Tecnologie per il riscaldamento e climatizzazione efficiente degli edifici e per

la produzione di acqua calda sanitaria

Massimo GallantiCESI RICERCA

Con la collaborazione di:

Federazione delle Associazioni Nazionalidell'Industria Meccanica Varia ed Affine

Federazione NazionaleImprese Elettrotecniche

ed Elettroniche

1

Consumi finali di energia anno 2005: ripartizione per impiego

Ripartizione dei consumi per impiego anno 2005 (riferiti ad energia primaria)

25%

18%

6%22%

8%

18%3%

Trasporti

Azionamenti elettrici (motori)

Iluminazione (incl. illum. pubblica)

Riscaldamento/raffrescamento/a.c.s. settore civileAltri usi elettrici e termici settorecivileUsi termici in industria e agricoltura

Altri usi elettrici in industria eagricoltura

Elaborazione CESI Ricerca su dati ENEA e Terna

Note

• Sono esclusi i consumi per usi non energetici, bunkeraggi, consumi e perdite nel settore dei combustibili

• Rendimento complessivo di conversione in energia elettrica: 38,5%

2

Consumi finali di energia anno 2005: ripartizione per impiego

Consumi per impiego anno 2005 (in energia primaria) [Mtep]

45

31

1139

15

325

Trasporti

Azionamenti elettrici(motori)Iluminazione (incl. illum.pubblica)Riscaldamento/raffrescamento/a.c.s. settore civileAltri usi elettrici e termicisettore civileUsi termici in industria eagricolturaAltri usi elettrici inindustria e agricoltura

Elaborazione CESI Ricerca su dati ENEA e Terna

Note

• Sono esclusi i consumi per usi non energetici, bunkeraggi, consumi e perdite nel settore dei combustibili

• Rendimento complessivo di conversione in energia elettrica: 38,5%

Incide per circa il 60% (in energia primaria) sui consumi complessivi del settore civile

3

Ripartizione dei consumi finali per fonte e impiego

• Condizionamento in forte crescita, sia nel residenziale, sia nelterziario (forte impatto sui consumi elettrici)

• Consumo per riscaldamento costante (fortemente dipendente dalle condizioni climatiche)

• Aumentano le esigenze di climatizzazione su “ciclo annuale”

Consumo termico [Mtep]

Consumo elettrico [TWh]

Residenziale 23 11,76

Terziario 8,4 24

TOTALE 31,4 35,76

Consumi in energia finale per riscaldamento raffrescamento e acqua calda sanitaria nel

settore civile (anno 2005)

Elaborazione CESI Ricerca su dati ENEA e Terna

4

Il confort e l’efficienza energetica• Il mantenimento del comfort all’interno degli spazi occupati dalle

persone negli edifici è uno degli importanti traguardi raggiunti dal nostro livello di benessere; significa mantenere durante tutto l’anno dei livelli di temperatura, umidità relativa, rinnovo dell’aria ambiente, filtrazione e rimozione dei contaminanti dell’aria, livello di rumore, illuminazione, ecc che assicuri il benessere fisico e la salute delle persone.

• Il concetto di comfort non è più legato al solo riscaldamento o raffrescamento, ma viene assicurato da impianti che presidiano l’intero bisogno annuale

• Impiego di impianti innovativi a elevata efficienza energetica

l’evoluzione tecnologica negli ultimi anni ha reso disponibili sistemi impiantistici che da un lato migliorano sensibilmente il livello di comfort negli ambienti e dall’altro riducono i consumi energetici di valori estremamente interessanti

5

Interventi per l’efficienza energetica della climatizzazione

Vetri a bassa dispersione (vetri doppi, selettivi, ombreggianti) R C

Pareti e coperture esterne ben isolate R C Serramenti esterni a tenuta da infiltrazioni R C Limitazione dei ponti termici R Schermature solari C

INVOLUCRO

Pareti ventilate R C

Uso del verde come schermatura solare, protezione vento R C

AMBIENTE Effetto schermatura solare e protezione vento da edifici circostanti R C

6

Interventi per l’efficienza energetica della climatizzazione

Dimensionamento corretto della centrale termofrigorifera (caldaie, gruppi frigoriferi, pompe di calore)

