temperatura inferiore a 0 °C con conseguente solidificazione dell’acqua condensata e formazione di brina; tale brina tende a ridurre la sezione di passaggio ostacolando lo 28 Le prestazioni delle macchine Sorgente aerotermica scambio termico. Di conseguenza è necessario prevederne la rimozione con tecniche che hanno come conseguenza consumi energetici incrementali e problematiche di benessere per l’eventuale interruzione del funzionamento (inversione di ciclo o by-pass dei gas caldi). In climi particolarmente umidi d’inverno (come ad esempio quello della Pianura Padana) è molto importante selezionare pompe di calore con caratteristiche tecniche adatte a ridurre l’impatto dei cicli di sbrinamento sulle performance energetiche, grazie a batterie aria-acqua esterna dimensionate con passo aletta più largo e con maggiore superficie di scambio; •la movimentazione dell’aria attraverso ventilatori è generalmente rumorosa ed inoltre più costosa dal punto di vista energetico della circolazione di un liquido; •le unità installate all’esterno risultano antiestetiche. DIMENSIONAMENTO 30 Dimensionamento I l dimensionamento della pompa di calore a servizio di un edificio è delicato, poiché a differenza di quanto avviene per i generatori di calore a combustione la pompa di calore presenta una potenza termica variabile al variare della temperatura della sorgente termica esterna. La diminuzione della temperatura della sorgente provoca infatti una diminuzione della pressione di evaporazione che ha come conseguenza la diminuzione della portata di massa elaborata dal compressore e, di conseguenza, della potenza termica utile erogata. Se da un lato quindi la potenza termica della pompa di calore diminuisce al diminuire della temperatura al contrario la potenza termica richiesta dall’edificio invece aumenta. Diventa quindi critico dimensionare correttamente la pompa di calore in funzione della configurazione scelta. Gli impianti con pompa di calore vengono classificati in due diverse categorie: •sistemi monovalenti: copertura effettuata al 100% dalla pompa di calore; in questo caso è essenziale dimensionare la pompa di calore sulla potenza di progetto in modo da soddisfare la richiesta dell’edificio nelle condizioni peggiori; •sistemi bivalenti: la pompa di calore non copre il 100% del carico e necessita dell’intervento di un sistema di generazione integrativo. I due sistemi bivalenti possibili sono: •sistema monoenergetico: integrazione con stesso vettore energetico (es. pompa di calore + resistenza elettrica); •sistema bienergetico: integrazione con diverso vettore energetico (es. pompa di calore + caldaia). È il caso ad esempio delle pompe di calore ibride. Nel caso di sistemi con pompa di calore unico generatore bisogna fare molta attenzione a selezionare la pompa di calore corretta: spesso infatti una pompa di calore ad aria è targata con riferimento alla potenza termica prodotta a 7 °C, non in condizioni di progetto. Come si vede in Figura 10, se si dovesse dimensionare una pompa di calore per l’edificio rappresentato che presenta un carico di progetto di 10 kW a -5 °C di temperatura aria esterna non andrebbe bene la pompa di calore selezionata che produce 10 kW a 7 °C. Da 0°C in giù di temperatura dell’aria esterna la pompa di calore non ce la farebbe richiedendo un sistema ausiliario. La temperatura della sorgente termica alla quale una pompa di calore produce esattamente la potenza richiesta dall’edificio è denominata “temperatura bivalente”. Al di sotto di questa serve un generatore ad integrazione (resistenza elettrica o caldaia) che in funzione delle modalità operative scelte (in questo caso il sistema deve essere bivalente) può: •operare assieme alla pompa di calore; •operare al posto della pompa di calore; ciò avviene quando a livello di regolazione si imposta la cosiddetta temperatura di “cut-off”, parametro di regolazione che consente di scegliere i generatori da far operare sulla base di valutazioni tecniche ed economiche fatte dal progettista. dimensionamenTo 31 Al di sotto di una certa temperatura, detta temperatura limite TOL, la