Metodi di prova, valutazione a carico parziale e calcolo del rendimento stagionale alla luce della recente normativa

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1 CENTRALI FRIGORIFERE NUOVE TECNOLOGIE E RISPARMIO ENERGETICO Università degli Studi di Bergamo, 10 ottobre 2013 Metodi di prova, valutazione a carico parziale e calcolo del rendimento stagionale alla luce della recente normativa Ing. Luca Alberto Piterà Segretario Tecnico AiCARR Relazione tra normativa e legislazione Schema Norme UNI e CEN DIRETTIVA EUROPEA 2010/31/EU OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 19 May 2010 on the energy performance of buildings (recast) 2 3

2 Energia Primaria direzione del calcolo (dalla richiesta alla fonte) emissione fabbisogno di energia distribuzione accumulo generazione direzione dell energia (dalla fonte alla richiesta) Energia finale (confini dell edificio) energia primaria 4 Prestazione energetica globale dell edificio (UNI EN 15603:2008 Prestazione energetica degli edifici Consumo energetico globale e definizione dei metodi di valutazione energetica ) La valutazione della prestazione energetica globale annuale degli edifici deve comprendere i seguenti usi finali: Riscaldamento e umidificazione; Raffrescamento e deumidificazione; Ventilazione e umidificazione; Acqua calda sanitaria; Illuminazione (opzionale per gli edifici); Altri servizi (opzionale). L energia fornita al sistema edificio-impianto può provenire da fonti diverse. I metodi di calcolo per aggregare il contributo di più fonti devono essere basati su: Energia Primaria; Emissioni di CO 2 ; Parametri definiti a livello nazionale. 5 Tipologia di valutazione energetica (UNI EN Prestazione energetica degli edifici Consumo energetico globale e definizione dei metodi di valutazione energetica ) Tipologia di valutazione energetica A1 A2 A3 nelle UNI/TS si considerano solo le valutazioni di calcolo (A1 A2 A3) 6 7

3 Struttura delle UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale. Pubblicata nel 2008, attualmente in revisione, l inchiesta pubblica è scaduta il 29 settembre Parte 2: Energia primaria e rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda per usi igienico-sanitari. Pubblicata nel 2008, l inchiesta pubblica è scaduta il 29 settembre 2013 con il titolo: Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. Parte 3: Energia primaria e rendimenti per la climatizzazione estiva. Pubblicata nel 2010, attualmente in revisione. Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e preparazione acqua calda sanitaria. Pubblicata nel La UNI/TS Scopo e campo di applicazione La fornisce gli strumenti per il calcolo del fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale e la produzione di acqua calda sanitaria in presenza di generatori termici non convenzionali, in particolare quelli che utilizzano fonti rinnovabili di energia. La TS considera le seguenti fonti rinnovabili di energia: per la produzione di energia termica utile: solare termico; biomasse; fonti aerauliche, geotermiche e idrauliche nel caso di pompe di calore per la quota considerata rinnovabile; per la produzione di energia elettrica: solare fotovoltaico. 9 Scopo e campo di applicazione Per quanto riguarda la generazione con processi diversi dalla combustione a fiamma la TS prende in considerazione: sistemi che convertono l'energia chimica di combustibili fossili per produzione combinata di energia elettrica ed energia termica (cogenerazione); sistemi che riqualificano energia termica a bassa temperatura in energia termica a più elevata temperatura mediante cicli termodinamici alimentati da energia elettrica o da combustibili fossili (pompe di calore); sistemi che impiegano energia termica utile derivante da generazione remota esterna al confine energetico dell'edificio (teleriscaldamento). 10 Il confine dell edificio 1 Utenza 9 Energia termica utile da rete 2 Accumulo 10 Energia termica utile asportata 3 Generatore 11 Sistema di dissipazione dell energia 4 Combustibile termica 5 Energia elettrica 12 Energia elettrica da cogenerazione 6 Energia degli ausiliari 13 Energia elettrica da fotovoltaico 7 Collettori solari termici 14 Rete elettrica 8 Pannelli fotovoltaici 15 Confine del sistema Il confine dell edificio è quello che comprende tutte le aree dell edificio nelle quali viene utilizzata o prodotta energia termica utile e/o energia elettrica. Può non coincidere con quello definito dall involucro dell edificio. Attraverso il confine dell edificio può transitare: energia fornita dall esterno con combustibili fossili (4) rete di teleriscaldamento (9) energia elettrica fornita da rete (5) energia termica utile (10) o energia elettrica autoprodotta all interno dell edificio (12) e (13) ed esportata all esterno 11

