SOLUZIONI PER UN MODERNO DATA CENTER PICCOLE E GRANDI CENTRALI TERMO-FRIGORIFERE. La Spezia, 4 luglio 2014

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1 SOLUZIONI PER UN MODERNO DATA CENTER PICCOLE E GRANDI CENTRALI TERMO-FRIGORIFERE La Spezia, 4 luglio 2014

2 Le moderne pompe di calore e le unità multifunzione Ing. Mauro Brusa Rc Group spa Pavia

3 ARGOMENTI: Tipo di sorgente termica Energia rinnovabile Principio di funzionamento 20% - 20% - 20% Limiti di funzionamento Criteri di selezione Plus tecnologici Le unità multifunzione 3

4 PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO La pompa di calore è una tecnologia che estrae calore da una sorgente a bassa temperatura per trasferirlo ad un ambiente a temperatura più alta. 4

5 TIPO DI SORGENTE TERMICA 5

6 ENERGIA RINNOVABILE Il calore estratto dalle diverse tipologie di sorgente è fornito dal sole, considerato fonte rinnovabile, quindi anche le pompe di calore rientrano tra le energie rinnovabili 6

7 PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO COP = potenza termica 8kW / consumo elettrico 2kW = 4 7

8 100% RINNOVABILE Utilizzando fonti rinnovabili anche per produrre il 25% di energia, la pompa di calore diventa al 100% rinnovabile. 8

9 -20% DI ENERGIA PRIMARIA 9

10 -20% EMISSIONI DI CO 2-44% consumo di Energia - 51% emissioni di CO 2 10

11 FONTE GEOTERMICA 11

12 LIMITI DI APPLICAZIONE 12

13 FONTI: ACQUA E ARIA 13

14 LIMITI DI FUNZIONAMENTO ARIA-ACQUA 14

15 LIMITI DI FUNZIONAMENTO ACQUA-ACQUA 15

16 CRITERI DI SELEZIONE 16

17 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Valvole di espansione Elettroniche Elevata capacità di modulazione Controllo preciso basato sulla misurazione dei parametri operativi Elevato numero di funzioni Capacità di seguire puntualmente il carico dell impianto e le condizioni operative di funzionamento Migliore utilizzo dei compressori Flusso Bi-direzionale Minore consumo di energia Migliore stabilità del sistema in combinazione altri controlli azionati da inverter ELECTRONIC EXPANSION VALVE 17

18 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Batterie Cu/Al con trattamento idrofilico Il trattamento idrofilico consente la formazione di gocce di minore dimensione sulla superficie dell aletta Le dimensioni ridotte della goccia e del ghiaccio formatosi rallentano lo sporcamento della batteria che risulta, inoltre, uniforme su tutta la superficie Distributori di gas ad hoc per massimizzare l uso della superficie di scambio Incremento del passo alette da 1,8mm a 2,1mm. I vantaggi: L effetto combinato delle ridotte dimensioni delle gocce e dell aumento del passo alette contribuisce a diminuire le perdite di carico sul lato Aria e, indirettamente, migliora le performance del ventilatore L omogeneità della formazione di ghiaccio sulla superficie allunga i tempi fra uno sbrinamento e l altro 18

19 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Passo alette aumentato, da 1,8mm a 2,1mm, privilegiate le soluzioni a 3Ranghi, tali soluzione riducono drasticamente la perdita di carico sul lato aria. Studi effettuati sulle perdite di carico dei distributori che hanno consentito di ottimizzare le perdite di carico nella batteria con effetto diretto sulla distribuzione del gas e indiretto sulla omogeneità di formazione della brina sulla superficie esterna. 19

20 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Distributore del gas: 90% di perdita di carico in esso 10% nei tubi 20

21 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Sub-cooling abilitato (parte di batteria non in uso) Sub-cooling disabilitato 21

22 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Niente sottoraffreddamento In termini di omogeneità di formazione del ghiaccio e superficie di scambio si sono ottenuti risultati eccellenti. In queste immagini è possibile valutare anche due circuiti in cui uno brina mentre l altro continua a produrre acqua calda. 22

23 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Ventilatori con motori EC Motori sincroni brushless Sistema di commutazione elettronica integrato Elevata efficienza (83 86%) Minima potenza assorbita Controllo continuo della velocità proporzionale al segnale 0 10VDC Nessun rumore elettromagnetico AXIAL FAN Outdoor installation unit I vantaggi: Drastica riduzione della potenza assorbita La potenza assorbita diminuisce con la riduzione della potenza del motore impegnato nella rotazione Maggiore efficienza rispetto ai motori tradizionali Energia media risparmiata del 30% Aumento della vita media (nessun attrito dovuto alle spazzole rotanti) Riduzione delle interferenze elettromagnetiche Minimo rumore induttivo 23

24 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Controllo della rumorosità SOLUZIONE INTERMEDIA Impostazione dei parametri operativi (opzioni disponibili: no reduction, reduction at 85%, reduction at 70%), della portata aria allo scambiatore Capsula di insonorizzazione su ogni compressore o box di insonorizzazione completo di materiale fonoassorbente. SOLUZIONE EXTRA Impostazione dei parametri operativi Ventilatori equipaggiati con motori EC Telaio isolato con materiale isolante fonoassorbente Capsula di insonorizzazione su ogni compressore o box di insonorizzazione completo di materiale fonoassorbente Tubazioni frigorifere isolate con materiale aggiuntivo fonoassorbente I vantaggi: Riduzione del rumore e del relativo inquinamento acustico. Possibiltà di installazioni in aree urbane Elevata silenziosità notturna 24