pompa di calore non è più in grado di funzionare; oggi tale limite ha raggiunto valori di temperatura aria esterna molto bassi (fino a -20 °C). I parametri sono rappresentati in Figura 11 dove con la denominazione CR si intende il fattore di carico (rapporto fra la richiesta termica dell’edificio e potenza termica erogabile a pieno carico dalla pompa di calore). FIGURA 10 - Andamento del carico dell’edificio (curva in nero) e della potenza termica erogata dalla pompa di calore (curva rossa) FIGURA 11 - Curva di dimensionamento generica di una pompa di calore in funzione della temperatura della sorgente Nella zona con CR<1 la pompa di calore opera a carico parziale. È molto importante che una pompa di calore non sia sovradimensionata rispetto alla richiesta di progetto per assicurare un ridotto impatto dei cicli di accensione e spegnimento. Come già descritto in precedenza, la presenza dell’inverter aiuta ad ottimizzare le prestazioni energetiche che in ogni caso possono essere molto buone anche con pompa di calore ON-OFF a condizione che vi sia un adeguato accumulo inerziale. SCALDACQUA A Caratteristiche e funzioni MAGGIORE ACQUA CALDA SANITARIA La serpentina ausiliare posta sul fondo garantisce maggior produzione di acqua calda sanitaria. GESTIONE CARICHI DI POTENZA Al raggiungimento del carico massimo di potenza la pompa di calore si spegne per ridurre i costi. SERPENTINA AUSILIARIA EXTRA (solo per modello HP250CM2) Grazie alla Serpentina ausiliaria extra può sfruttare contemporaneamente il calore dell’aria e quello del sole permette l’integrazione dell’impianto con pannello solare. Il modello CM2 può essere integrato alla caldaia. AUTO La pompa di calore lavora in priorità ed il riscaldatore elettrico lavoro in backup per produrre acqua calda alla temperatura preimpostata. ECO La pompa di calore funziona in modalità risparmio energetico per ridurre i costi. BOOST La pompa di calore ed il riscaldatore elettrico lavorano contemporaneamente per produrre acqua calda sanitaria il più velocemente possibile. FUNZIONE VACANZA La pompa di calore smette di lavorare durante il periodo della vacanza e ritorna in MODALITÀ AUTO preparando acqua calda un giorno prima dal rientro delle ferie. interne tramite un semplice cavo tripolare non schermato. Naturalmente il tutto funziona se vengono rispettate le distanze massime per ogni tratta di nelle specifiche del costruttore. Visita il canale You tube di Haier e scopri il video del sistema MaxiSplit! POMPA DI CALORE Per maggiori informaz La nuova linea Scaldacqua a Pompa di calore di Haier è nata pensando Scaldacqua a Pompa di calore di Haier al risparmio energetico delle famiglie. A differenza di uno scaldabagno tradizionale, gli scadalcqua a pompa di calore forniscono acqua calda grazie al La nuova linea Scaldacqua a Pompa di calore di Haier è nata pensando al risparmio energetico calore presente nell’aria risparmiando così sulla bolletta della luce. A differenza di uno scaldabagno tradizionale, gli scadalcqua a pompa di calore forniscono acq L’energiapresente nell’aria risparmiando così sulla bolletta della luce. elettrica utilizzata dal sistema è soltanto quella necessaria per il funzionamento del ventilatore che cattura l’aria presente nell’ambiente. L’energia elettrica utilizzata dal sistema è soltanto quella necessaria per il funzionamento del l'aria presente nell’ambiente. Come funziona? Per comprendere il concetto della pompa di calore sarà sufficiente immaginare Come funziona? un frigorifero che lavora produce calore. Mentre unPer comprendere il concetto della pompa di c frigorifero rimuove il calore immaginare un frigorifero che lavora produce da una scatola chiusa e lo espelle nell’ambiente circostante, una pompa di frigorifero rimuove il calore da una scatola ch calore prende il calore dall’aria e la trasferisce all’acqua in un serbatoio chiuso. nell’ambiente circostante, una pompa di calo dall'aria e la trasferisce all’acqua in un serbat Gamma HPWH La gamma M2 e CM2 sono disponibili nella versione a pavimento da 200l e 250l, con la possibilità di canalizzare l’aria di ingresso e di