4 Fabbisogno di energia termica Pompe di calore altro sottosistema di generazione a.c.s. zona 1 zona erogazione distribuzione accumulo Fabbisogno netto di energia termica emissione regolazione distribuzione emissione regolazione distribuzione zona n emissione regolazione distribuzione punto di connessione tra i fabbisogni delle zone e di immissione dell energia termica utile proveniente dai sottosistemi di generazione solare combustibili fossili altro (pompa di calore, biomasse, ecc.) La UNI/TS definisce i dati d'ingresso e le modalità di calcolo per la determinazione: - del fabbisogno mensile dei vettori energetici dei sottosistemi di generazione con pompe di calore per riscaldamento e/o produzione di acqua calda sanitaria; - della quota di fabbisogno di energia utile della distribuzione a carico di sistemi di integrazione da calcolarsi con le pertinenti parti della UNI/TS. La specifica tecnica si applica a pompe di calore a compressione di vapore azionate da motore elettrico e a pompe di calore ad assorbimento. Fabbisogno lordo di energia termica Classificazione degli impianti Tipo di servizio e di fluido termovettore lato utenza La UNI TS classifica gli impianti che utilizzano PdC in funzione dei seguenti criteri: tipo di servizio e di fluido termovettore lato utenza; tipo di fonte energetica sfruttata (tipo di sorgente fredda); tipologia del sistema di generazione; tecnologia e vettori energetici impiegati. Si considerano i seguenti tipi di servizio: riscaldamento; acqua calda sanitaria; combinato riscaldamento/acqua calda sanitaria. Non viene trattato il raffrescamento. Rispetto al fluido termovettore impiegato nel circuito di distribuzione all utenza, gli impianti a pompa di calore possono essere: ad aria; ad acqua; a condensazione diretta (il fluido termovettore è lo stesso fluido refrigerante)

5 Tipo di fonte energetica sfruttata Tipologia del sistema di generazione Fonte di energia Tipologia della fonte di energia sfruttata Modalità di estrazione Aria esterna Rinnovabile aerotermica Raffreddamento e deumidificazione dell aria esterna Aria interna Non rinnovabile se proveniente da sistemi che impiegano combustibili fossili, esclusa l aria espulsa Raffreddamento e deumidificazione dell aria espulsa in sistemi di recupero Roccia Rinnovabile geotermica Raffreddamento del sottosuolo Terreno Rinnovabile geotermica Raffreddamento del sottosuolo Acqua di falda Rinnovabile geotermica Raffreddamento del sottosuolo Acqua di mare Rinnovabile idrotermica Raffreddamento acque superficiali Acqua di lago Rinnovabile idrotermica Raffreddamento acque superficiali Acqua di fiume Rinnovabile idrotermica Raffreddamento acque superficiali Gli impianti alimentati da pompa di calore possono essere: monovalenti quando tutto il fabbisogno termico stagionale è coperto dalla pompa di calore; bivalenti monoenergetici quando una quota del fabbisogno termico stagionale è coperto dalla pompa di calore ed una quota di integrazione è fornita da un generatore ausiliario che utilizza lo stesso vettore energetico della pompa di calore; bivalenti e bienergetici quando il fabbisogno termico stagionale è coperto dalla pompa di calore e da un generatore ausiliario che utilizza un vettore energetico diverso da quello utilizzato dalla pompa di calore. Acqua di risulta e liquami di Non rinnovabile Raffreddamento acque e/o liquami processi tecnologici di processo Liquami urbani Assimilabile a rinnovabile Raffreddamento liquami urbani Tecnologia e vettori energetici impiegati Generalità sul metodo di calcolo Gli impianti alimentati da pompa di calore possono adottare macchine: a compressione di vapore, azionate da un motore elettrico o a combustione; ad assorbimento o a adsorbimento, azionate termicamente tramite un fluido termovettore caldo o direttamente dalla combustione di un combustibile. Nei riguardi dei vettori energetici la UNI TS considera solo: Il metodo di calcolo descritto nella UNI/TS si basa sui seguenti dati: potenza termica utile erogata nominale e alle diverse possibili temperature di esercizio; il coefficiente di prestazione alla potenza nominale, COP o GUE o, in alternativa, la potenza nominale richiesta, alle diverse possibili temperature di esercizio; coefficiente correttivo del COP e del GUE ai carichi parziali. energia elettrica per le pompe di calore a compressione di vapore; combustibili gassosi e liquidi per le pompe di calore ad assorbimento a fuoco diretto