25 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Sistema di controllo microprocessore: Il sistema MP.COM, dotato di schermo grafico per il monitoraggio del funzionamento della macchina e lo stato degli allarmi include: Contatti ausiliari liberi da potenziale per remotizzare lo stato della macchina Monitoraggio delle ore di funzionamento dei compressori Memoria FLASH per lo storage dei dati Menù protetti da password Porte seriali e possibilità di accedere ai più diffusi protocolli di comunicazione industriale MICROPROCESSOR CONTROL DISPLAY 25

26 PLUS TECNOLOGICI DELLE POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA Evoluzioni progettuale Ricevitore di liquido maggiorato sempre flussato sia nel funzionamento estivo che in quello invernale in modo che venga garantito il regolare ritorno dell olio in qualsiasi assetto di funzionamento della macchina. Separatore di liquido in aspirazione del compressore, in tale porzione di circuito la bassa velocità del gas consente una lenta evaporazione di eventuali ritorni di liquido al compressore soprattutto durante i cambiamenti si assetto operativo. 26

27 LE UNITA MULTIFUNZIONE Le unità multifunzione sono necessarie in quegli edifici dove le unità terminali richiedono frequentemente fluidi caldi o freddi contemporanei, ma in zone differenti. 27

28 LE UNITA MULTIFUNZIONE Schemi frigoriferi di una pompa di calore polivalente ad aria a doppio circuito frigorifero per impianto a quattro tubi, completa di scambiatori desurriscaldatori per la produzione simultanea di acqua calda sanitaria. 28

29 LE UNITA MULTIFUNZIONE Uso contemporaneo di acqua calda attraverso il condensatore SCr e di acqua fredda attraverso l evaporatore EV. In questo caso si presume che le quantità di raffreddamento e di riscaldamento si trovino in perfetta equilibrio termico. 29

30 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento del gruppo prevalentemente per la produzione di acqua calda. In questo caso, il calore in difetto è prelevato attraverso gli evaporatori ad aria, i quali si sostituiscono totalmente all evaporatore EV mediante la deviazione del refrigerante effettuata con la valvola a quattro vie. 30

31 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento del gruppo prevalentemente per la produzione di acqua fredda. In questo caso il refrigerante compresso è dirottato dalla valvola a quattro vie verso il condensatore ad aria, mentre il condensatore di riscaldamento dell acqua SCr rimane provvisoriamente bypassato. 31

32 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzione di sbrinamento che si effettua provvisoriamente durante il funzionamento invernale di riscaldamento dell impianto. In questo caso la valvola a quattro vie dirotta il refrigerante compresso verso la batteria ventilata che svolge funzione di condensatore mentre lo scambiatore SCr inverte la propria funzione operando come un evaporatore. 32

33 LE UNITA MULTIFUNZIONE Schemi frigoriferi di una pompa di calore ad aria con tre scambiatori per acqua (impianto a sei tubi): uno di raffreddamento EV, uno di riscaldamento SC e uno di produzione acqua calda sanitaria DHR. Questa tipologia prevede l applicazione di due valvole a quattro vie, per dirigere il gas caldo verso la batteria ventilata e una per dirigerlo alternativamente verso il condensatore o verso lo scambiatore sanitario. 33

34 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento di solo raffreddamento dell acqua, dove il calore è smaltito attraverso il condensatore ad aria; 34

35 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento di solo riscaldamento dell acqua dove il calore è prelevato attraverso la batteria di evaporazione ad aria; 35

36 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento di raffreddamento e di riscaldamento contemporanei; 36

37 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento di raffreddamento con produzione di acqua calda sanitaria; 37

38 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento con produzione di sola acqua calda sanitaria. Anche in questo caso il calore è prelevato attraverso la batteria evaporante ventilata; 38

39 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento in provvisoria fase di sbrinamento invernale 39

40 LE UNITA MULTIFUNZIONE Schemi frigoriferi di una unità a pompa di calore acqua-acqua a quattro tubi. Il sistema prevede l applicazione di uno scambiatore (SCr) per la produzione di acqua calda, uno scambiatore (EV) per la produzione di acqua fredda e uno scambiatore (HS) in grado di assorbire o smaltire calore attraverso una fonte geotermica (acqua, terreno, ecc.). 40

41 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento di produzione contemporanea di acqua fredda e acqua calda. 41

42 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento di produzione di acqua calda mediante acquisizione di calore dall evaporatore collegato alla sorgente esterna 42

43 LE UNITA MULTIFUNZIONE Funzionamento di produzione di acqua fredda mediante lo smaltimento di calore attraverso il condensatore collegato alla sorgente esterna. 43

44 LE UNITA MULTIFUNZIONE 44

45 LE UNITA MULTIFUNZIONE Gestione delle capacità termiche e di raffreddamento. 45

46 LE UNITA MULTIFUNZIONE 46

47 LE UNITA MULTIFUNZIONE 47

48 LE UNITA MULTIFUNZIONE 48

49 LE UNITA MULTIFUNZIONE 49

50 LE UNITA MULTIFUNZIONE 50

51 LE UNITA MULTIFUNZIONE 51

52 GRAZIE PER L ATTENZIONE Le opinioni espresse dagli Autori non rispecchiano necessariamente quelle dell Associazione