uscita a seconda delle diverse modalità di installazione. Gamma Haier HPWH La gamma M2 e CM2 sono disponibili nella versione a pavimento da 200l e 250l, con la possib di ingresso e di uscita a seconda delle diverse modalità di installazione. HP200M2 Modello HP250M2 HP250CM2 200L • 250L • • Collegamento Canalizzato • • Collegamento Solare/Gas Funzioni • 5 5 . Haier AC Italy Trading SpA Unipersonale Via Marconi, 96 - 31020 Revine Lago (TV) T. +39 0438 562 511 | F. +39 0438 562 590 www.haiercondizionatori.it PRODUZIONE DI ACS Produzione di ACS 35 L a produzione di acqua calda Le strategie possibili sono di fatto 3: 1.produzione con la stessa pompa sanitaria con pompe di calore deve necessariamente essere di calore dell’impianto di realizzata attraverso un accumulo riscaldamento: opportunamente dimensionato. a. produzione su boiler di acqua L’accumulo se di acqua calda sanitaria calda sanitaria con scambiatore immerso; tale sistema “classico” deve saper garantire la copertura del fabbisogno giornaliero (tipicamente 50 prevede un accumulo di acqua calda sanitaria scaldato attraverso l/persona, ma va verificata la presenza di particolari utenze come vasche un serpentino immerso. La Introduzione all’installazione idromassaggio ecc. che possono principale criticità è rappresentata aumentarne il valore). proprio dal dimensionamento in Posizioni suggerite Garage o lavanderia (senza condotti aspirazione/mandata aria): - Stanza non riscaldata. - Luogo che permetta lo smaltimento dell’energia rilasciata dal motore del vostro veicolo quando viene spento dopo l’uso o prodotta da apparecchi elettrodomestici in funzione nello stesso locale. Lavanderia (con condotto mandata aria): - Stanza non riscaldata. - Luogo che permetta lo smaltimento dell’energia rilasciata dal motore del vostro veicolo quando viene spento dopo l’uso o prodotta da apparecchi elettrodomestici in funzione nello stesso locale. - Regolare la velocità del ventilatore (parametro FS pag.26) facendo riferimento al manuale d’installazione. Italiano Stanza di abitazione o luogo esterno (con condotti aspirazione/mandata aria): - Luogo che possa essere riscaldato liberamente da altri apparecchi. - In caso di temperatura esterne basse con il condotto di aspirazione aria, può portare ad un consumo maggiore di energia elettrica. - Regolare la velocità del ventilatore (parametro FS pag.26) facendo riferimento al manuale d’installazione. 15 FIGURA 12 - Introduzione all'installazione. Posizioni suggerite 36 Produzione di ACS termini di superficie di scambio scambiatore può essere un ge neroso serpentino di scambio di questo scambiatore, che deve essere idonea per il ridotto oppure uno scambiatore a piastre esterno. Il vantaggio salto termico caratteristico delle pompe di calore. Questo è non aver alcun problema sistema che consente anche di di legionellosi, lo svantaggio è l’incremento dei volumi di minimizzare la temperatura di produzione dell’acqua calda accumulo a parità di condizioni e una temperatura di produzione sanitaria (e quindi il COP) oltre che minimizzare i volumi di accumulo; tendenzialmente superiore. In questo caso infatti si accumula la criticità è legata alla necessità di gestire i trattamenti antil’energia data dalla differenza Introduzione di temperatura fra l’acqua di legionella. all’installazione accumulo e la temperatura di b. Produzione semirapida con Illustrazione dell’installazione delle tubazioni accumulo tecnico inerziale e uscita dell’acqua calda destinata alle utenze (almeno 42 °C). scambiatore “istantaneo”: lo Modalità 1 dell’installazione: Valvola termostatica Valv. non ritorno 230V 50Hz Uscita acqua calda Scarico acqua di condensa Ridutt. di Valvola pressione manuale Carico acqua Valvola di Sicurezza/scarico termico Valv. non ritorno Scarico Note: 1. Riduttore di pressione, valvola termostatica, valvola manuale e valvola di non ritorno non sono compresi nella lista degli accessori forniti dal costruttore. Si prega di scegliere gli accessori idonei a secondo delle situazioni. 