Small scale thermal solar district units for
Mediterranean communities
Workshop Regionale

«IMPIANTI A CONCENTRAZIONE SOLA...
Il Solar Cooling:
Insieme di tecnologie per il condizionamento dell’ aria
con azionamento ad energia solare.
•Cicli chiusi...
Radiazione solare

Fonte: SolarNext
Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento

Fonte: G. Corallo, lezioni per progetto SICENEA
Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento

Tipologie disponibili:
•Acqua-Ammoniaca

•Acqua-Bromuro di Litio
Macchine ad Acqua-Ammoniaca (ROBUR- 17kwf/35kWc)
Macchine ad Acqua-Bromuro di Litio (Yazaki 17-180 kWf)
Cicli Chiusi: Macchine ad adsorbimento

Fonte: SOLAIR Project

http://www.solair-project.eu/146.0.html
Macchine ad adsorbimento (Sortech 8/15 kWf)
Cicli aperti: desiccant cooling

Fonte: SOLAIR Project

http://www.solair-project.eu/146.0.html
Macchine a ciclo chiuso: prestazioni comparate
Tipo

Temp. Torre

COPc

H2O-LiBr SE

75-95°C

SI

0.7

H2O-LiBr DE

160 °C...
Superficie captante specifica m2/kWf:
Tipo

Effic %

COP

m2/kWf

H2O-LiBr SE

60

.7

2.05

H2O-LiBr DE

50

1.1

1.45

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Limite di convenienza per la potenza elettrica in più
dei servizi:

Pel < < 0.33 kWel / kWf
Attività ENEA

• Sviluppo prototipi ad H2O-NH3
• Studi di fattibilità
• Impianti Dimostrativi
• Spin-Off STAR
Sviluppo prototipi H20-NH3
• ISPCA 1 (1983/1986) Biklim-Belleli

• ISPCA 2 / 2 sc (1986/1990) Biklim-Belleli
• AR 15 (1991...
Prototipo ISPCA 1

Caratteristiche :
•Pompa di Calore H2O-NH3
•Riscaldamento elettrico
•Potenza termica 13 kW a ~ 60°C
Prototipi ISPCA 2 e 2 sc
Caratteristiche :
•Pompa di Calore H2O-NH3
reversibile
•Riscaldamento a gas (indiretto 2
SC)
•13 ...
Prototipo AR 15 - MTS / Italgas
Caratteristiche :
•Pompa di Calore H2O-NH3
reversibile
•Riscaldamento indiretto a gas con
...
Prototipi “11 e 25 kW” – NET
Caratteristiche:
•Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile
•Riscaldamento a gas
•11/25 kW frigorif...
Prototipo 7 kW - Kloben

•

Caratteristiche:

•
•

Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile
Riscaldamento ad Acqua Calda
(100°C...
Prototipo 18 kW - AdP MSE

•

Caratteristiche:

•
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Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile
Riscaldamento ad Acqua Cald...
Studi di fattibilità

• Simulazione dinamica edificio-impianto con
codice TRNSYS
• Ottimizzazione dei parametri sensibili
...
Simulazione

Ottimizzazione

SOLAR FIELD

SOLAR STORAGE

START

V2

USER STORAGE
INITIAL
PARAMETERS
P10… PN0

BUILDING

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Simulazione edificio F51
Ottimizzazione Solar H&C Aula Magna RM3 (70kW freddi)
PBT
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(Euro)

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(m3)

ACC_SOL (m...
Impianti dimostrativi

• Solar Heating and Cooling edificio F51

• Solar Heating and Cooling edificio F92 « Casa
Intellige...
Solar Heating and Cooling edificio F51
Potenza frigorifera: 70 kW
Campo Solare: 100 m2

L’edificio F 51 è stato realizzato...
L’impianto dopo l’intervento
L’impianto prima dell’intervento
Solar Heating and Cooling edificio F92

Potenza frigorifera: 18 kW
Campo Solare: 50 m2
Solar Cooling edificio F96

Superficie Serra

mq

210

Volume lordo

mc

950

Superficie trasparente in pianta

mq

140

S...
Solar Cooling edificio F96

Potenza frigorifera: 18 kW
Campo Solare: 50 m2
SOLAR COOLING SERRA F96 - 30/07/2013

120

100
On Off Dry Cooler
Temperatura Esterna

80

Chilled Water To Yazaki
Water to...
SOLAR COOLING SERRA F96 - 14/09/2013

120

100
On Off Dry Cooler
Temperatura Esterna
Chilled Water To Yazaki

80
Water to ...
Spin-Off STAR (da costituire)

•Costruzione e vendita di macchine ad
assorbimento reversibili
•Settori residenziale, terzi...
FINE
…Grazie per l’ attenzione
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Sts-Med Regional Meeting - Corallo

