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POMPE DI CALORE AD R744 - Centro Enea Casaccia (RM), 17-01-2013 calabrese
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POMPE DI CALORE AD R744 - Centro Enea Casaccia (RM), 17-01-2013 calabrese

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Durante il convegno Nuove apparecchiature per la climatizzazione, l’intervento dell’Ing. A. Calabrese, referente scientifico di ENEA, approfondisce il tema delle pompe di calore con refrigerante ...

Durante il convegno Nuove apparecchiature per la climatizzazione, l’intervento dell’Ing. A. Calabrese, referente scientifico di ENEA, approfondisce il tema delle pompe di calore con refrigerante naturale R744, con cenni anche sul quadro normativo

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POMPE DI CALORE AD R744 - Centro Enea Casaccia (RM), 17-01-2013 calabrese Presentation Transcript

  • 1. Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile GIORNATA STUDIO VIESSMANLe pompe di caloreI refrigeranti naturali nelle pompe di calore: l’R744 (CO2)Aspetti Legislativi: Dlgs 28/2011 e D.M. 28 dicembre 2012C.R. ENEA di CASACCIA, 22 gennaio 2013 Referente scientifico: Ing. Andrea Calabrese andrea.calabrese@enea.it www.climatizzazioneconfontirinnovabili.enea.it
  • 2. Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppoeconomico sostenibile L’ENEA IN ITALIA…e non solo:
  • 3. Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibileIl C.R. ENEA di Casaccia:Il Centro Ricerche della Casaccia è il piùgrande Centro di Ricerca dell’ENEA e sicaratterizza per il complesso di laboratorie impianti sperimentali e dimostrativi asupporto dei programmi di ricerca. Siestende su una superficie di circa 90ettari, suddivisi in due aree separatedalla via Anguillarese, e conta 190 edificidestinati a uffici, laboratori, impianti einfrastrutture di servizio per un volumecomplessivo di circa 720.000 m3.I dipendenti ENEA con sede di lavoro nelCentro Casaccia sono 1185 (401 donne,784 uomini).Oltre al personale ENEA, ogni giornosono presenti in media altre 250-300persone tra: borsisti e laureandi italiani,borsisti stranieri, visitatori italiani estranieri, personale di ditte appaltatrici.
  • 4. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”
  • 5. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” TIPOLOGIE DI POMPE DI CALORE: • A COMPRESSIONE - Elettriche in cui il compressore è azionato da motore elettrico - A gas in cui il compressore è azionato da un motore a gas • AD ASSORBIMENTO - Le pompe di calore ad assorbimento, analogamente agli impianti frigoriferi ad assorbimento, sfruttano la solubilità e l’elevata affinità tra due sostanze, di cui una funziona da refrigerante e l’altra da assorbente, per realizzare un ciclo dove l ’ energia introdotta è prevalentemente termica. Il lavoro meccanico della pompa è infatti pari a circa l’1% del calore introdotto nel generatore. • AD ADSORBIMENTO - Il funzionamento di questi sistemi è basato sulla capacità di alcuni solidi porosi (es. zeoliti, gel di silice, ecc.) di assorbire reversibilmente vapori non dannosi per l’ambiente (es. acqua).
  • 6. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” LA POMPA DI CALORE A COMPRESSIONE elettrica:• È una macchina che consente di trasferire energia termica- Da un corpo a bassa temperatura (sorgente fredda)- Ad un corpo a temperatura maggiore (sorgente calda)• Per effettuare questo trasferimento è necessario spendere, in alternativa:- energia meccanica (elettrica), che viene trasformata in calore
  • 7. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” LA POMPA DI CALORE A COMPRESSIONE con motore a gas:
  • 8. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”MACCHINA DI CARNOT A CICLO DIRETTO: Rappresentazione a blocchi del funzionamento di una macchina a ciclo diretto: il sistema a più alta temperatura fornisce alla macchina una quantità di calore che viene in parte trasformata in lavoro ed in parte ceduta al sistema a più bassa temperatura. Scambiando calore fra sistemi a due temperature il massimo rendimento si può ottenere con una macchina di Carnot: il suo rendimento, vale a dire il rapporto fra il lavoro utile fornito dalla macchina e la quantità di calore ceduta dal sistema a più alta temperatura, è funzione delle sole temperature assolute dei due sistemi. Il teorema di Carnot si riferisce ad una macchina reversibile, intendendo con ciò una macchina per la quale sia possibile invertire il senso di tutte le trasformazioni.
  • 9. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”MACCHINA DI CARNOT A CICLO INVERSO: In altri termini, se la macchina a ciclo diretto riceve la quantità di calore Q1 dalla sorgente a temperatura T1 e cede la quantità di calore Q0 alla sorgente a temperatura T0, trasformando in lavoro la quantità L=Q1-Q0, la macchina inversa riceve il lavoro L, sottrae la quantità di calore Q0 dalla sorgente a temperatura più bassa, trasferendo la quantità di calore Q1=L+Q0 alla sorgente a temperatura più alta. Nel caso della pompa di calore, il risultato che interessa è la quantità di calore ottenuta dalla sorgente a più alta temperatura. Il comportamento della pompa di calore è allora qualificato dal coefficiente di effetto utile o COP: Es. T0=0°C e T1=40°C
  • 10. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”PERCHE’ IL COP SI RIDUCE:1) Le prestazioni del compressore sono caratterizzate dal suo rendimento isentropico, che è il rapportofra il lavoro ideale di compressione (processo isentropico) e quello reale:
  • 11. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”PERCHE’ IL COP SI RIDUCE:2) La trasmissione del calore da un sistema ad un altro può avvenire soltanto se esiste una differenza ditemperatura fra i due sistemi. La potenza termica scambiata Q è proporzionale alla differenza ditemperatura T ed all’area di scambio S: Nella pompa di calore si avrà quindi che la sorgente fredda deve trovarsi a temperatura sorgente calda superiore a quella dell’evaporatore , perché possa cedere calore ad esso e la sorgente calda deve trovarsi a temperatura inferiore a quella del condensatore per ricevere calore. Si avrà quindi un sorgente fredda maggior lavoro del compressore ed una minore quantità di calore sottratta alla sorgente fredda.