R C

Componenti ad alta efficienza energetica R C Dimensionamento del sistema di distribuzione R C Modalità di regolazione R C Recupero sull’aria estratta R C Recupero tra ambienti a esigenze di climatizzazione contrapposte R C

Free-cooling C

IMPIANTO

Soluzioni impiantistiche e sorgenti termiche appropriate R C

7

Parametri per la climatizzazione degli edifici• Caratteristiche geometriche dell’edificio (scambi termici

interno / esterno) • Caratteristiche termofisiche della struttura (scambi termici

interno / esterno) • Carichi interni (apporto gratuito in inverno, da smaltire in estate)• Centrale termofrigorifera (rendimento di produzione del caldo e del

freddo) • Sistema di distribuzione del caldo e del freddo

(rendimento delle linee aerauliche, rendimento degli emettitori)• Sistemi di ventilazione degli ambienti a recupero di

energia (esatto tasso di ricambio tramite sistemi di ventilazione meccanica)• Modalità di conduzione dell’impianto (orari di accensione,

temperature di set point degli ambienti) • Abitudini degli occupanti (apertura/chiusura infissi esterni, tempo di

presenza, attività svolte)

8

• Il tipo di edificio in cui l’impianto si inserisce (nuovo, da ristrutturale e in questo secondo caso, il livello di ristrutturazione)

• Disponibilità di spazi in cui collocare gli impianti tecnologici

• La tipologia e il livello di domanda che si deve soddisfare (prevalentemente estiva, prevalentemente invernale, ecc.)

• La gestione dell’impianto (centralizzata vs. autonoma – installazione in ogni singolo appartamento)

• La disponibilità di reti energetiche (gas naturale, rete elettrica)

• Valutazioni economiche (tempo di pay-back, livello di investimento)

Le tecnologie efficienti per la climatizzazione nel terziario: aspetti che condizionano la scelta

9

Tecnologie per la produzione del caldo e del freddo

• Il mercato è in grado di offrire un’ampia varietà riguarda di tecnologie per la produzione di “caldo” e “freddo”. Come orientarsi tra queste?

Tipo di fonte energetica utilizzata (combustibili fossili, elettricità, energia solare, biomasse, geotermica)

Tecnologie per sola acqua calda sanitaria

Tecnologie orientate al (oppure esclusive per) riscaldamento

Tecnologie orientate al raffrescamento

Tecnologie per l’impiego integrato di riscaldamento/raffreascamento e produzione acqua calda sanitaria (sistemi progettati e ottimizzati per il ciclo annuale)

10

Generatori di calore a

condensazione(sistema

autonomo e centralizzato)

Pompa di calore ad

assorbimento

(sistema centralizzato)

Chiller(sistema

centralizzato)

Gruppo ad assorbimento

(sistema centralizzato) Pompa di

calore a compressione

a gas(sistema

centralizzato)

Pompa di calore a

compressione elettrica(sistema

centralizzato)Condizionatori portatili/split

(sistema autonomo)

Scalda-acqua a gas

(sistema centralizzato e

autonomo)

Scalda-acqua elettrico(sistema

autonomo)

Raffrescamento RiscaldamentoAcqua calda

sanitaria

Caminetti e stufe a legna

(sistema autonomo e

centralizzato)

Sistemi a irraggiamento

11

Generatori di calore a condensazione

12

DRIVERS DI MERCATO PER GENERATORI DI VAPORE A CONDENSAZIONE

Sostituzioni≈ 80%

MERCATO RISCALDAMENTO

Nuovo≈ 20%

Caldaie a condensazione

Dispositivi di controllo e termoregolazioneDispositivi di controllo e termoreg.

PERCEZIONE DI SICUREZZA

ECONOMICITA’ (di prodotto, di servizio, etc) EFFICIENZA

INTEGRAZIONE CON INVOLUCRO EDILIZIO

REGOLAMENTAZIONI NAZIONALI E LOCALI

EFFICIENZA

FACILITA’ INSTALLATIVA e MANUTENTIVA

DR

IVER

SSO

LUZI

ON

I

Caldaie a condensazione

Integrazione con il solare termico

13

2% losses at chimney

1% losses due to radiation

3% not recovered latent heat 11% not recovered latent heat

8% losses at chimney

2% losses due to radiation

Th

eo

rica

len

erg

y o

f th

efu

el

11

1%

on

L.C

.P

90%on

L.C.P.