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Intervento di Giuseppe Corallo al workshop regionale STS-Med dal titolo"I sistemi a concentrazione solare poligenerativi - una risposta integrata al fabbisogno energetico delle comunità mediterranee" - Palermo 6 Novembre 2013

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Sts-Med Regional Meeting - Corallo

  1. 1. Small scale thermal solar district units for Mediterranean communities Workshop Regionale «IMPIANTI A CONCENTRAZIONE SOLARE POLIGENERATIVI una risposta integrata al fabbisogno energetico delle comunità mediterranee» IL Solar Cooling Giuseppe Corallo - Ricercatore ENEA corallo@enea.it Palermo, 6 Novembre 2013 STS-Med Workshop Regionale Palermo, 6 Novembre 2013
  2. 2. Il Solar Cooling: Insieme di tecnologie per il condizionamento dell’ aria con azionamento ad energia solare. •Cicli chiusi (macchine assorbimento/adsorbimento) •Cicli Aperti (desiccant cooling) •Cicli a compressione +Fotovoltaico STS-Med Workshop Regionale Palermo, 6 Novembre 2013
  3. 3. Radiazione solare Fonte: SolarNext
  4. 4. Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento Fonte: G. Corallo, lezioni per progetto SICENEA
  5. 5. Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento Tipologie disponibili: •Acqua-Ammoniaca •Acqua-Bromuro di Litio
  6. 6. Macchine ad Acqua-Ammoniaca (ROBUR- 17kwf/35kWc)
  7. 7. Macchine ad Acqua-Bromuro di Litio (Yazaki 17-180 kWf)
  8. 8. Cicli Chiusi: Macchine ad adsorbimento Fonte: SOLAIR Project http://www.solair-project.eu/146.0.html
  9. 9. Macchine ad adsorbimento (Sortech 8/15 kWf)
  10. 10. Cicli aperti: desiccant cooling Fonte: SOLAIR Project http://www.solair-project.eu/146.0.html
  11. 11. Macchine a ciclo chiuso: prestazioni comparate Tipo Temp. Torre COPc H2O-LiBr SE 75-95°C SI 0.7 H2O-LiBr DE 160 °C SI 1.1 H2O-NH3 190 °C 90 °C NO SI 0.7 0.7 17 kWf 5-10 kWf Adsorbimento 65-72 SI 0.6 (°) 8-500 KWf (°) 18-15 °C Taglia 4.5kW – qualche MW
  12. 12. Superficie captante specifica m2/kWf: Tipo Effic % COP m2/kWf H2O-LiBr SE 60 .7 2.05 H2O-LiBr DE 50 1.1 1.45 H2O-NH3 60 .7 2.05 Adsorbimento 60 .6 2.39 Compr+Fotovoltaico 14 3 2.2
  13. 13. Limite di convenienza per la potenza elettrica in più dei servizi: Pel < < 0.33 kWel / kWf
  14. 14. Attività ENEA • Sviluppo prototipi ad H2O-NH3 • Studi di fattibilità • Impianti Dimostrativi • Spin-Off STAR
  15. 15. Sviluppo prototipi H20-NH3 • ISPCA 1 (1983/1986) Biklim-Belleli • ISPCA 2 / 2 sc (1986/1990) Biklim-Belleli • AR 15 (1991/1996) Merloni – Italgas • 11/25 kW (1995-2000) SRS-Cebelcor • 7 kW (2008-2010) Kloben • 18 kW ( 2010-2011) AdP MSE
  16. 16. Prototipo ISPCA 1 Caratteristiche : •Pompa di Calore H2O-NH3 •Riscaldamento elettrico •Potenza termica 13 kW a ~ 60°C
  17. 17. Prototipi ISPCA 2 e 2 sc Caratteristiche : •Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile •Riscaldamento a gas (indiretto 2 SC) •13 kW potenza termica a ~ 60°C •Modulo a condensazione (2) •Scambiatori a piastre (2 SC) •Valvola di inversione acqua (2 SC)
  18. 18. Prototipo AR 15 - MTS / Italgas Caratteristiche : •Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile •Riscaldamento indiretto a gas con recupero fumi •Bruciatore modulante •Potenza termica 50 kW a ~ 60°C •Potenza frigorifera 15 kW •Scambiatori a piastre “Plate Grid” •Valvola di inversione acqua
  19. 19. Prototipi “11 e 25 kW” – NET Caratteristiche: •Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile •Riscaldamento a gas •11/25 kW frigoriferi (7-12 °C) •25/50 kW termici (45-55 °C) •Bruciatore modulante •Valvola di inversione acqua