  • 12. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”PERCHE’ IL COP SI RIDUCE:3) L’energia di pressione posseduta dal fluido è degradata nel processo irreversibile che avviene nellavalvola di laminazione, con una perdita netta di energia utilizzabile;4) Si ha un lavoro necessario a portare a contatto evaporatore e condensatore con le sorgenti termiche.Ad esempio, in una pompa di calore che lavora con l’aria esterna, l’aria viene fatta passare attraverso labatteria dell’evaporatore con un ventilatore. Questo richiede un lavoro che va a sommarsi a quello delcompressore, riducendo il COP. Se invece la sorgente fredda è acqua sotterranea, bisogna azionare unapompa;5) L’efficienza del motore elettrico che aziona la pompa di calore non è unitaria;6) Si ha anche un rendimento volumetrico del compressore. Viene definito come il rapporto fra volumeaspirato Va e volume generato Vg:Per un basso rendimento volumetrico un compressore di data cilindrata dovrà compiere più corse percomprimere un certo volume di gas. Ne derivano maggiori perdite per attrito ed una maggioredimensione della macchina per una data potenza.All’aumentare del rapporto delle pressioni (Mandata-Aspirazione) si riduce sempre di più il volumeaspirato fino a portarsi a valori davvero molto bassi che suggeriscono in quel caso di attuare lacompressione almeno in due stadi.
  • 13. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” POMPA DI CALORE: FUNZIONAMENTO INVERNALE
  • 14. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” POMPA DI CALORE: FUNZIONAMENTO INVERNALE RAPPORTO DI COMPRESSIONE
  • 15. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” POMPA DI CALORE: FUNZIONAMENTO INVERNALEPOTENZA IN CICLO INVERNALE COP: EFFICIENZA ENERGETICA INVERNALE IL LAVORO DEL COMPRESSORE CONCORRE ALL’EFFETTO UTILE
  • 16. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” POMPA DI CALORE: FUNZIONAMENTO ESTIVO
  • 17. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CICLO FRIGORIFERO DI UN GRUPPO FRIGO ELETTRICO A COMPRESSIONE: Nel punto A’ il fluido è allo stato di liquido sottoraffreddato e si trova in corrispondenza dell ’ uscita del condensatore. Il passaggio verso l ’ evaporatore è reso possibile per effetto della diminuzione di pressione da A’ a B realizzata attraverso una valvola di laminazione. Per effetto della differenza di pressione tra A’ e B una parte del liquido evapora nel passaggio attraverso la valvola, sottraendo calore al liquido immediatamente a monte. Nell ’ evaporatore, il miscuglio liquido-vapore inizia a sottrarre calore dall’aria da raffreddare. Così facendo tutto il refrigerante allo stato liquido passa nella condizione di vapore saturo (punto C). Si verifica quindi una rimozione di calore latente. Dal punto C a C’ si effettua un surriscaldamento del vapore, con lo scopo di far evaporare eventuali goccioline di liquido rimaste, che altrimenti potrebbero danneggiare il compressore. L ’ effetto frigorifero è dato dalla differenza di entalpia rappresentata dal tratto C ’ B. All ’ uscita dall’evaporatore il vapore viene aspirato dal compressore nel quale subisce un aumento di pressione e temperatura (tratto C’D).
  • 18. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CICLO FRIGORIFERO DI UN GRUPPO FRIGO ELETTRICO A COMPRESSIONE: All ’ uscita dal compressore il gas ha un quantitativo di calore costituito dalla somma di quello asportato nell ’ evaporatore e di quello corrispondente al lavoro meccanico del compressore. Il gas surriscaldato ed a pressione elevata, passa dal compressore nel condensatore dove inizia a cedere il proprio calore. Si verifica un abbassamento di temperatura fino alla temperatura di saturazione sulla curva (tratto DE). Successivamente il refrigerante condensa (tratto EA). Infine si effettua un sottoraffreddamento del fluido allo scopo di ottenere un maggior effetto frigorifero (tratto AA ’ ). L ’ efficienza del ciclo frigorifero è definita dall’Energy Efficiency Ratio (EER) pari al rapporto tra l’effetto frigorifero e il lavoro di compressione.
  • 19. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” POMPA DI CALORE: FUNZIONAMENTO ESTIVOPOTENZA IN CICLO ESTIVO EER: EFFICIENZA ENERGETICA ESTIVA
  • 20. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO ISOENTROPICO DEL COMPRESSOREIl peggioramento del rendimento isoentropico del compressore fa aumentare illavoro del compressore
  • 21. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO ISOENTROPICO DEL COMPRESSOREL’effetto utile invernale aumenta per cui il COP non peggiora di molto
  • 22. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO ISOENTROPICO DEL COMPRESSOREL’effetto utile estivo rimane inalterato per cui EER peggiora molto
  • 23. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” PERCHE’ ALL’AUMENTARE DELLA TEMPERATURA DI PRODUZIONE DELL’ACQUA CALDA DIMINUISCE LA POTENZA E SI RIDUCE IL COP?