6 Generalità sul metodo di calcolo Temperatura bivalente: sorgente aria Per il calcolo dell energia riferita alle pompe di calore la UNI/TS richiede i seguenti dati: prestazioni a pieno carico (nominali, ossia a fattore di carico macchina, CR capacity ratio, pari a 1) in funzione delle temperature di sorgente fredda e pozzo caldo; prestazioni a carico parziale, cioè con Fattore di Carico Climatico PLR (Part Load Ratio) PLR diverso da 1, per le pompe di calore a compressione di vapore, alle stesse temperature di sorgente fredda e di pozzo caldo di cui al punto precedente, secondo le condizioni climatiche di riferimento Average (A), Warmer (W), Colder (C), definite dalla UNI EN 14825: 16 PLR e 16 des dove i pedici e e des si riferiscono alle condizioni rispettivamente rispettivamente esterna e di progetto prestazioni a fattore di carico climatico PLR diverso da 1 per le pompe di calore ad assorbimento dichiarate dal costruttore in accordo con la UNI EN In un sistema bivalente a pompa di calore, nel quale la richiesta termica dell utenza non viene esclusivamente soddisfatta dalla pompa di calore ma intervengono sistemi ausiliari di generazione, la temperatura bivalente q bival viene definita come la temperatura della sorgente fredda alla quale la pompa di calore funziona con fattore di carico CR = 1, cioè quando le condizioni termiche della sorgente fredda consentono di coprire la richiesta esclusivamente con la pompa di calore. Impianto a pompa di calore (riscaldamento di ambienti) 1 Carico termico dell impianto 2 Carico termico di progetto 3 Potenza termica della pompa di calore Temperatura bivalente CR = 1 CR = 1 Q PdC,out = Q richiesto Condizioni climatiche di riferimento La UNI EN definisce 3 condizioni climatiche di riferimento: Average (A), Warmer (W) and Colder (C) cui corrispondono 3 coppie di temperature, di progetto, q des, e interna: Average : condizioni di temperatura a bulbo secco -10 C temperatura esterna e 20 C interna; Colder : condizioni di temperatura a bulbo secco -22 C temperatura esterna e 20 C interna; Warmer : condizioni di temperatura a bulbo secco +2 C temperatura esterna e 20 C interna. 3 temperatura bivalenti, q bival : per la stagione di riscaldamento in condizioni Average la temperatura a bulbo secco bivalente è pari a +2 C o minore; per la stagione di riscaldamento in condizioni Colder la temperatura a bulbo secco bivalente è pari a -7 C o minore; per la stagione di riscaldamento in condizioni Warmer la temperatura a bulbo secco bivalente è pari a +7 C o minore. Condizioni climatiche di riferimento PdC ARIA-ARIA Modalità riscaldamento A Rapporto di carico parziale Rapporto di carico parziale Temperatura di bulbo secco (bulbo umido) dell aria all esterno Temperatura di bulbo secco dell aria all interno [%] [ C] [ C] A (-7-16)/(q prog,h -16) 88-7 (-8) 20 B (+2-16)/(q prog,h -16) 54 2 (1) 20 C (+7-16)/(q prog,h -16) 35 7 (6) 20 D (+12-16)/(q prog,h -16) (11) 20 E (TOL 16)/ (q prog,h -16) TOL 20 F (q bival 16)/ (q prog,h -16) q bival 20 Condizioni di carico parziale per il calcolo dei valori di SCOP di riferimento, SCOP on di riferimento, SCOP net di riferimento per unità aria-aria nella stagione di riscaldamento nella condizione climatica Warmer (W). SCOP = Seasonal Coefficient of Performance