105%on

L.C.P.

8%recoveredlatent heat

Conventional Boiler Condensing Boiler

Con la condensazione parte del calore contenuto nei gas di scarico viene recuperato sotto forma di vapore acqueo, consentendo un migliore sfruttamento del combustibile e quindi il raggiungimento di rendimenti più alti

I prodotti della combustione, prima di essere espulsi all'esterno, attraversano uno speciale scambiatore all'interno del quale il vapore acqueo condensa, cedendo parte del calore latente di condensazione all'acqua del primario. In tal modo, i gas di scarico fuoriescono ad una temperatura di circa 60°C

VERSO SOLUZIONI PIU’ EFFICIENTI: LA CONDENSAZIONEVERSO SOLUZIONI PIU’ EFFICIENTI: LA CONDENSAZIONE

14

PUNTI CHIAVE PER L’EFFICIENZA ENERGETICAPUNTI CHIAVE PER L’EFFICIENZA ENERGETICA

Semplici e mirati interventi per ottenere risparmio energetico:

•utilizzo di sistemi di termoregolazione (esterni o integrati a bordo macchina) per stabilizzare la temperatura ambiente su valori dipendenti dalla temperatura esterna (Soluzione valida anche per generatori di calore convenzionali )

•utilizzo di impianti a bassa temperatura per ridurre le dispersioni per irraggiamento e le dispersioni per gas di scarico

•ripartizione dell'impianto a zone

•ottimizzazione della combustione ed efficienza dell’isolamento termico del corpo di caldaia

•possibilità di fornire l’intero sistema di riscaldamento

e di produzione di acqua calda sanitaria integrato

con le fonti rinnovabili sia per i sistemi autonomi

che per quelli centralizzati

Con risparmi dell’ordine del 30%

15

Requisiti tecnici dei generatori d’aria calda a condensazione:

• Bruciatore modulante• Recupero termico del calore di condensazione, dei prodotti

della combustione, conseguendo un rendimento di combustione sino a 105-107 %

• Modulazione continua dal 100% al 30 % della potenza termica nominale

• Controllo PID della temperatura dell’aria di ventilazione (per prevenire la stratificazione dell’aria)

• Controllo della temperatura ambiente, con interazione sulla modulazione

• Ventilazione continua

LA CONDENSAZIONE: UNA TECNOLOGIA VINCENTE ANCHE LA CONDENSAZIONE: UNA TECNOLOGIA VINCENTE ANCHE PER I SISTEMI INDUSTRIALIPER I SISTEMI INDUSTRIALI

16

Confronto tra un generatore a condensazione e un generatoretradizionale ON-Off in una applicazione tipica:

CASE STUDY: I GENERATORI D‘ARIA CALDA A CONDENSAZIONE

dati tecnici

tabella di confronto

17

Il riscaldamento radiante per l’industria

18

IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE

Il riscaldamento per irraggiamento consiste nella trasmissione di

radiazioni infrarosse che:

•i propagano in tutte le direzioni

•i propagano naturalmente nel vuoto senza bisogno di energia supplementare

•on sono assorbite dall’aria

•ono assorbite dai corpi solidi che le trasformano immediatamente in energia termica

e superfici emittenti vengono appese al soffitto dell'ambiente da

scaldare

19

… RISCALDARE SENZA MUOVERE ARIA, POLVERE, FUMI DI OGNI GENERE E SENZA ALCUN RUMORE

IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE

20

… RISCALDARE CON ASSENZA DI GRADIENTE TERMICO E QUINDI CON BASSE DISPERSIONI DI CALORE

(riducendo così la stratificazione dell’aria ovvero il carico termico necessario a riscaldare l’intero ambiente, in particolare i pavimenti e le parti inferiori)

2010

6

4

2

0

10

8

30

Temperatura [°C]

Altez

za [

m]

Riscaldamento tradizionale

Riscaldamento ad irraggiamento

Pavimento

IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTEIL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE

21

… RISCALDARE DOVE SERVE(solo le aree operative, non le intere superfici e con possibilità di programmare

temperature differenti per singola zona)

IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE

22

IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE

… RISCALDARE GRANDI LOCALI SENZA IMGOMBRARE IL SUOLO

(nessuna centrale termica)