  • 24. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” L’aumento della temperatura di condensazione aumenta RC:
  • 25. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” L’aumento della temperatura di condensazione aumenta Lc:
  • 26. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” L’aumento di Lc è ancora maggiore se peggiora il rendimento del compressore:
  • 27. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” A parità di rendimento del compressore diminuisce EUi:
  • 28. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” A parità di rendimento del compressore diminuisce EUi:
  • 29. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” Se il rendimento del compressore peggiora, Eui potrebbe rimanere inalterato o addirittura aumentare
  • 30. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” Se il rendimento del compressore peggiora, Eui potrebbe rimanere inalterato o addirittura aumentare
  • 31. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” La variazione di Eui dipende anche dal refrigerante: è leggermente più marcata con R410A rispetto a R134a a causa della forma della campana R410A R134a
  • 32. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” All’aumentare della temperatura di produzione dell’acqua il COP peggiora sempre, perché Lc aumenta mentre Eui diminuisce o rimane inalterato, a seconda del rendimento isoentropico del compressore:
  • 33. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO ISOENTROPICO DEL COMPRESSORECOMPRESSORI SCROLL
  • 34. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO ISOENTROPICO DEL COMPRESSORECOMPRESSORI A VITE
  • 35. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO ISOENTROPICO DEL COMPRESSORECOMPRESSORI A VITE
  • 36. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO ISOENTROPICO DEL COMPRESSORECOMPRESSORI A VITE
  • 37. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO VOLUMETRICO DEL COMPRESSORE La potenza dipende anche dalla massa di refrigerante spostato M Entra in gioco il rendimento volumetrico del compressore
  • 38. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO VOLUMETRICO DEL COMPRESSOREIl rendimento volumetrico diminuisce sempre all’aumentare di RC sia per gli scroll…
  • 39. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” RENDIMENTO VOLUMETRICO DEL COMPRESSOREIl rendimento volumetrico diminuisce sempre all’aumentare di RC sia per gli scroll..che per i vite
  • 40. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” La diminuzione della temperatura di evaporazione aumenta RC
  • 41. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” La diminuzione della temperatura di evaporazione aumenta Lc
  • 42. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” La diminuzione della temperatura di evaporazione fa aumentare EUi
  • 43. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” Il COP peggiora sempre, perché Lc aumenta percentualmente sempre più di quanto aumenta Eui:
  • 44. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” La potenza dipende anche dalla densità del refrigerante che diminuisce con la temperatura di evaporazione: Ovviamente diminuisce anche il rendimento volumetrico del compressore!!
  • 45. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” Vi è una forte dipendenza del COP dalla temperatura della sorgente fredda e da quella del calore utile prodotto: COP di pompe di calore di diversa qualità confrontate con il valore teorico in funzione della differenza fra le temperature di condensazione e di evaporazione (Temp. al condensatore = Temp. Utile = 60°C)
  • 46. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” PRESTAZIONI DI UNA POMPA DI CALORE La quantità di calore trasferita è proporzionale alla massa di gas che viene fatta evaporare, compressa e fatta condensare 1. All’aumentare del salto di temperatura, aumenta il salto di pressione → il lavoro di compressione aumenta, → il COP diminuisce. 2. Il compressore è una macchina volumetrica: al diminuire della temperatura di evaporazione diminuisce la densità del gas → diminuisce la massa di gas trasferito, → diminuisce la potenza utile. 3. Il compressore è una macchina volumetrica: all ’ aumentare della temperatura di condensazione aumenta la pressione finale → aumenta il lavoro di compressione sull’unità di massa di gas trasferito, → aumenta la potenza assorbita dal compressore. 4. Le variazioni stagionali di temperatura delle sorgenti si ripercuotono sulle prestazioni della macchina: → SCOP, Seasonal Coefficient Of Performance.
  • 47. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” PRESTAZIONI DI UNA POMPA DI CALORE COP massimo teorico di una pompa di calore (macchina di Carnot a ciclo inverso):Temperatura della sorgente fredda: 5 [⁰C ]= 268 [K].Temperatura della sorgente calda: 55 [⁰C ]= 328 [K].
  • 48. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”PRESTAZIONI DI UNA POMPA DI CALOREPrestazioni di una pompa di calore al variare delle temperature dicondensazione e di evaporazione (generica sorgente fredda)
  • 49. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” PRESTAZIONI DI UNA POMPA DI CALORE http://www.ntb.ch/ies/competences/heat-pump-test-center-wpz.html?L=1
  • 50. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”COMPONENTI PRINCIPALI DI UNA POMPA ELETTRICA A COMPRESSIONE Compressore: provvede ad aspirare il vapore di refrigerante a bassa pressione e a portarlo alla pressione più elevata necessaria alla condensazione a più alta temperatura. Compressore a vite Compressore scroll Compressore alternativoCompressore centrifugo a palette o rotativo
  • 51. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”COMPONENTI PRINCIPALI DI UNA POMPA ELETTRICA A COMPRESSIONE Condensatore: in tale componente il refrigerante, ad alta pressione, condensa cedendo calore alla sorgente calda o pozzo caldo. Tipologie: -Batterie alettate: la sorgente è l’aria; -Scambiatori a fascio tubiero: la sorgente è l’acqua; -Scambiatori di calore a piastre saldo brasate, per piccole potenze: la sorgente è un liquido (tipicamente acqua). Condensatore a piastre Condensatore a fascio tubiero
  • 52. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”COMPONENTI PRINCIPALI DI UNA POMPA ELETTRICA A COMPRESSIONE Evaporatore: in tale componente il refrigerante evapora sottraendo calore dalla sorgente fredda. Tipologie: -Batteria alettata: la sorgente è l’aria; -Scambiatore a fascio tubiero: la sorgente è l’acqua. -Scambiatori di calore a piastre saldo brasate, per piccole potenze: la sorgente è un liquido (tipicamente acqua). Evaporatore a fascio tubiero Evaporatore a tubi alettati
  • 53. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”COMPONENTI PRINCIPALI DI UNA POMPA ELETTRICA A COMPRESSIONE Organo di laminazione: attraverso l’organo di laminazione il refrigerante si raffredda e diminuisce di pressione. La resistenza che il refrigerante liquido incontra nell’attraversare l’organo di laminazione fa spendere ad una parte di refrigerante l’energia termica che possiede (ed in conseguenza di ciò esso si raffredda). Tale energia viene assorbita dalla restante parte di refrigerante che grazie ad essa vaporizza. Durante il processo di laminazione non si ha scambio di energia termica tra refrigerante ed ambiente esterno ma solo un trasferimento di tale energia all’interno del refrigerante stesso (processo adiabatico). Tipologie: -Valvola termostatica; -Valvola elettronica. Valvola di laminazione elettronica
  • 54. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”COMPONENTI PRINCIPALI DI UNA POMPA ELETTRICA A COMPRESSIONE Rigeneratori (surriscaldatori, sottoraffreddatori): effettuano un recupero di calore interno al ciclo con lo scopo di raffreddare il refrigerante in uscita dal condensatore e per riscaldare il fluido in aspirazione al compressore. Tipologie: - Scambiatori a piastre; - Scambiatori a fascio tubiero. Scambiatore a fascio tubiero
  • 55. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” SORGENTI TERMICHE: Terreno Aria Acqua - Aria esterna; - Flusso di scarto (aria di - Acque superficiali (laghi, mare, ventilazione). corsi d’acqua); - Acque sotterranee.