7 Condizioni climatiche di riferimento Condizioni climatiche di riferimento PdC ARIA-ARIA Modalità riscaldamento PdC ARIA-ARIA Modalità riscaldamento Rapporto di carico parziale W A Non applicabile Rapporto di carico parziale Temperatura di bulbo secco (bulbo umido) dell aria all esterno Temperatura di bulbo secco dell aria all interno [%] [ C] [ C] B (+2-16)/(T prog,h -16) (1) 20 C (+7-16)/(T prog,h -16) 64 7 (6) 20 D (+12-16)/(T prog,h -16) (11) 20 E (TOL 16)/ (T prog,h -16) TOL 20 F (T bival 16)/ (T prog,h -16) T bival 20 C Rapporto di carico parziale Rapporto di carico parziale Temperatura di bulbo secco (bulbo umido) dell aria all esterno Temperatura di bulbo secco dell aria all interno [%] [ C] [ C] A (-7-16)/(q prog,h -16) 61-7 (-8) 20 B (+2-16)/(q prog,h -16) 37 2 (1) 20 C (+7-16)/(q prog,h -16) 24 7 (6) 20 D (+12-16)/(q prog,h -16) (11) 20 E (TOL 16)/ (q prog,h -16) TOL 20 F (q bival 16)/ (q prog,h -16) q bival 20 Condizioni di carico parziale per il calcolo dei valori di SCOP di riferimento, SCOP on di riferimento, SCOP net di riferimento per unità aria-aria nella stagione di riscaldamento nella condizione climatica Warmer (W). SCOP = Seasonal Coefficient of Performance. Condizioni di carico parziale per il calcolo dei valori di SCOP di riferimento, SCOP on di riferimento, SCOP net di riferimento per unità aria-aria nella stagione di riscaldamento nella condizione climatica Colder (C). SCOP = Seasonal Coefficient of Performance Condizioni climatiche di riferimento Condizioni climatiche di riferimento Condizioni di riferimento fornite dalla UNI/TS per i dati prestazionali forniti dal costruttore. Pompe di calore per solo riscaldamento o funzionamento combinato. Condizioni di riferimento previste dalla UNI/TS per i dati prestazionali forniti dal costruttore. Pompe di calore per sola produzione di ACS Sorgente fredda Temperatura della sorgente fredda Temperatura del pozzo caldo 1 (riscaldamento ad aria) Temperatura del pozzo caldo 2 (riscaldamento idronico) Temperatura del pozzo caldo 3 (produzione ACS) Aria Temperatura della sorgente fredda (aria) Temperatura del pozzo caldo 1 (produzione ACS) Sola produzione ACS Per almeno una delle temperature indicate. Altri dati suggeriti: 45 C, 65 C. Acqua Terreno/roccia Temperatura di ripresa. 2 Per almeno una delle temperature indicate. Altri dati suggeriti: 25 C, 65 C. 3 Per almeno una delle temperature indicate

8 Prestazioni a pieno carico a condizioni diverse Rendimento di secondo principio Per le pompe di calore elettriche, il COP massimo teorico è dato dalla relazione: Nel caso di pompe di calore a compressione di vapore ad azionamento elettrico e di pompe di calore ad assorbimento, la determinazione delle prestazioni a pieno carico in condizioni diverse da quelle dichiarate si effettua con interpolazione lineare tra i dati dichiarati o con ricorso al rendimento di secondo principio. COP c 273, 2 dove: q f = temperatura della sorgente fredda; q c = temperatura del pozzo caldo (mandata della pompa di calore). max c f Per le pompe di calore a compressione di vapore azionate con motore endotermico, il calcolo del GUE a pieno carico per valori di temperature di sorgente fredda e di pozzo caldo diverse da quelle cui fanno riferimento i dati diciarati dal costruttore si effettua per interpolazione lineare fra i valori forniti. Rendimento di secondo principio: COP II COP max COP c f COP c 273, 2 c 273, 2 c f Esempio Pompa di calore Aria-Acqua di cui vengono fornite le seguenti condizioni: Correzione in base alla temperatura della sorgente fredda/pozzo caldo f c 35 C COP 1 3,6 4,5 5,4 6,5 DC 1 [kw] 8,8 10,2 12,0 13,6 c 45 C COP 2 3 3,6 4,1 4,8 DC 2 [kw] 7,8 9,3 11,2 13,2 f II,@35 0,49 0,48 0,49 0,49 II,@45 0,49 0,49 0,50 0,50 Dati forniti dal costruttore Rendimento di secondo principio calcolato partendo dai dati del costruttore DC = potenza termica dichiarata (potenza termica massima della pompa di calore nelle condizioni di funzionamento specificate dal costruttore) l valori del COP e quelli del GUE per temperature della sorgente fredda/ pozzo caldo diverse da quelle per le quali sono stati forniti i dati dal costruttore (a parità di temperatura del pozzo caldo) si calcolano come segue: all'interno del campo di dati fornito dal costruttore: per interpolazione lineare tra i valori del rendimento di secondo principio calcolati a partire dai dati forniti, in funzione della temperatura della sorgente fredda/ pozzo caldo; al di fuori del campo di dati fornito dal costruttore, con scostamento massimo di 5 K: a partire dal valore del rendimento di secondo principio calcolato con i dati forniti dal costruttore più vicini al caso reale