23

Tutto ciò, unito ad una fase di progettazione dell’impianto calibrata sulla tipologia d’installazione, consente un’ottimizzazione dei consumi e pone i sistemi di riscaldamento ad irraggiamento come una tecnologia all’avanguardia nel raggiungimento del comfort climatico

IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE

24

Caminetti e stufe a legna e pellet

25

Il ciclo della natura

La legna: una risorsa rinnovabileperfettamente integrata nel ciclo della natura

26

Il servizio di riscaldamentoEsistono diversi modelli per fornire il servizio di

riscaldamento:

1. La microgenerazione distribuita

2. La generazione centralizzata

3. La cogenerazione centralizzata

Ogni modello si presta a rispondere a esigenze differenti

1. Le abitazioni singole dalla prima periferia alle case isolate

2. Condomini, edifici di grandi dimensioni nei centri urbani

3. Piccoli agglomerati abitativi, quartieri di grandi città (sia calore che elettricità)

27

- Bassa soglia economica di accesso- Rendimento dei generatori

-Maggiore del 75% a legna-Maggiore dell’85% a pellet

- Facile integrazione con altri sistemi- Bilancio neutro della CO2- Abbattimento polveri in atmosfera Vecchio Nuovo

caricamento combustibile automaticoaccensione automatica/remotaprogrammazione settimanalemodulazione automatica della potenzacontrollo automatico della combustione

IL Pellet

I vantaggi del miglioramento tecnologico

28

L’evoluzione della tecnologia di combustione

Emissioni di CO in riduzione

Efficienza crescente

29

Caminetti e stufe a legna: conclusioni

Occorre promuovere le tecnologie innovativeche bruciano correttamente la legna nel rispetto dell’ambiente riducendo le emissioni in atmosfera derivanti da:

• parco installato poco efficiente

• cattiva gestione di focolari (manutenzione, combustibile inadeguato ecc.)

30

I sistemi di riscaldamento e raffrescamento a pompa di calore

31

I sistemi di riscaldamento/raffrescamento a pompa di calore

• La pompa di calore è una tecnologia che estrae calore da una sorgente a bassa temperatura (es. aria esterna) per trasferirlo ad un ambiente a temperatura più alta (es. abitazione da scaldare):

Esempi di pompe di calore: frigorifero, condizionatore

• La pompa di calore è in grado di funzionare secondo un ciclo reversibile:

Per produrre “caldo” – Effetto utile: scaldare uno spazio che si trova a temperatura più alta rispetto all’ambiente circostantePer produrre “freddo” – Effetto utile: raffreddare uno spazio che si trova a temperatura più bassa rispetto all’ambiente circostante

32

Come funziona la pompa di calore

3-4 kWh(calore)

POMPA di

CALORE

T1

T2

“Sorgente” di calore

(acqua, aria, terreno)

1 kWh(energia di alimentaz.

en. elettrica, gas)

2-3 kWh(calore gratuito prelevato dalla

sorgente)

2-3 kWh(calore)

POMPA di

CALORE

T1

T2

“Pozzo” caldo di dispersione del

calore(acqua, aria, terreno)

3-4 kWh(calore disperso

nel “pozzo”)

Pompa di calore per riscaldamento

Pompa di calore per raffrescamento

1 kWh(energia di alimentaz.

en. elettrica, gas)

Pozzo caldo

Sorgente

33

Come funziona la pompa di calorePompa di calore geotermica

Sistemi a pozzi di captazione

Pompa di calore aria-acqua

34

Sorgenti termiche per la climatizzazioneSORGENTI CARATTERISTICHE

− Disponibilità elevata − Praticità d’uso − Prestazioni energetiche variabili − Formazione di brina

ARIA

− Rumore e ingombro ventilatori esterni − Prestazioni costanti e migliori rispetto alla sorgente aria − Disponibilità variabile per tipo di fonte − Necessità di opere di prelievo e scarico − Problemi connessi alle caratteristiche chimico-fisiche

dell’acqua

ACQUA

− Vincoli normativi per prelievo e scarico − Buone prestazioni energetiche − Tecnologia poco diffusa − Elevati costi di realizzazione TERRENO

− Disponibilità limitata per necessità di ampie superfici

Non convenzionali

Convenzionale

35

Il raffreddamento evaporativo

EFFICIENZA ENERGETICAIl raffreddamento evaporativo combina alta efficienza e bassi costi di gestione, poiché consente di ottenere basse temperature di raffreddamento con un consumo minimo di energia ed acqua. In molti processi, perché l’efficienza si mantenga elevata, è essenziale che le temperature dell’acqua di raffreddamento siano basse.