  • 56. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” SORGENTI TERMICHE: http://www.dimplex.de/it/addetti-ai-lavori/la-tecnica-alla-portata-di-tutti/pompe-di-calore/la-tecnica-alla-portata-di-tutti-pompa-di-calore.html
  • 57. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” SORGENTI TERMICHE Aria esterna - Liberamente ed immediatamente disponibile; - Temperatura generalmente caratterizzata da oscillazioni non trascurabili durante l’anno; - Movimentazione rumorosa e con costi energetici a volte elevati; - La potenza della macchina deve essere determinata in relazione alla curva di frequenza della temperatura dellaria esterna (bin method); - Formazione di brina sulle alette della batteria esterna; - Al diminuire della temperatura dell’aria esterna cresce il fabbisogno per il riscaldamento, mentre le prestazioni della pompa di calore decrescono.
  • 58. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” SORGENTI TERMICHE Acqua - Caratteristiche di scambio termico migliori rispetto all’aria a parità di temperatura; - Maggiore capacità termica rispetto all’aria a parità di temperatura; - Largamente disponibile sul nostro territorio sia sotto forma di acque superficiali che di acque sotterranee; - Temperatura generalmente caratterizzata da oscillazioni di rado superiori ai 10⁰C durante l’anno; - Si necessita di un adeguato filtraggio delle acque utilizzate; - Limiti di natura burocratico-amministrativa relativi al prelievo, allo scarico e alla reiniezione dell’acqua (salto termico massimo consentito); - Problematiche relative alla variazione di portata della risorsa idrica utilizzata durante l’anno.
  • 59. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” SORGENTI TERMICHE Terreno - Le macchine utilizzate sono costituite da pompe di calore geotermiche; - Già a qualche metro di profondità la temperatura del terreno si stabilizza ad un valore prossimo alla media annuale della temperatura dell’aria esterna; - Il terreno può essere impiegato come sorgente fredda della pompa di calore o come pozzo termico della macchina frigorifera con ampie possibilità allinizio della stagione calda di lavorare in free-cooling; - L ’ interfacciamento con il terreno può avvenire con scambiatori a tubi orizzontali o a tubi verticali, entrambe tecniche ormai largamente impiegate nel geotermico..
  • 60. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”PRESTAZIONI DI UNA POMPA DI CALORE AD ARIA Curve di potenza termica, frigorifera ed assorbita, di COP invernale ed estivo e di fabbisogno in funzione della temperatura dell’aria esterna. BALANCE POINT: punto di intersezione tra la curva di carico e la curva della potenza della macchina. (Pompa di calore ad aria).
  • 61. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCScelta potenza PdC: differenze con caldaia
  • 62. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCScelta potenza PdC: differenze con caldaia
  • 63. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCScelta potenza PdC: differenze con caldaia
  • 64. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCScelta potenza PdC: impianto con sola PdC
  • 65. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCNO – 3 ERRORI
  • 66. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCNO – 3 ERRORI
  • 67. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCNO – 3 ERRORI
  • 68. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”PRESTAZIONI DI UNA POMPA DI CALORE AD ARIACoefficienti correttivi: Necessità di correggere il valore del COP per tener in considerazione i cicli di sbrinamento effettuati. Quando la temperatura superficiale della batteria evaporante raggiunge valori minori di 0°C può formarsi brina sulla batteria e diventa necessario eseguire lo sbrinamento di quest’ultima. Per la pompa di calore la formazione di ghiaccio è decisamente negativa: la presenza di brina sull’alettatura della batteria diminuisce lo potenza scambiata, fungendo da isolante; la brina causa l ’ aumento delle perdite di carico della batteria e quindi provoca una diminuzione di portata d ’ aria che attraversa la batteria stessa. Durante i cicli di sbrinamento periodico, che interessa la batteria dell’unità esterna, si ha l ’ interruzione o la riduzione dell ’ energia termica prodotta lato “ utilizzatore ” a vantaggio della produzione di energia termica necessaria allo sbrinamento della batteria. L’effetto globale della formazione di brina è quindi la riduzione del COP della macchina: di seguito un grafico tipico che riporta il coefficiente correttivo della potenza termica erogata dalla macchina in funzione della temperatura esterna.
  • 69. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” PRESTAZIONI DI UNA POMPA DI CALORE AD ARIALa presenza dei cicli di sbrinamento è rintracciabile attraverso il tipico «ginocchio»che presenta la curva del COP al variare della temperatura dell’aria esterna.
  • 70. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCNO – 3 ERRORI
  • 71. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCCORREZIONE DEGLI ERRORI Si potrebbe pensare di risolvere i tre errori precedenti scegliendo una pompa di calore in grado di: -Funzionare anche nelle condizioni più critiche; -Produrre acqua calda sanitaria in tutte le condizioni; -Fornire energia sufficiente anche sbrinando.