9 Esempio: variazione della temperatura del pozzo caldo Per interpolazione si calcolano DC e COP in condizioni di pieno carico, DC e COP, per una temperatura del pozzo caldo (di mandata) di 38, 40 e 42 C: f c 38 C COP 3,4 4,2 4,9 5,9 DC [kw] 8,5 9,9 11,8 13,5 f c 40 C COP 3,3 4,05 4,75 5,65 DC [kw] 8,3 9,75 11,6 13,4 f c 42 C COP 3,2 3,87 4,49 5,31 DC [kw] 8,1 9,57 11,5 13,3 CR < 1 La condizione a carico ridotto si ha quando CR risulta minore di 1, ossia quando il carico applicato è minore della potenza massima che la pompa di calore può fornire. In questo caso il COP e il GUE variano e per determinare le prestazioni della pompa di calore deve essere usato un fattore correttivo, il cui valore può essere stabilito: in base ad una elaborazione di dati forniti dal costruttore; in base a modelli di calcolo di default quando tali dati non siano forniti. DC = potenza termica utile a pieno carico, cui corrisponde COP Procedura di calcolo Calcolo di CR a carico ridotto (CR < 1) a partire dai dati forniti dal costruttore Per il calcolo sono richiesti (UNI EN 14825, condizioni climatiche A Average ) i seguenti dati: temperatura di progetto: - 10 C PLR per le temperature di riferimento -7 (A), 2 (B), +7(C), +12 (D) temperatura bivalente considerata (rif. -7) e potenza a pieno carico alla temperatura bivalente DC e COP alle 4 temperature (A), (B), (C), (D). Il fattore di correzione del COP determinato in funzione del fattore di carico CR con il metodo qui descritto è indipendente dalla temperatura di annullamento del carico, qui assunta pari a 16 C, in quanto dipende solo dal fattore di carico CR e quindi può essere applicato in tutte le condizioni di funzionamento nel calcolo secondo UNI/TS

10 Procedura di calcolo Esempio - Procedura di calcolo Temperatura di riferimento [ C] A q bival B C D PLR (q des = -10 C) [%] Temperatura di riferimento [ C] A q bival B C D PLR (q des = -10 C) [%] DC DC A = DC bival DC B DC C DC D DC 8,8 10,2 12,0 13,6 CR > 1 1 (0,54 P des )/DC B (0,54 P des )/DC C (0,54 P des )/DC D COP a pieno carico COP A COP B COP C COP D P prog,h 9,95 CR > 1 1,00 0,53 0,29 0,11 COP a pieno carico 3,6 2,54 3,78 4,3 COP a carico parziale COP A COP B COP C COP D COP a carico parziale 3,6 3,97 4,44 5,06 fp fattore correttivo 1 COP A / COP A COP B / COP B COP C / COP C COP D / COP D f p fattore correttivo 1 1 0,88 0,82 0, Calcolo di CR a CARICO RIDOTTO in base a modelli di calcolo di default quando non si dispone dei dati forniti dal costruttore Calcolo di CR a carico ridotto in base a modelli di calcolo di default quando non si dispone dei dati forniti dal costruttore In questo caso si procede nel modo seguente: Pompe di calore aria/acqua, antigelo/acqua, acqua/acqua 1. Per le pompe di calore a potenza fissa con funzionamento on/off si utilizzano le equazioni previste dalla UNI EN 14825: COP A,B,C,D COPDC CR 1 C CR C c c Pompe di calore aria/aria, antigelo/aria, acqua/aria COP A,B,C,D COP 1 C dove: COP A,B,C,D = COP nelle condizioni (A), (B), (C) e (D); COP DC = COP a pieno carico dichiarato nelle condizioni di temperatura a cui sono riferite le prestazioni a carico parziale; C d = fattore di correzione dichiarato. Se non noto, si assume pari a 0,25. DC d dove: COP A,B,C,D = COP nelle condizioni (A), (B), (C) e (D); COP DC = COP a pieno carico dichiarato nelle condizioni di temperatura a cui sono riferite le prestazioni a carico parziale; C c = fattore di correzione dichiarato. Se non noto, si assume pari a 0,9; CR = fattore di carico macchina (capacity ratio). Nota AiCARR: L equazione contiene un palese errore al denominatore, dove C c rappresenta un coefficiente di peso. L equazione corretta è: COPDC CR COPA,B,C,D 1 C CRC c c 38 39