2. Quando la pressione dell’acqua di carico è superiore a 0,6MPa, è necessario installare un riduttore di pressione a monte dell’apparecchiatura. Italiano FIGURA 13 - Introduzione all'installazione. Illustrazione dell’installazione delle tubazioni Produzione di ACS 37 2.Pompa di calore dedicata alla produzione di acqua calda sanitaria: si tratta dei cosiddetti boiler in pompa di calore, da collocare generalmente in ambienti interni (es. lavanderia ecc.); il vantaggio in questo caso è separare eliminando tutti i possibili rischi di dover produrre con la stessa macchina energia termica Introduzione all’installazione per due servizi. Il limite è dettato dalla modesta potenza termica disponibile che rende indispensabile un adeguato dimensionamento dell’accumulo poiché i tempi di ripristino sono molto elevati. Di solito si tratta di modelli da 180 l o 300 l volendo equipaggiati con scambiatore solare. Connessioni a collettori solari (Versione HP250CM2) Installazione del sensore di temperatura circuito ausiliario: Per pompa di calore (CN19 scheda HP250CM2): Nipples 1/2" (non forniti) Pozzetto del sensore (non fornita) Giunto a T (non fornito) sensore boccola di riduzione da 3/4" a 1/2" (non fornita) Sonda per regolatore caldaia (esterno): Involucro anteriore - inferiore Involucro elettrico sensore (non fornita) Riscaldatore elettrico pozzetto del sensore (Ø 8mm) 230V 50Hz Valvola termostatica Valvola di non ritorno 230V 50Hz Uscita acqua calda a Ridutt. di Valvola Valv. non pressione manuale ritorno Scarico acqua di condensa Valvola di sicurezza sensore solare sensore solare (controllore solare) Carico acqua ATTENZIONE! Utilizzando l’energia solare, assicurarsi che la temperatura del serbatoio dello scaldabagno non possa superare 85°C. 18 FIGURA 14 - Introduzione all'installazione. Connessioni a collettori solari DAWN, CONDIZIONATORE A R32 Grazie alla nuova generazione di prodotti con gas refrigerante R32, Haier AC nel 2016 introduce nel mercato italiano il nuovo prodotto Dawn. Le unità con refrigerante R32 contengono meno gas , ed avendo un GWP inferiore rispetto alle unità con gas R410A hanno un impatto sul riscaldamento globale minore. Oltre alle classiche funzioni di raffrescamento, riscaldamento, purificazione dell’aria, ventilazione, umidificazione e deumidificazione le unità, interne Dawn sono accessoriate di sensore Light Human. Il Sensore Light Human, divide virtualmente la stanza in 6 sezioni rilevando il numero, la posizione e il movimento delle persone, per offrire un ottimale controllo della temperatura ed evitare flussi d’aria diretti. Grazie al sensore Light Human, il condizionatore rileverà i cambiamenti di intensità della luce solare all’interno dell’ambiente, impostando automaticamente la modalità notturna se necessaria. Questa tecnologia permette di ridurre i consumi energetici senza rinunciare al comfort. Il sensore rimane nascosto quando l’apparecchio è spento, ma si mostra quando il pannello frontale si solleva al momento dell’accensione. Dawn, grazie alla funzione Wi Fi di serie, attraverso smartphone o tablet ed una connessione internet può essere controllato anche durante la vostra assenza. Dawn, in classe di efficienza energetica A+++ (in raffreddamento) e A+++ (in riscaldamento), è disponibile nelle potenze da 9.000 Btu/h e 12.000 Btu/h. Altro elemento importante per il confort è la ridotta rumorosità; grazie all’uso di ventilatore DC Inverter dal del design ottimizzazione diminuisce il livello di rumorosità dell’unità interne; infatti Con l’impostazione Super quiet, l’unità interna raggiunge una silenziosità di 15 dB (A). Haier AC Italy Trading SpA Unipersonale Via Marconi, 96 - 31020 Revine Lago (TV) T. +39 0438 562 511 | F. +39 0438 562 590 www.haiercondizionatori.it REFRIGERANTI 40 Refrigeranti P er quanto riguarda i refrigeranti impiegati la maggior parte delle pompe di calore di piccola e media grandezza utilizzano oggi R410A. Tuttavia in futuro anche questo refrigerante sarà progressivamente sostituito in ragione del suo elevato potenziale climalterante. L’R410A, come la quasi totalità dei refrigeranti impiegati nelle pompe di calore, è un HFC, pertanto soggetto all’applicazione dei