  • 72. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdC
  • 73. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdC
  • 74. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCPRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIAPer produrre A.C.S. per una doccia servono circa 25 kWUna doccia necessita di circa 10-12 litri al minuto, 600-700 litri all’ora, percirca 30°C di salto termico (le caldaie a produzione istantanea sono infattida 24 kW). Se ci sono 2 bagni, serve una caldaia con un accumulo da 50-100 litri, perché comunque la potenza di una doccia è fornitaistantaneamente.Una caldaia da 24 kW carica un accumulo da 50 litri da 4 a 6 minuti(dipende dalla temperatura d’accumulo), uno da 100 litri in un tempodoppio.Per questo periodo la caldaia non alimenta il circuito di riscaldamento, mal’energia persa è irrisoria e la potenza della caldaia è comunque moltosuperiore alla richiesta per cui l’impianto recupera.
  • 75. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCPRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA
  • 76. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCPRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA
  • 77. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCPRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA
  • 78. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCPRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIAPer tutto il periodo in cui la pompa di calore lavora sul sanitario, non puòfornire energia all’impianto.Torna ad essere un problema energetico. Nel caso di un bagno, l’energiamancante è 11,9 kWh: nel caso di due bagni addirittura 23,8 kWh.Questa energia qualcuno la DEVE fornire.SOLUZIONI1)Si utilizza una caldaia di supporto2)Si sfasa la produzione dell’acqua calda sanitaria (se possibile)3)Si aumenta la potenza della pompa di calore
  • 79. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCPRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA1) CALDAIA DI SUPPORTOSempre consigliata nei climi più freddiInoltre dà la possibilità di scegliere il fornitore di energia più economicoConvenienza economica:
  • 80. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCPRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA2) SFASAMENTO PRODUZIONE ACQUA CALDA SANITARIAIl sistema non deve funzionare con priorità sull’acqua calda sanitaria, ma atempo.L’acqua calda sanitaria viene prodotta nelle ore più calde della giornata,quando la richiesta di riscaldamento è limitata. In questo modo aumentaanche il COP del sistema.
  • 81. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” DIMENSIONAMENTO IMPIANTO PdCPRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA3) AUMENTO POTENZA POMPA DI CALORE E TERMINALIL’ultima soluzione prevede l’aumento di potenza della pompa di calore edei terminali d’impianto.Quest’ultimo aspetto è fondamentale, soprattutto nel caso di sistemi adalta inerzia, come il pavimento radiante.Bisogna sempre ragionare in termini di energia da fornire all’impianto.
  • 82. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” CONFRONTO TRA POMPE DI CALORE E TECNOLOGIE TRADIZIONALI Si consideri un edificio residenziale, una villetta unifamiliare di nuova costruzione con una superficie di circa 260 m2 situata nel Nord Italia. La potenza termica richiesta è di 8,5 kW, mentre quella frigorifera è di 6,2 kW. SISTEMA TRADIZIONALE POMPA DI CALORE ELETTRICA Caldaia a gas metano abbinata ARIA/ACQUA ad un condizionatore di tipo split.Si è scelto di installare un unico impianto a pompa di calore elettrica aria/acqua per ilraffrescamento, il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Il sistema didistribuzione per la climatizzazione è stato realizzato con pannelli radianti a soffitto, mentre ilrinnovo e la purificazione dell’aria avvengono con recupero di calore. È stato poi integrato unimpianto solare termico. (speciale tecnico CO.AER maggio 2012)
  • 83. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” CONFRONTO TRA POMPE DI CALORE E TECNOLOGIE TRADIZIONALIRispetto ai costi di un impianto tradizionale costituito da una caldaia abbinata a uncondizionatore split, il costo della pompa di calore come apparecchio è maggiore anche se i costidi accessori e di installazione si riducono poiché si tratta di un unico impianto. In ogni casorimane un maggior costo di investimento, pari a circa 2.600 euro.
  • 84. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” CONFRONTO TRA POMPE DI CALORE E TECNOLOGIE TRADIZIONALISe si analizzano i costi di esercizio dell’impianto con pompa di calore, si riscontra un risparmio di circa 1.200euro/anno rispetto al sistema tradizionale. I maggiori risparmi si hanno nella fase invernale di riscaldamento.Ciò significa che, nonostante un maggiore investimento iniziale di 2.600 euro rispetto all’impiantotradizionale, i risparmi annui di 1.166 euro consentono di avere un ritorno dell’investimento in soli 3 anni edi risparmiare, per tutti gli altri anni di vita dell’impianto, un importo di 1.166 euro/anno.
  • 85. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”La tariffa D2 è applicata ai contratti stipulati nelle abitazioni di residenza con impegno di potenza nonsuperiore ai 3 kW.
La tariffa D3 è applicata ai contratti stipulati nelle abitazioni di residenza con impegnodi potenza superiore a 3 kW e a quelli stipulati per le abitazioni non di residenza.
  • 86. Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile GIORNATA STUDIO VIESSMANI refrigeranti naturali nelle pompe di calore: l’R744 (CO2)C.R. ENEA di CASACCIA, 22 gennaio 2013 Referente scientifico: Ing. Andrea Calabrese andrea.calabrese@enea.it www.climatizzazioneconfontirinnovabili.enea.it
  • 87. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” Refrigeranti utilizzati nelle Pompe di calore elettriche a compressione Caratteristiche d’impatto ambientale e di sicurezza dei principali fluidi refrigeranti: ODP (potenziale di distruzione dell’ozono) GWP (potenziale di riscaldamento globale)Es. un gas con GWP100 pari a 1.500, significa che 1 Kg di questo gas introdotto in atmosfera, in 100 anni,causerà lo stesso effetto serra di 1.500 Kg di anidride carbonica (CO2).Si deduce facilmente che più basso è il valore GWP minore è l’impatto del gas sull’effetto serra.