Il raffreddamento evaporativo è un mezzo efficiente ed economico per dissipare il calore negli impianti di condizionamento dell’aria e di refrigerazione e nei processi industriali. Esso si basa su un principio naturale secondo il quale l’evaporazione forzata di una minima quantità d’acqua provoca un abbassamento della temperatura della massa d’acqua principale (trasferimento di calore latente).Questo è il principio di funzionamento su cui si basano le torri di raffreddamento a circuito aperto o chiuso e i condensatori evaporativi per raffreddare o condensare fluidi e gas in un’ampia varietà di applicazioni.

36

Tipologie di pompe di calore

• Pompe di calore a compressionePompe di calore azionate da motore elettrico

– Chiller– Sistemi a climatizzazione a ciclo annuale– Condizionatori portatili/split

Pompe di calore azionate da motore endotermico– Chiller– Sistemi a climatizzazione a ciclo annuale

• Pompe di calore ad assorbimento (alimentate a gas o a fluido caldi - es. cogenerazione, cascami termici, solare)

– Gruppi ad assorbimento– Pompe di calore ad assorbimento

• Tipo di distribuzioneAd espansione diretta (il fluido di lavoro scambia calore con aria dell’ambiente da raffreddare/riscaldare)Idronica (il fluido di lavoro scambia calore con acqua, che è usata per la distribuzione)

37

I sistemi di climatizzazione a ciclo estivo a pompa di calore elettrica

38

I Chillers

Il Chiller è una macchina che funziona con un ciclo a compressione di vapore . Queste macchine raffreddano l'acqua che viene utilizzata per raffreddare e deumidificare l'aria. Sono utilizzati per impianti idronici di media e grande dimensione(terziario e commerciale). Necessitano di una corretta progettazione dell’impianto.

La potenzialità media varia dai 15 ai 300 kW ma ci sono macchine da 500- 1000 kW e oltre.

CERTIFICAZIONE EUROVENTQuesto marchio, riportato sul catalogo, garantisce agli specificatori, agli installatori ed agli utilizzatori che i prodotti messi in vendita sul mercato dall'azienda partecipante sono presentati in modo corretto.

Le specifiche del prodotto, la documentazione relativa e, nei casi previsti, la pubblicità espongono il marchio Eurovent con la dicitura "Questa azienda è associata al Programma di Certificazione Eurovent.

I prodotti sono elencati nel Directory dei prodotti certificati".I prodotti certificati sono elencati nella guida (chiamata ancheDirectory) Eurovent. Essi si fregiano del marchio di certificazione Eurovent

39

Le pompe di calore elettriche a ciclo annuale

40

Le pompe di calore a ciclo annuale: la tecnologia

Vengono classificate “Reversibili”perché possono funzionare sia in ciclo estivo che in ciclo invernale.

Con un unico impianto, garantiscono durante tutto l’anno i livelli di temperatura e umidità relativa desiderati, assicurando le migliori condizioni di comfort.Sono adatti per tutte le tipologie di edificio, ma in particolare per sistemi centralizzati, nel settore terziario e commerciale.

Una sola unità per riscaldamento e raffrescamento, per tipologie di impianti ad espansone diretta o idronici

41

Come funziona la pompa di calore elettrica

IL PRINCIPO DELLA POMPA DI CALORE

COP > 1

IL CICLO A COMPRESSIONE DI

VAPORE

CONDENSATORE

Q2

EVAPORATORE

Q1

Compressore elettrico

LValvola diEspansione

42

I vantaggi delle pompe di calore elettriche

• Nelle pompe di calore il calore ambientale che proviene dall’acqua, dalla terra e dall'aria. Una quota significativa (dipendente dal COP della macchina) dell'energia termica necessaria per produrre il calore con le pompe di calore, è quindi presa dall'ambiente.

• I sistemi a pompa di calore elettrica con un COP di circa 2,1 hanno lo stesso consumo di energia primaria dei sistemi di riscaldamento convenzionali.