regolamenti f-gas. Già ora i produttori cominciano a proporre refrigeranti alternativi in ragione del phase down programmato; uno dei principali candidati a sostituire l’R410A sarà l’R32. Ricordiamo che l’R32 presenta un potenziale climalterante GWP pari a 675 (aggiornato al Regolamento 517/14), quindi inferiore al valore critico di 750 che rappresenta la soglia stabilita per il phase out 2025 e 2030 in ambito climatizzazione. Di fatto l’R32 è il refrigerante che costituisce il 50% della miscela che compone l’R410A. La sostituzione garantisce efficienza frigorifera pari o superiore e anche un contenimento dei volumi a parità di condizioni di circa il 30%; l’unica criticità è rappresentata dalla lieve in ammabilità che lo caratterizza (classi cazione A2L rispetto allo standard ASHRAE 34-2010). R32, domande e risposte Esistono limitazioni nell’installazione di un condizionatore con gas R32? Non esiste alcun tipo di limitazione nell’installazione di un condizionatore con gas R32 fino 3,5 KW. Per condizionatori di potenza superiore vi sono invece dei limiti fra rapporto di gas refrigerante e superficie. Questo secondo le norme EN 60335-2-40 e EN 378. . Cosa cambia nell’installazione di un condizionatore R32? Per quanto riguarda posa in opera, collegamenti idraulici ed elettrici, tubazioni e carica di refrigerante non cambia nulla. INSTALLAZIONE E COLLEGAMENTI IDRAULICI Dato che i modelli con R32 si installano esattamente come i modelli R410A, i collegamenti idraulici sono da effettuarsi nello stesso modo. TUBAZIONI È possibile utilizzare le tubazioni già esistenti, incluse quelle dei vecchi modelli R22 e R407. CARICA DI REFRIGERANTE A seconda della lunghezza delle tubazioni può rendersi necessaria un’aggiunta di refrigerante R32, anche se i condizionatori a R32 solitamente necessitano una quantità di refrigerante minore rispetto a condizionatori a R410A. LA RIFORMA DELLE TARIFFE DOMESTICHE E LA TARIFFA D1: RISPARMIO ENERGETICO ED ECONOMICO 42 La riforma delle tariffe domestiche e la tariffa D1: risparmio energetico ed economico L e tariffe elettriche domestiche (denominate D2, D3) che ogni utente si ritrovava nelle proprie fatture, in vigore fino al 31 dicembre 2015, erano caratterizzate da elevata progressività con scaglioni di consumo molto penalizzanti per un consumatore domestico con elevati prelievi di energia elettrica come un utente che impiega una pompa di calore. Per superare questa criticità è stata introdotta da luglio 2014 la possibilità di accedere per gli utenti con pompa di calore come unico generatore alla tariffa dedicata “D1”. La differenza rispetto alle altre tariffe è che non esistono più gli scaglioni ma si tratta di una tariffa lineare, ovvero piatta: a maggiori consumi corrisponde un minore costo medio. Proprio per evitare che le pompe di calore venissero penalizzate dagli eccessivi costi elettrici questa nuova tariffa è stata concessa solo a coloro che installano una pompa di calore come unico sistema di riscaldamento. Inizialmente era possibile aderire alla sperimentazione solo fino al 31/12/2015, ma con la riforma delle tariffe elettriche la scadenza è stata spostata al 31/12/2016. È possibile presentare richiesta al proprio fornitore di energia entro il 31/12/2016. I clienti devono: •essere titolari di utenze elettriche domestiche; non possono avere accesso alla D1 i condomìni e gli utenti del terziario; •avere già un contratto di fornitura elettrica. Bisogna verificare che il proprio venditore aderisca alla sperimentazione, altrimenti è necessario cambiare fornitore; •utilizzare la pompa di calore per il riscaldamento della propria abitazione di residenza anagrafica: non è possibile richiedere la tariffa D1 per le seconde case; •la pompa di calore elettrica deve essere l’unico sistema di riscaldamento, ovvero non è ammessa l’integrazione con una caldaia; •la pompa di calore deve rispettare determinati requisiti prestazionali minimi, gli stessi che vengono richiesti per accedere all’Ecobonus per la riqualificazione energetica; •anche chi in passato ha installato una pompa di calore che rispetta i requisiti