  • 88. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”LA CO2 COME REFRIGERANTE Applicazione a bordo 1869 delle navi per il trasporto delle carni Avvento dei fluidi sintetici: 1930 clorofluorocarburi Con il protocollo di Montreal ci fu la messa al bando dei CFC con lo 1987 scopo di contenere la distruzione dell’ozono stratosferico
  • 89. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”LA CO2 COME REFRIGERANTE R22 R134a R410A R717 R744 ODP100/GWP100 0.05/1700 0/1300 0/1900 0/0 0/1 INFIAMMABILITÁ/TOSSICITÁ NO/NO NO/NO NO/NO SI/SI NO/NOMASSA MOLECOLARE [kg/kmol] 86.5 102.0 72.6 17.0 44.0TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE -40.8 -26.2 -52.6 -33.3 -78.4 NORMALE [°C] PRESSIONE CRITICA [MPa] 5.0 4.1 4.8 11.4 7.4 TEMPERATURA CRITICA [°C] 96.0 101.1 70.2 133.0 31.0PRESSIONE DI SATURAZIONE A - 2.5 1.3 4.0 1.9 19.7 20 °C [bar] PRESSIONE DI SATURAZIONE A 11.9 7.7 18.9 11.7 72.1 30 °C [bar]CAPACITÁ DI REFRIGERAZIONE 3 2371 1444 3756 2131 14592VOLUMETRICA A -20 °C [kJ/m ] CALORE LATENTE DI 220 213 249 1329 283EVAPORAZIONE A -20°C [kJ/kg]VOLUME SPECIFICO DEL VAPORE 3 0.093 0.147 0.066 0.625 0.019SATURO SECCO A -20°C [m /kg]
  • 90. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”LA CO2 COME REFRIGERANTE Fluido naturale GWP (Global Warming Potential) =1 Atossico Non infiammabile Contenuto effetto diretto sull’effetto serra Soluzioni impiantistiche ad espansione diretta in Condizionamento di auto veicoli ambienti solitamente affollati Vending machines Supermercati Refrigerazione commerciale
  • 91. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”LA CO2 COME REFRIGERANTE Tco=80°C Temperatura critica=31°C Ciclo transcritico R134 a Pompe di calore per Tin_gc=100°C Tout_gc=20°C la climatizzazione e la produzione di ACS R744 Profili di temperatura vicini e di forma simile, il ché vuol dire minori perdite exergetiche nello scambio termico fattore decisivo per avere COP maggiori rispetto a quelli ottenuti con fluidi tradizionali
  • 92. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” LE RAGIONI DELLA BONTÀ DELLA CO2 PER LA POMPA DI CALORE. La CO2 (R744) non condensa in corrispondenza della parte superiore del ciclo svolto Punto 1 in una pompa di calore perchè il punto critico di tale gas è collocato a pressioni inferiori a quelle di lavoro. (Ciclo Transcritico) Alta capacità volumetrica, Piccole perdite di carico. Punto Critico(31℃) Curve Isoterme Pressure [MPa] ● CO2 Punto critico ● R410A 72℃ R407C 86℃ R134a 101℃ HFCs R404A 72℃ Enthalpy (kJ/kg)Punto 2 La CO2 (R744) è caratterizzata da alti valori di pressione e di densità anche a bassa temperatura ambiente come -20℃.  Alte performance della pompa di calore anche nel Nord Europa.
  • 93. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” LE RAGIONI DELLA BONTÀ DELLA CO2 PER LA POMPA DI CALORE. Punto 3 Essendo un ciclo transcritico, l’acqua viene riscaldata in modo efficiente. HFC CO2 Ref. IN Ref. IN 90℃ Temp. Condensazione Temp. del refrigerante 65℃ Acqua OUT Una differenza di Acqua OUT tempertura maggiore determina un’efficienza Ref. OUT Acqua migliore. Ref. OUT Acqua IN Acqua Acqua IN Anche la temperatura d’ingresso influenza molto l’efficienza del sistema. Punto 4Oltre alle proprietà derivanti dalla mancata condensazione, la CO2 presenta un ottimotrasferimento termico. → migliore efficienza della pompa di calore e anche produzione di acqua calda(90℃).
  • 94. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” L’IMPORTANZA DELLA TEMPERATURA INGRESSO GAS COOLER PER LA CO2Quando si opera con i tradizionalirefrigeranti a ciclo subcritico l’elementoche maggiormente influenza il COP è latemperatura in uscita dell’acqua; essainfluisce direttamente sulla pressione dicondensazione e quindi sul lavoro delcompressore che viene ridotto oincrementato.Operando con ciclo transcritico invece,l’elemento che maggiormente influenza ilcoefficiente di performance del ciclo è latemperatura dell’acqua in ingresso al gascooler. La cosa è ben visibile in figura:all’aumentare della temperatura dell’acquain ingresso si riduce il calore cedutodall’anidride carbonica mentre il lavoro dicompressione rimane costante, causandouna graduale riduzione del COP.Nel settore residenziale la produzione di acqua calda sanitaria mediante pompa di calore avviene con accumulo,in quanto l’energia primaria richiesta per produzione istantanea sarebbe nettamente superiore alla potenzaelettrica disponibile al contatore. Tuttavia, all’aumentare della temperatura dell’acqua nel serbatoio si ha unariduzione importante dell’efficienza della macchina.