• Le efficienze stagionali delle pompe di calore possono oggi raggiungere COP 3; i sistemi più innovativi, in particolari condizioni ambientali, possono avere COP stagionali anche superiori (4 e oltre)

• Gli attuali di climatizzazione a ciclo annuale, alimentati a energia elettrica hanno buone efficienze e sono migliorativi rispetto alle soluzioni soluzioni convenzionali.

• Diversi paesi del centro-nord Europa hanno avviato da molti anni delle specifiche attività di ricerca e sviluppo nell’impiego delle pompe di calore per applicazioni energeticamente efficienti.

43

Le difficoltà dei sistemi a pompa di calore elettrica a ciclo annuale

• Il tasso di diffusione di questi impianti è ancora basso a causa della scarsa preparazione culturale e tecnica degli attori della filiera (architetti – progettisti meccanici – installatori di impianti e clienti finali)

• Investimenti nella formazione degli attori e incentivi economici ne permetterebbero un più rapida diffusione

44

Condizionatori portatili/split

45

Condizionatori portatili/split

• Sistemi aria-aria (ad espansione diretta), con potenza fino a 12 kW

• Soluzione impiegata per servire un singolo ambiente o gruppi di ambienti (sistemi multi split). Sistemi autonomi

• Installati per uso di raffrescamento, possono contribuire anche al riscaldamento (se reversibili) degli ambienti

• Di facile installazione, non richiedono un retrofit dell’edificio

46

Condizionatori portatili/split: il parco installato

924.887

142.424

1.352.070

207.954

1.928.122

162.479

1.255.280

111.540

1.610.000

175.000

1.883.700

187.250

0

500.000

1.000.000

1.500.000

2.000.000

2.500.000

2002 2003 2004 2005 2006 2007

Sell-out Italia

portatilifissi

andamento vendite Italia – Dati Gfk/CecedItalia

Parco installato al 2006: circa 9.000.000 pezzi tra split e portatili

47

Un settore in forte espansione

Un mercato giovane, in rapida crescita

controllato e monitorato

Che ha visto continui progressi nel campo della

Sicurezza Ecocompatibilità

2 3 46

810

15 16

2023

25

0

5

10

15

20

25

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

RAC Penetration Rate (%)

Direttiva Etichettatura Energetica

Direttiva EUP

Portable AC

Fixed AC

48

Occorre promuovere gli apparecchi in classe A con possibilità di doppia funzione caldo/freddo – pompa di calore.

Condizionatori classe A

Vendite 2007 - % Classe A

25,0

60,8

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

PORTABLE FIXED

Prodotti con funzione Pompa di Calore

I prodotti da promuovere

49

Riduzione consumi energetici

Obiettivo: portare parco installato dei condizionatori portatili/split da EER medio da 2,4 attuale a 3,2

8.720

14.720

12.800

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

Consumi 2004 GWh Consumi 2016 senzaincentiviGWh

Consumi 2016 con incentiviGWh

GW

h

-13% consumi Fonte CECED Italia

50

Le pompe di calore a compressione alimentate a gas

51

Pompe di calore a compressione con motore endotermico a gas

30%

65%

Recupero del caloretramite scambiatore

Motorea gas

Calore dissipato per irraggiamento

5%

Gas 100%

Potenza recuperata dai compressori

Perdita di caloredissipato tramite

Il circuito diraffreddamento

Acqua calda per uso sanitarioESTATE

Pozzo caldo per circuito frigorifero

INVERNO

ciclo di funzionamento

CONDENSATORE

Q2

EVAPORATORE

Q1

Compressore azionato da motore a gas

LValvola diEspansione

52

Pompe di calore a compressione con motore endotermico a gas

Sistema V.R.F . ad espansione direttaCon compressori trascinati da motori endotermici a gas

Potenze frigorifere da 22,4 a 71 kWPotenze termiche da 26 a 84 kW

53

I vantaggi delle pompe di calore a compressione con motore endotermico

• Un’unica unità per riscaldamento e raffrescamento, per tipologie di impianti ad espansone diretta o idronici

• Ridottissimi consumi di energia elettrica• Efficienza

I valori in efficienza, calcolati sul potere calorifico inferiore, possono raggiungere valori fino a:

– 1,40 in modalità raffrescamento– 1,50 in modalità riscaldamento

Possibilità di recuperare calore per la produzione di acqua calda sanitaria, senza influenzare le prestazioni dell’unità

• Elevata affidabilitàGarantita da un’esperienza ormai ventennale dei leader di settore

• Ridotta manutenzione• Limitato impatto ambientale

54

Alcuni esempi

Discoteca Baladì – FermoTipologia di impianto ad espansione direttaPOTENZA TOTALE 532 kW in freddo

637 kW in caldo

Hotel Ilissos – AteneTipologia di impianto ad acqua con recupero acqua sanitariaPOTENZA TOTALE 560 kW in freddo

670 kW in caldo

55

Alcuni esempi

56

I sistemi ad assorbimento(pompe di calore, sistemi frigoriferi)

57

Sistemi ad assorbimento

(calore)POMPA

di CALORE

T1

T2

“Sorgente” di calore

(acqua, aria, terreno)

GRUPPO FRIGORI

FERO

T1

T2

“Pozzo” caldo di dispersione del

calore(acqua, aria, terreno)

Pompa di calore per riscaldamento

Gruppo frigorifero

Fiamma direttao fluido caldo (calore)

Fiamma diretta

Pozzo caldo

58

Evaporatore

Valvola di Laminazione

Condensatore

Assorbimento

Assorbitore

Generatore

Pompa Soluz.

Macchine a lavoro chimico

POMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTOPOMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTOAD ARIA, ACQUA O PER APPLICAZIONI GEOTERMICHEAD ARIA, ACQUA O PER APPLICAZIONI GEOTERMICHE

59

Sistemi ad assorbimento: caratteristiche

• Come le pompe di calore a compressione, anche il ciclo ad assorbimento è reversibile: uno stesso sistema può funzionare per produzione di calore e per produzione di acqua refrigerata

• Tuttavia le caratteristiche tecnologiche dei cicli ad assorbimento fanno si che i prodotti presenti sul mercato sono ottimizzati per una delle due funzionalità, in particolare:

Cicli a bromuro di litio: funzionamento estivo (frigorifero)Cicli acqua-ammoniaca: funzionamento invernale (pompa di calore)

Entrambi in cicli, essendo reversibili, sono in grado di operareanche nell’altra funzionalità.

60

Sistemi ad assorbimento: vantaggi• Riduzione della domanda di energia elettrica (fino all’85%)

L’energia primaria utilizzata è il gas. L’energia elettrica viene impiegata esclusivamente per il funzionamento delle apparecchiature ausiliarie di controllo, di circolazione dei fluidi di lavoro (e per lo smaltimento del calore nei sistemi frigoriferi)

• Elevata affidabilità e ridotta manutenzioneIl limitato numero di parti meccaniche in movimento riduce i componenti soggetti ad usura

• SilenziositàLe apparecchiature sono estremamente silenziose e prive di vibrazioni

• Limitato impatto ambientaleIl tipo di combustibile utilizzato, il gas, riduce le emissioni di combustione nocivePossibilità di integrare con fonti rinnovabili

• Facilità di installazione in retrofit

61

Pompe di calore a bromuro di litio• Un unico gruppo per il raffrescamento e il riscaldamento

L’acqua refrigerata è prodotta ad una temperatura di 7°C e quella calda a 55°C, valori perfettamente idonei alla climatizzazione degli ambienti sia in estate, sia in inverno.L’impianto così risulta più semplice e compattoImpianto adatto al’Integrazione con sistemi di cogenerazione e con solare termico

• EfficienzaI valori di efficienza, calcolati sul potere calorifico inferiore, possono raggiungere valori fino a

– 1,32 IN MODALITA’ RAFFRESCAMENTO– 0,92 IN MODALITA’ RISCALDAMENTO

• Limitato impatto ambientaleIl fluido di lavoro impiegato consta di una soluzione di bromuro di litio ed acqua, chimicamente stabile, non infiammabile, atossica, ecologicamente pulita e non dannosa per l’ozono

62

Pompe di calore a bromuro di litio: esempi di applicazione

Assorbitori a gas funzionanti in modalità pompa di calore per deumidificazione aria e riscaldamento acqua di vascaViene sfruttato anche il calore di condensazione (per scaldare l’acqua della vasca)2x105 kW frigoriferi

