L accumulatore combinato impiegato per il calore solare e le pompe di calore. Michel Haller, Robert Haberl, Daniel Philippen

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1 L accumulatore combinato impiegato per il calore solare e le pompe di calore Michel Haller, Robert Haberl, Daniel Philippen

2 Visione di insieme I vantaggi della combinazione di pompa di calore e calore solare I vantaggi dell accumulatore combinato Evitare le perdite di calore Effetto camino / Circolazione per forza di gravità / Circolazione monotubo Collegamento corretto al sistema Soprattutto in combinazione con le pompe di calore! 2

3 Combinazione di pompa di calore e calore solare La misura dell efficienza energetica è rappresentata dal rapporto tra fornitura di calore [kwh] e consumo di corrente [kwh] nel corso di un intero anno Pompa di calore: SPF di circa SPF = fattore di rendimento stagionale corrente elettrica Ambiente Pompa di calore Calore corrente elettrica Impianto solare: Fattore di circa Sole Collettore solare Calore Ma: il 100% di riscaldamento solare è connesso a costi elevati Pertanto: 100% di solare in estate, solare parziale in primavera, autunno e inverno Il resto (molto cospicuo) è garantito dalla pompa di calore 3

4 SPF SPF of del the sistema system [-] Aumento del fattore di rendimento del sistema grazie al calore solare Esempio di una casa unifamiliare con pompa di calore aria/acqua (Q RdL = 8100 kwh/a, Q AC = 2100 kwh/a) Attenzione: i risultati variano notevolmente in presenza di carichi e/o climi diversi senza solare / solo PdC collector Superficie area del [m2] collettore [m 2 ] 4

5 I vantaggi dell accumulatore combinato Acqua calda Accumulatore Acqua calda Aria Accumul atore Aria M M Acqua fredda Riscaldamento di locali Acqua fredda Riscaldamento di locali Sistema con accumulatore combinato Sistema a due accumulatori I vantaggi dell accumulatore combinato - Miglior rapporto superficie / volume - Installazione più semplice (un solo accumulatore, meno tubazioni da installare) - Minori superfici d appoggio rispetto a due accumulatori 5

6 Opzioni per il riscaldamento dell acqua sanitaria con l accumulatore combinato Scambiatore di calore interno Serbatoio nel serbatoio Modulo esterno per l acqua fresca Zona acqua calda C AC Zona riscaldamento di locali C Preriscaldamento acqua calda C AF 6

7 L accumulatore di calore in generale: evitare le perdite di calore Isolamento privo di lacune e ben aderente (nessun effetto camino) Collettori Acqua calda 60 C 15 m Impedimento della circolazione per forza di gravità nel circuito solare e nel circuito del generatore di calore (valvola di ritenuta) 20 C Sifonatura dei collegamenti dell accumulatore per impedire la circolazione monotubo Acqua fredda 6 x senza sifone = 50% di perdita di calore in più Senza sifone 7 Con sifone

8 Raccomandazione SIA 385/1 prevenzione delle perdite nei condotti Sifonata direttamente sull accumulatore AC... o dopo la traversa di distribuzione AC nessuna sifonatura EC AF AF AF SIA 385/1, valida dal 1 maggio 2011: impianti per l acqua calda negli edifici 8

9 COP Stratification Collegamento / brassage delle pompe di calore T Quelle-Senke [K] Il fattore di rendimento della pompa di calore è tanto migliore, quanto minore è la temperatura di abbassamento (circuito di riscaldamento, acqua calda) e, rispettivamente, quanto maggiore è la temperatura della sorgente 1 K 2-3%!!! 1 K in più di temperatura di abbassamento -> 2-3% di riduzione del fattore di rendimento (fabbisogno di corrente rispettivamente maggiore del 2-3%) Evitare processi di miscelazione e gli scambiatori di calore supplementari! S irr S irr 9

10 Stratification Cause del mescolamento / brassage 1. Efficienza die stratificazione 2. Raccordo idraulico PdC AC accumulatore Pompa di calore: aria/acqua o salamoia/acqua Tac air M collettori Trdl M riscaldamento Tsol 10

11 Parete Stratificazione dell accumulatore / Miscelazione dell accumulatore Accumulatore 1. conduzione di calore e diffusione eff 2. «plume entrainment» 3. «inlet jet mixing» Le pompe di calore funzionano con FLUSSI IN VOLUME ELEVATI! (1500 l/h rispetto a 500 l/h per le caldaie a gasolio o a gas) 11

12 Disturbo della zona acqua calda con 1800 l/ora sul collegamento di 5 cm al centro dell accumulatore senza stabilizzazione del flusso con stabilizzazione del flusso 35 C 47 C 60 minuti minuti La PdC sta già da tempo ricaricando l acqua calda! 1800 l/ora 30 C La PdC non carica! 1800 l/ora 30 C 12

13 La stratificazione dell accumulatore in breve Flusso di carico massimo per preservare la stratificazione: deve essere noto per ogni collegamento deve essere rispettato 13

14 Carico AC Zona RdL Collegamento e gestione dell accumulatore Posizione del sensore dell acqua calda (AC) > 30 cm al di sopra della zona di riscaldamento per i locali (RL) T AC 10 cm Accumulatore > 30 cm T AC PdC Ritorno in occasione del carico dell acqua calda al di sopra della zona di riscaldamento per i locali T RL RL Finestra temporale per il carico di acqua calda < 2 x 2 ore al giorno: momento ottimale tra le e le Zona RdL Carico AC Fino al 50% di fabbisogno elettrico supplementare in caso di mancato rispetto di queste raccomandazioni! 18 14

15 Volantino... 15

16 Sistema idraulico Accumulatore Riepilogo Con il calore solare è possibile aumentare notevolmente l efficienza dell impianto PdC Soprattutto per gli accumulatori combinati è necessario prestare attenzione alla scelta dell accumulatore giusto, al collegamento idraulico e tecnico e alla regolazione corretta Eseguire il test di stratificazione dell accumulatore (ora disponibile all Istituto SPF) Controllo del sistema Testare l intero sistema (ad esempio CCT all Istituto SPF) Regolatore Modulo solare Pompa di calore 16

17 Ringraziamenti Ufficio federale dell energia UFE, Berna Progetti SOL-HEAP & StorEx 17