  • 95. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CONTAINER F92: Pompa di calore acqua – acqua polivalente ad R744 (CO2)Limpianto AI.CO.WA. (AIr conditioning with HP CO2 water-WAter) è statorealizzato al fine di caratterizzare una pompa di calore acqua-acqua che utilizza laCO2 (R744) come refrigerante. SERBATOI DI ACCUMULO CONTAINERUTA DRY COOLER SCAMBIATORI DI CALORE POMPA DI CALORE
  • 96. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CONTAINER F92: Pompa di calore acqua – acqua polivalente ad R744 (CO2) Impianto a Pompa di calore a CO2 (R744) UTA POMPA DI CALORE
  • 97. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CONTAINER F92: Pompa di calore acqua – acqua polivalente ad R744 (CO2)Layout impianto sperimentale AICOWA (AIr COnditionig with heat pump WAter-water)Prototipo Pompa di calore elettrica polivalente a CO2 (R744) Impianto a Pompa di calore a CO2 (R744)
  • 98. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CONTAINER F92: Pompa di calore acqua – acqua polivalente ad R744 (CO2) DATI TECNICI: - P tot = 2,6 [kW]; - P frig = 2,31 [kWf]; - P term = 3,49 [kWth]; - P el = 60 [W]; - Q aria = 520 [m3/h]; - Q acqua = 430 [m3/h].
  • 99. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CONTAINER F92: Pompa di calore acqua – acqua polivalente ad R744 (CO2)  Tre compressori semiermetici disposti in parallelo di cui Alta pressione quello ausiliario con inverter Media pressione  Valvola di Bassa pressione laminazione principale  Valvola di laminazione secondaria Temperatura dell’acqua in ingresso al gas-cooler Accensione dei soli due < 35°C compressori disposti sul ramo di bassa pressione Accensione anche del terzo > 35°C compressore ausiliario disposto sul ramo di media pressione
  • 100. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CONTAINER F92: Pompa di calore acqua – acqua polivalente ad R744 (CO2)RILIEVO DATI SPERIMENTALI ACQUISIZIONI LATO CO2 ACQUISIZIONI LATO ACQUA
  • 101. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CONTAINER F92: pompa di calore acqua – acqua polivalente ad R744 (CO2)CAMPAGNA DI MONITORAGGIO INVERNALE: CAMPAGNA DI MONITORAGGIO ESTIVA: Andamento del COP in funzione della temperatura Andamento dell’EER in funzione della temperatura dell’acqua in ingresso al GC dell’acqua in ingresso al GC (Funzionamento invernale) (Funzionamento Estivo)
  • 102. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”CONTAINER F92: pompa di calore acqua – acqua polivalente ad R744 (CO2)CICLO A MASSIMO = COP (2,77) Punto T,ENT, T,ACCUM, T,USC, FLUX,PDC, Time T,ENT,FRED, Temperature Pressure Density Enthalpy Entropy del CALD, Descrizione CALD (kg/m³) CALD, CALD [h:min] PDC [°C] (°C) (MPa) (kJ/kg) (kJ/kgK) ciclo PDC [°C] [°C] PDC[°C] [m3/h] 08:30 32,7 6,4 28,8 39 2,9 1 Aspirazione compressori HP-LP 3,5200 83,307 457,05 1,9369 17,200 2 Mandata compressori 81,583 7,9400 156,91 494,63 1,9369 3 Uscita Gas Cooler 33,000 7,9400 601,14 307,93 1,3505 4 Uscita surriscaldatore HP 25,700 7,9400 766,40 265,89 1,2119 Uscita valvola di laminazione 5 0,37647 3,5200 274,97 265,89 1,2408 principale Uscita Evaporatore 6 (Ingresso surriscaldatore HP) 0,37647 3,5200 103,58 418,86 1,80
  • 103. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”Polo Direzionale De Cecco - PESCARA (Arch. Massimiliano Fuksas): Anno 2005N°4 Gruppi frigo polivalenti:Marca: CLIMAVENETA; mod. ERACS-Q_2462; R134a; 2 ScrewPRESTAZIONI IN RECUPERO TOTALE:Pt = 740,3 kWt – H2O 45-40 °C;Pf= 576,9 kWf – H2O 7-12°C;Pel assorbita compressori = 167,9 kWel;Test estate=36°C; Test inverno=0°C;
  • 104. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”Polo Direzionale De Cecco - PESCARA (Arch. Massimiliano Fuksas): Anno 2005 Piano Primo Piano Decimo Pannello di controllo Gruppi Frigo: MANAGER 3000
  • 105. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”EDIFICIO F76: pompa di calore aria – aria tipo Roof Top ad R744 (CO2) Il roof top è installato a servizio dell’edificio F76, avente superficie complessiva pari a S=215 m2, Pompa di calore a CO2 (R744): CIRCUITOgarantendo sia il comfort termoigrometrico invernale FRIGORIFEROed estivo che il corretto ricambio d’aria all’interno dei 10 uffici presenti nell’edificio.