di cui sopra può richiedere la tariffa D1, ma solo se la pompa di calore è entrata in funzione dopo il 1° gennaio 2008. La sperimentazione tariffaria è stata il primo passo verso l’introduzione di una tariffa elettrica lineare per tutti gli utenti domestici. La nuova tariffa introdotta dalla deliberazione dell’Autorità per l’Energia 2 dicembre 2015 582/2015/R/EEL, a regime dal 2018, viene applicata a tutti i clienti domestici, con una differenziazione fra clienti residenti e non residenti. Si tratta di una tariffa che a regime (2018) sarà flat, ovvero “piatta”, il che significa che non esisteranno più scaglioni di consumo progressivi. A partire dal 2016 e progressivamente nei due anni successivi verrà quindi aggiornato il metodo di calcolo delle bollette. Cosa cambia per gli utenti la riForma delle TariFFe domesTiche e la TariFFa d1: risparmio energeTico ed economico 43 con pompa di calore? Le caratteristiche della nuova riforma una volta a regime risultano essere molto favorevoli per un consumatore con pompa di calore. TABELLA 1 - Struttura della riforma elettrica (ANIMA-COAER, 2016) Un aspetto molto importante della riforma in attuazione è che a partire dal gennaio 2017 sarà possibile scegliere la potenza necessaria non più con le soglie attuali (1,5-3-4,5-6-10 kW) ma con passo di 0,5 kW fino a 6 kW e passo di 1 kW da 6 kW in su. TABELLA 2 - Nuovi livelli di potenza elettrica impegnata (ANIMA-COAER, 2016) Grazie alla riforma, una volta a regime nel 2018 il vantaggio rispetto alle tariffe D2 e D3 disponibili fino alla fine del 2015 sarà circa doppio rispetto a quello garantito dall’accesso alla tariffa D1 (che come evidenziato sarà disponibile fino a fine 2016 non essendo più necessaria a partire dal 2017). Se ad ottobre 2015 per un utente che consuma 6000 kWh/anno il costo era 1830 €/anno (incluse imposte ed IVA) con tariffa D3 e utenza da 6 kW, a gennaio 2018 a parità di condizioni il costo scende a 1.190 €/anno; il costo specifico passa da 0,308 €/kWh a 0,198 €/kWh. In questo modo i costi energetici diventano competitivi restituendo alle pompe di calore una sostenibilità economica molto più vicina a quella ambientale. INCENTIVAZIONE incenTivazione 45 P er le pompe di calore sono disponibili due principali regimi di incentivazione (escludendo in questa sede i certificati bianchi per via della complessità di accesso non destinato ad utenti di piccola taglia) destinati entrambe solo ed esclusivamente alla sostituzione di impianti di climatizzazione esistenti. • Detrazione fiscale del 65% (10 quote uguali in 10 anni con massimo detraibile 30.000 €) • Conto Energia Termico: disciplinato nella sua nuova più recente versione dal D.M. 16 febbraio 2016, è una forma di incentivazione dedicata alle pompe di calore fino a 2 MW di potenza. L’incentivo erogato dal GSE può essere incassato 1 quota (fino a 5.000,00 €), 2 quote annuali (fino a 35 kW di potenza) o 5 quote annuali ed è determinato sulla base di una formula matematica funzione dell’energia rinnovabile convenzionale attribuibile alla pompa di calore ed è variabile in funzione della zona termica e del tipo di sorgente termica. A titolo di esempio si riportano alcuni esempi sviluppati da ENEA (Calabrese, 2016) che consentono di apprezzare l’entità dell’incentivo. Sono incentivati con appositi valori anche pompe di calore ibride e le pompe di calore dedicate alla produzione di acqua calda sanitaria. 46 incenTivazione FIGURA 15 - Incentivi per pompe di calore aria-acqua con il Nuovo Conto Energia Termico (Calabrese, 2016) Per accedere all’incentivazione (per entrambe le opportunità) serve un COP minimo nei punti di lavoro indicati dai Decreti. Si rimanda a pubblicazioni specifiche per maggiori dettagli. Per piccole utenze può essere ancora conveniente la detrazione fiscale tuttavia al salire della potenza termica diventa decisamente competitivo il nuovo conto energia termico. incenTivazione 47 Confronto caldaia a condensazione e pompa di calore Ricordando che su nuovi edifici la scelta dell’impianto resta comunque condizionata dagli obblighi relativi alle quote rinnovabili (attualmente