  20. 20. Prototipo 7 kW - Kloben • Caratteristiche: • • Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile Riscaldamento ad Acqua Calda (100°C) 7 kW frigoriferi (7-12 °C) 18 kW termici (35 /45 °C) Raffreddamento estivo con torre • • •
  21. 21. Prototipo 18 kW - AdP MSE • Caratteristiche: • • • • • Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile Riscaldamento ad Acqua Calda (100°C) 18 kW frigoriferi (7-12 °C) 47 kW termici (35 /45 °C) Raffreddamento estivo con torre
  22. 22. Studi di fattibilità • Simulazione dinamica edificio-impianto con codice TRNSYS • Ottimizzazione dei parametri sensibili mediante algoritmo PSO
  23. 23. Simulazione Ottimizzazione SOLAR FIELD SOLAR STORAGE START V2 USER STORAGE INITIAL PARAMETERS P10… PN0 BUILDING BACKUP BOILER V3 ENERGY CALC. V1 TRNSYS (BUILDING) PAY-BACK CALC. COSTS CALC. ABSORPTION MACHINE PARAM. CHANGE PRINT P.B.=MIN ? COOLING TOWER NOT YES STOP
  24. 24. Simulazione edificio F51
  25. 25. Ottimizzazione Solar H&C Aula Magna RM3 (70kW freddi) PBT (anni) Delta Inv. (Euro) SUP SOL (m2) ACC_UT (m3) ACC_SOL (m3) Solare % Risp Gas % Risp Elett % Robur H2O-NH3 olio diatermico 12.51 74118 104 1.35 1.43 78.4 74.5 70.4 Robur H2O-NH3 acqua in pressione 12.34 72687 100 1.47 1.58 76.8 74.2 70.6 Broad H2O-LiBr DE olio diatermico 13.7 79283 83 1.81 1.18 67.5 63 74.9 Broad H2O-LiBr DE 12.9 67448 69 1.26 1.31 61.6 55 74.7 9.3 38945 70 1.47 2.65 44.9 34.8 91.3 acqua in pressione Yazaki H2O-LiBr SE
  26. 26. Impianti dimostrativi • Solar Heating and Cooling edificio F51 • Solar Heating and Cooling edificio F92 « Casa Intelligente » • Solar Cooling edificio F96 « Serra a contenimento »
  27. 27. Solar Heating and Cooling edificio F51 Potenza frigorifera: 70 kW Campo Solare: 100 m2 L’edificio F 51 è stato realizzato nel 1981 con strutture edilizie provviste di una coibentazione di livello superiore agli standard dell’epoca in previsione dell’utilizzo dell’energia solare per l’integrazione del fabbisogno termico invernale.
  28. 28. L’impianto dopo l’intervento L’impianto prima dell’intervento
  29. 29. Solar Heating and Cooling edificio F92 Potenza frigorifera: 18 kW Campo Solare: 50 m2
  30. 30. Solar Cooling edificio F96 Superficie Serra mq 210 Volume lordo mc 950 Superficie trasparente in pianta mq 140 Superficie trasparente laterale mq 130 Superficie coltivabile mq 8x14
  31. 31. Solar Cooling edificio F96 Potenza frigorifera: 18 kW Campo Solare: 50 m2
  32. 32. SOLAR COOLING SERRA F96 - 30/07/2013 120 100 On Off Dry Cooler Temperatura Esterna 80 Chilled Water To Yazaki Water to Solar Field Water from Boiler °C Water To Boiler 60 Hot Water From Yazaki Cooling Water From Tower Cooling Water to Tower Chilled Water From Yazaki 40 Hot Water To Yazaki Water from Solar Field 20 0 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 0.00
  33. 33. SOLAR COOLING SERRA F96 - 14/09/2013 120 100 On Off Dry Cooler Temperatura Esterna Chilled Water To Yazaki 80 Water to Solar Field Water from Boiler °C Water To Boiler 60 Hot Water From Yazaki Cooling Water From Tower Cooling Water to Tower 40 Chilled Water From Yazaki Hot Water To Yazaki Water from Solar Field 20 0 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 0.00
  34. 34. Spin-Off STAR (da costituire) •Costruzione e vendita di macchine ad assorbimento reversibili •Settori residenziale, terziario e navale Potenziale mercato Mercato del Condizionamento (Raffrescatori e Pompe di Calore): Settore Residenziale: ~1’100’000 unità/anno Settore Terziario+Navale: ~ 22’000 unità/anno
  35. 35. FINE …Grazie per l’ attenzione

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