  • 106. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”EDIFICIO F76: pompa di calore aria – aria tipo Roof Top ad R744 (CO2) FUNZIONAMENTO ESTIVO (temperatura esterna +35°C) -Capacità frigorifera 38,5 kWf con aria in +27°C / out +16°C -Lato condensatore: aria in +35°C / out +50°CFUNZIONAMENTO INVERNALE (temperatura esterna +5°C)-Capacità termica 36,3 kWt con aria in +16°C / out +34°C-Lato evaporatore: aria in +2°C / out -2°C
  • 107. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”EDIFICIO F76: Sistema di regolazione e monitoraggio dell’impianto
  • 108. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” CASE STUDIESEDIFICIO F76: pompa di calore aria – aria tipo Roof Top ad R744 (CO2) DEFINITION: Risultati delle simulazioni del prototipo ENEA. Pt=40 kW
  • 109. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”EDIFICIO F76: Test preliminari di funzionamentoTest 1 con Tmiscela = 16⁰C: lato CO2 8,8°C 93 bar 42°C 37 bar 47°C 11,7°C
  • 110. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”EDIFICIO F76: Test preliminari di funzionamentoTest 1 con Tmiscela = 16⁰C : lato aria 17,0 Portata:1.640 m3/h % 100 % 100 Tmandata:52⁰C Tmiscela:16,0⁰C URmiscela:4,7% URmiscela:44%
  • 111. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”EDIFICIO F76: Test preliminari di funzionamentoTest 2 con Tmiscela = 18⁰C : lato CO2 6,5°C 93 bar 36°C 35 bar 39°C 1,0°C
  • 112. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”EDIFICIO F76: Test preliminari di funzionamentoTest 2 con Tmiscela = 18⁰C : lato aria 18,45 Portata:4.837 m3/h % 100 % 100 Tmandata:33⁰C Tmiscela:18,0⁰C URmiscela:23% URmiscela:46%
  • 113. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”EDIFICIO F76: Test preliminari di funzionamentoTest 3 con Tmiscela = 20⁰C : lato CO2 10,6°C 93 bar 42°C 39 bar 47°C 11,6°C
  • 114. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”EDIFICIO F76: Test preliminari di funzionamentoTest 3 con Tmiscela = 20⁰C : lato aria 17,0 Portata:1.817 m3/h % 100 % 100 Tmandata:51⁰C Tmiscela:20,0⁰C URmiscela:7% URmiscela:42%
  • 115. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”Pompa di calore ad R744 (CO2) per produzione di A.C.S. Facility di prova Impianto Pa.CO2 (PAsteurization with CO2 ) EVAPORATORE
  • 116. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”Pompa di calore ad R744 (CO2) per produzione di A.C.S. con accumuloRispetto alla configurazione standard (E1 pompa di calore) si registra per E2 una riduzione dei consumi compresa tra il 27% e il 32%mentre un accorciamento dei tempi di processo mediamente del 55 - 57%.Di certo ancora più marcate risultano le differenze con le prove di riscaldamento a mezzo resistenze elettriche (E1 Pastomaster) rispettoalle quali il funzionamento della pompa di calore in versione “modificata” fa registrare consumi più bassi di oltre il 65% a fronte di unnon eccessivo allungamento dei tempi, stimato nell’ordine del 30 % (circa 15 min).
  • 117. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”Pompa di calore ad R744 (CO2) per produzione di A.C.S. istantaneaRisultati sperimentali per un ciclo da 5 kW doppio-stadio con sotto-raffreddamento1
  • 118. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”Pompa di calore ad R744 (CO2) per produzione di A.C.S. istantaneaRisultati sperimentali per un ciclo da 5 kW doppio-stadio con sotto-raffreddamento1
  • 119. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”Pompa di calore ad R744 (CO2) per produzione di A.C.S. istantaneaRisultati sperimentali per un ciclo da 5 kW doppio-stadio con sotto-raffreddamento1
  • 120. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”Caratteristiche del compressore a CO2 della SanyoFunzionamento per applicazioni di riscaldamento. Alta Bassa pressione Motore Cassa pressione Secondo stadio Pressione interna intermedia Primo stadio
  • 121. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione”Caratteristiche del compressore a CO2 della SanyoFunzionamento per applicazioni di riscaldamento. Alta Bassapressione Motore Cassa pressione Riscaldare l’acqua senza condensazione Pressione (MPa) Pressione Il secondo stadio interna di compressione determina un altointermedia rendimento isoentropico ed un alta affidabilità. Entalpia(kJ/kg)
  • 122. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” La forza della CO2 per il Nord Europa Innovativo sistema per evitare il congelamento Uscita acqua Ingresso acquar della batteria esternaSistema d’accumulo Valvola d’espansione Scambiatore di calore Flusso d’aria Aria-gas Pompa di calore Scambiatore di calore gas- Air acqua da riscaldare Bassa Pressione Gas Compressore Air Accumulator Alta Pressione Gas caldo *Sezione trasversale: Diagramma nella parte terminale dell’evaporatore Reale effetto dell’evaporatore Un flusso speciale di refrigerante è stato adottato per impedire che lo scambiatore di calore ghiacci senza arrestare il ciclo. (Nessun riscaldamento, nessuna bisogno di effettuare un ciclo inverso)
  • 123. “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” Risultati delle simulazioni con il sistema di sbrinamento innovativoConfronto termodinamico di una soluzione con e di una senza sezione di preriscaldo dell ’ aria con uncompressore.COP vs Tw,out con efficienza del pre-riscaldatore del 50% e senza pre-riscaldatore per diversi (-10 °C, 0 °C, +10°C) valori di Tamb e per Tw,in = 15 °C R744
  • 124. “Efficienza energetica ed Uso di fonti rinnovabili”RIFERIMENTI:- Diagnosi e certificazione energetica degli edifici. Corso Avanzato UNI-TS 11300:4 Ing. Laurent Socal- Pompe di calore Prof. Renato Lazzarin- Gli impianti a pompa di calore: cosa cambia alla luce del D.Lgs. 28/11 Ing. Michele Vio- Speciale tecnico CO.AER maggio 2012- Efficienza è ricchezza Luca Marchisio- Messa in funzione, analisi sperimentale e caratterizzazione della pompa di calore a CO2 N. Calabrese, G. Oliveti, V. Marinelli, R. Mastrullo, A.W. Mauro- Progettazione costruttiva di un prototipo di pompa di calore a CO2 (R744) invertibile del tipo aria-aria e realizzazione della facility di prova N. Calabrese, R. Mastrullo, A.W. Mauro- Realizzazione di un prototipo di macchina frigorifera caldo/freddo dedicata al settore alimentare G. Boccardi, N. Calabrese, L. Saraceno, R. Trinchieri- Sanyo CO2 Technologies Kjell Lundén
  • 125. “Climatizzazione con fonti rinnovabili”Le nostre attività di ricerca e sviluppo: Grazie per l’attenzione http://www.climatizzazioneconfontirinnovabili.enea.it/