Impianto climatizzazione ufficiInstallazione presso una piscina

423 kW frigoriferi e 342 kWtermici COP: 1,13

63

Pompe di calore a bromuro di litio: esempi di applicazione

Assorbitore (70 kW frigoriferi) alimentato ad acqua calda in impianto di pirolisi di rifiuti solidi

Impianto climatizzazione uffici

Impianto di solar cooling (collettori solari sottovuoto m² 124; assorbitore 35kW; località Riccione RN)

64

Pompe di calore acqua - ammoniaca

• Riscaldamento e condizionamento a gas ad altissima efficienza con utilizzo di energie rinnovabili (fino al 35% di energia rinnovabile)

• Moduli con potenze termiche da 35 a 175 kW; potenze frigorifere da 16,9 a 84,5 kW

modelli ad ariaampi campi operativi di temperatura aria esterna: da -20°C a +45°Cprestazioni invernali particolarmente significative e superiori alle tecnologie convenzionalitemperatura acqua prodotta: fino a 70°C in inverno e alternativamente 3°C in estateper installazione esterna

GAHP-ARAria/Acqua

modelli geotermiciproduzione contemporanea di acqua calda e freddapossibilità di sonde geotermiche ridotte(-40% rispetto ai modelli elettrici)temperatura acqua prodotta: fino a 70°C lato caldo e -10°C lato freddo (banche ghiaccio)

GAHP-WAcqua/Acqua

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Attività: Casa di cura Potenza frigorifera: 350 kWPotenza riscaldamento: 700 kW

Casa di Cura Villa Serena -Rovigo

Camera di Commercio - Padova

Attività: Pubblica AmministrazionePotenza frigorifera: 675 kWPotenza termica: 845 kWPost-riscaldamento: 140 kW

POMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTOPOMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTOAD ARIAAD ARIA

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L’acqua sanitaria

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Stima parco italiano prodotti riscaldamento acqua

Vita media di 10 anni

85% sostituzione15% nuovo

Prodotti dedicatiall’acquasanitaria

ABITAZIONI

11.700

PARCO PRODOTTI PER RISCALDAMENTO ACQUA

11.000ElettricoAccumulo

2.700GasIstantaneo

700Gas Accumulo

140Solare

14.540TOTProdotti

combinati con riscaldamento 15.400

Assente

TOTALE800

27.900

L’acqua calda è un bisogno dibase, che viene soddisfatto con

prodotti economicamenteaccessibili.

‘0002004

‘0002004

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Soluzioneper il miglioramento dell’efficienza energetica

Sostituzioni85%

MERCATO SCALDACQUA

Nuovo15%

Prodotti innovativi semplici da installare:Scaldabagni elettrici ad alta efficienza energetica

Nuovo o ristrutturazione “pesante”

Scaldabagni elettrici ad alta efficienza energeticaSolare termicoApparecchi combinati Caldo più igienico sanitario

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Nuova generazione di scaldabagni elettrici ad alta efficienza

- Intervento sul miglioramento delle componenti funzionali :

Risparmi raggiungibili fino al 15%

Riduzione dispersioni grazie a nuovi isolantiIncremento contenuto energetico

- Introduzione della gestione elettronica

Ottimizzazione temperature e quantità di acqua calda stoccata in funzione dei profili di utenza ed attraverso logiche di autoapprendimento

Saving

rispetto ad un modello std.

time

T

Prelievo1 Prelievo2 Prelievo3 Prelievo4 Prelievo5Prelievo6

70

Solare termico

Risparmi raggiungibili del 50%

e oltre

- Copertura dei requisiti di legge per il fabbisogno di acqua calda sanitaria (nuovi edifici: almeno 50% acqs. prodotta da fonti rinnovabili)

Tecnologia disponibile

Sistemi a circolazione forzatacon collettori a tubi sottovuoto e piani Scaldacqua solari

per sistemi acircolazione naturale

71

Logica della sostituzione per il parco installato, conseguendo l’obiettivo Europeo

del 20% al 2020

Le soluzioni individuate consentono:un minor impatto impiantistico

sono praticabili rapidamente e massivamente

Si ottengono risultati sicuri e facilmente realizzabili.

Soluzioni applicabili quando altre più efficienti sono di difficile e onerosa applicazione nelle abitazioni esistenti