11 Calcolo di CR a carico ridotto in base a modelli di calcolo di default quando non si dispone dei dati forniti dal costruttore Procedura di calcolo A B C D q bival 2. Per le pompe di calore con parzializzazione a gradini come definite dalla UNI EN si utilizzano le stesse equazioni viste in precedenza e con le modalità specificate nella UNI EN Per le pompe di calore a potenza variabile in mancanza dei dati previsti dalla UNI EN si assume un coefficiente correttivo pari a 1 sino al fattore di carico CR = 0,5 (o sino al valore minimo di modulazione se questo è diverso da 0,5). Al di sotto di tale valore di CR si procede come al punto 1. Temperatura di riferimento [ C] -10 C -7 C 2 C 7 C 12 C PLR (q des = - 10 C) [%] Potenza DC a pieno carico 8,8 10,2 12,0 13,6 P design,h 9,95 CR >1 1,00 0,53 0,29 0,11 COP a pieno carico 3,6 4,5 5,40 6,50 COP a carico parziale ar/ac br/ac ac/ac 3,6 2,48 1,67 0,80 Fattore correttivo f p 1 1 0,55 0,31 0,12 COP a carico parziale ar/ac br/ac ac/ac 3,6 4,13 4,33 3,63 da STD ASHRAE 116 e UNI EN Fattore correttivo f p da STD ASHRAE 116 e UNI EN ,92 0,8 0, Dati per il calcolo Intervallo di calcolo La procedura di calcolo del fabbisogno dei vettori energetici dei sottosistemi di generazione con pompe di calore per riscaldamento e/o produzione di acqua calda sanitaria richiede la definizione dei seguenti dati: intervallo di calcolo; temperatura della sorgente fredda nell'intervallo di calcolo; temperatura del pozzo caldo nell'intervallo di calcolo; fabbisogno di energia termica utile nell'intervallo di calcolo; potenza termica utile massima della pompa di calore nell'intervallo di calcolo; fattore di carico della pompa di calore; ausiliari elettrici. L intervallo di calcolo assunto dalla UNI/TS è il mese. Nei casi in cui un'unica coppia di temperature della sorgente fredda e del pozzo caldo medie sull'intero intervallo di calcolo non sia adeguata per effettuare una valutazione sufficientemente corretta, il periodo di calcolo viene suddiviso in intervalli di durata minore, definiti bin