il 35% dell’energia per riscaldamento, raffrescamento e produzione acqua calda sanitaria, ma il 50% a partire da gennaio 2017) è possibile confrontare costi ed energia primaria di un impianto in pompa di calore aria-acqua con un impianto con caldaia a condensazione. Si considera un impianto radiante. La pompa di calore elettrica si considera un COP pari a 3.2 come base di confronto, considerando un rendimento del 100% per la caldaia a condensazione. Per il gas naturale si considera un costo di 0.8 €/Sm3 mentre per l’energia elettrica un costo 0.20 €/kWh (proiezione 2018 con situazione energetica di fine 2015). Con questa situazione la stessa quantità di energia termica utile prodotta (3.2 kWh) consente di evidenziare: • un risparmio di energia primaria non rinnovabile (con coefficienti conformi a quanto previsto dal D.M. 26 giugno 2015) del 38% per la pompa di calore; • un risparmio economico del 25% per la pompa di calore (attenzione che con tariffa D1 sarebbe minore e addirittura sarebbe assente con la situazione pre riforma di ottobre 2015). TABELLA 3 - Confronto fra pompa di calore aria-acqua e caldaia a condensazione (impianto radiante) Ciò evidenza l’importanza della riforma tariffaria per fare in modo che vi sia coerenza fra prestazioni energetiche e costi di esercizio, aspetto assolutamente assente con la struttura progressiva pre-esistente dell’energia elettrica. Profilo autore, Fabio Minchio Fabio Minchio (1978), ingegnere libero professionista, dottore di ricerca in energetica, è esperto di sistemi di scambio termico con il terreno. Si occupa di dimensionamento e progettazione di impianti geotermici e impianti termotecnici alimentati da fonti rinnovabili. È esperto di normativa tecnica e di aspetti amministrativi nel settore della climatizzazione e del risparmio energetico e delle fonti rinnovabili. È Esperto in Gestione dell’Energia - EGE certificato SECEM UNI CEI 11339 settore civile ed industriale da gennaio 2014 e si occupa di diagnosi energetiche e consulenza nel settore dei servizi energetici collaborando con alcune ESCO. È esperto nell’implementazione di progetti a consuntivo (PPPM) per l’ottenimento dei titoli di efficienza energetica. Da marzo 2014 è Project Manager del Progetto 3L presso Provincia di Padova, progetto finanziato dal fondo ELENA - EIB per la realizzazione di interventi di risparmio energetico negli edifici pubblici attraverso l’utilizzo di ESCO e contratti EPC. Svolge inoltre attività di ricerca e sviluppo in tema di pompe di calore e scambiatori a terreno e sistemi di scambio termico in generale per aziende dell’industria della climatizzazione. Sviluppa inoltre analisi funzionali per la realizzazione di software tecnici. È autore di 3 libri in tema di impianti geotermici, normativa relativa agli impianti fotovoltaici e sistemi di riscaldamento radiante oltre che di numerose pubblicazioni scientifiche su riviste di settore e per convegni nazionali ed internazionali. Svolge attività di formazione e consulenza in tema di fonti rinnovabili, efficienza energetica e normative correlate. Installatore Professionale Direttore responsabile Marco Zani Redazione Alessandro Giraudi, Silvia Martellosio, Erika Seghetti Pubblicità Quine srl - 20122 Milano - Via Santa Tecla, 4 - Italy [email protected] Tel. +39 02 864105 - Fax +39 02 72016740 Editore Quine srl – www.quine.it Art Director Marco Nigris Direzione, Redazione e Amministrazione Quine Srl - Via Santa Tecla, 4 - 20122 Milano, Italy Tel. +39 02 864105 - Fax. +39 02 72016740 e-mail: [email protected] Grafica e Impaginazione Balzac - MN Stampa CPZ spa - Costa di Mezzate - BG Responsabilità Tutto il materiale pubblicato (articoli e loro traduzioni, nonché immagini e illustrazioni) non può essere riprodotto da terzi senza espressa autorizzazione dell’Editore. INFORMATIVA AI SENSI DEL D.LEGS.196/2003 Si rende noto che i dati in nostro possesso liberamente ottenuti per poter effettuare i servizi relativi a spedizioni, abbonamenti e similari, sono utilizzati secondo quanto previsto dal D.Legs.196/2003. 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