12 Intervallo di calcolo Intervallo di calcolo: il metodo bin Bin mensili Bin mensili Sorgente fredda Pozzo caldo Aria 1 Acqua a temperatura costante 2 Acqua a temperatura variabile 2 Aria esterna Bin mensili 3 Aria interna (recupero) a temperatura Bin Bin mensili Bin mensili dipendente dalle condizioni climatiche mensili Aria interna (recupero) a temperatura Mese Mese Mese indipendente dalle condizioni climatiche Terreno/roccia climaticamente perturbato Mese Mese Mese Terreno/roccia climaticamente non perturbato Mese Mese Mese Acqua di mare, fiume, lago Mese Mese Mese Il metodo bin, utilizzato per tener conto della variabilità della temperatura esterna, consente di calcolare il fabbisogno di energia tenendo conto della distribuzione oraria di tale temperatura. Ciascun bin rappresenta un intervallo di temperatura di ampiezza bin pari a 1 K ed è centrato sul valore di temperatura media nell intervallo, considerato intero. I valori estremi dell intervallo sono dati dalle relazioni: Acqua di risulta e liquami dei processi Mese Mese Mese tecnologici Liquami urbani Mese Mese Mese 1 Si assume che la temperatura sia costante e pari a quella ambiente di set point 2 La temperatura costante o variabile è riferita alla temperatura del fluido termovettore nel generatore di calore durante l'intervallo di calcolo considerato. Per esempio, la temperatura è costante nel caso di generatore di calore che alimenta la rete a temperatura variabile con una valvola miscelatrice, mentre è variabile nel caso in cui il generatore alimenti direttamente la rete a temperatura scorrevole. Generalmente la temperatura variabile si ha solo nel caso di riscaldamento. 3 l bin mensili sono riferiti alle temperature dell'aria esterna. bin,min = bin - bin /2 = bin 0,5 bin,max = bin + bin /2= bin + 0, Intervallo di calcolo: il metodo bin Intervallo di calcolo: il metodo bin La ripartizione in bin si può applicare: all'intervallo di calcolo stagionale (solo per valutazioni su base annua generalmente finalizzate per determinare le prestazioni di una determinata pompa di calore in particolari condizioni di esercizio, per esempio come nella UNI EN per il calcolo del coefficiente di prestazione medio stagionale SCOP); all'intervallo di calcolo mensile (il COP medio stagionale può essere calcolato in base ai COP medi mensili come specificato nella UNI EN 14825). Si ricorre ai bin mensili: per la determinazione delle temperature di alcune sorgenti fredde; per la determinazione della temperatura del pozzo caldo se questa è variabile anche quando la temperatura della sorgente fredda sia assunta costante nel mese

13 Valutazioni di calcolo fabbisogno di energia termica utile nell intervallo di calcolo Valutazioni di calcolo fattore di carico Nel caso in cui la sorgente fredda sia aria, va applicato il bin method. La procedura è la seguente: si definiscono i Gradi/Ora, GH bin,mese, in riferimento alla durata totale di attivazione dell impianto, scartando i bin a temperatura maggiore di q H,off. GH bin,mese t bin,mese,on si calcola l energia richiesta per il riscaldamento all uscita della pompa di calore per ciascun bin: GHbin,mese QH,hp,out,bin QH,hp,out GH H,off bin,mese bin Il fattore di carico è dato dal rapporto tra la potenza termica richiesta per il riscaldamento nel bin e la potenza massima della pompa di calore per le temperature dell intervallo di calcolo: FCH,hp,th H,hp,out,bin bin,max,h si calcola la potenza richiesta per il riscaldamento all uscita della pompa di calore per ciascun bin: QH,hp,out,bin H,hp,out,bin t bin,mese,h Pompe di calore: esempio Pompe di calore Si supponga di trovarsi a Milano con le seguenti ipotesi progettuali q bival -5 C q H,off 16 C P prog,h 8,69 kw Q H,hp,out kwh Calcoli: Andamento di tipo lineare tra le temperature di 16 e -5 C interpolazione bin da 3 a bin, giorno 0 1, , ,5 149 GH bin, mese , P edificio 8,69 8,28 7,86 7,45 7,04 6,62 6,21 5,79 0,41 0 DC' 8,69 8,95 9,22 9,48 9,74 10,00 10,26 10,52 13,93 14,19 CR 1,00 0,92 0,85 0,79 0,72 0,66 0,60 0,55 0,03 0,00 COP' 3,50 3,63 3,76 3,89 4,01 4,14 4,27 4,39 6,05 6,18 Fp 1,00 0,98 0,96 0,95 0,93 0,92 0,90 0,89 0,76 0,75 COP 3,50 3,56 3,62 3,68 3,73 3,79 3,85 3,90 4,58 4,63 Q H,hp,out,bin 0,00 24,32 292,69 503,49 634,02 752,39 985, ,35 113,10 0, H,hpout,bin 0,00 16,22 15,40 14,59 13,78 12,97 12,16 11,35 0,81 0,00 Q H,hp,el,bin 0 6,83 80,85 136,91 169,78 198,50 256,14 392,82 24,68 0, SPF 4,

14 GRAZIE PER L ATTENZIONE Ing. Luca A. Piterà - Segretario Tecnico AiCARR lucapitera@aicarr.org