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

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

2 delle apparecchiature termo frigorifere alla luce delle normative UNI/TS e UNI EN 14825:2013 Mauro Brusa RC GROUP SpA

3 Normativa UNI/TS La UNI/TS è la normativa di riferimento sul risparmio energetico e la certificazione energetica degli edifici. E nata con l'obiettivo di definire una metodologia di calcolo univoca per la determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici. Essa è suddivisa in quattro parti:

4 Normativa UNI/TS UNI TS Parte 1 (pubblicata a maggio 2008 e attualmente in revisione - disponibile errata corrige del 2010) - Determinazione del fabbisogno di energia termica dell edificio per la climatizzazione estiva e invernale. UNI TS Parte 2 (pubblicata a maggio 2008 e attualmente in revisione - disponibile errata corrige del 2010) - Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria.

5 Normativa UNI/TS UNI TS Parte 3 (pubblicata a marzo 2010 e attualmente in revisione) - Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva. UNI TS Parte 4 (pubblicata il 10 maggio 2012) - Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria.

6 Macchine esaminate Pompe di calore a compressione di vapore ad azionamento elettrico. In particolare, si esamina il caso della pompa di calore aria-acqua (sistema idronico).

7 Pompa di calore La macchina descritta è associata all uso di energie da fonti rinnovabili per quanto sia prodotta, in forma rinnovabile, l energia elettrica che aziona il compressore. Tale misura varia perciò da zona a zona, convenzionalmente da Paese a Paese.

8 Pompa di calore ed effetto serra In un ottica di confronto fra tecnologie diverse (esempio: caldaia a condensazione a metano vs pompa di calore come descritta) rispetto all effetto serra, la metodologia di produzione dell energia elettrica è di basilare importanza.

9 Pompa di calore ed effetto serra A prescindere dalla considerazione precedente, è poi fondamentale conoscere l efficienza con la quale l energia elettrica è convertita nell effetto termico. Tale indice di efficienza è definito come: COP (indice puntuale) SCOP (indice medio stagionale)

10 Pompa di calore ed efficienza energetica Naturalmente, l indice SCOP è più significativo, e la sua determinazione non può che basarsi sulla conoscenza dell efficienza COP in numerose condizioni di lavoro, prese come rappresentative dell effettiva modalità di impiego dell apparecchiatura.

11 Pompa di calore ed efficienza energetica Le condizioni di lavoro effettive dell apparecchiatura dipendono essenzialmente dalle combinazione di due elementi al contorno: 1. il carico termico (che la macchina è chiamata a bilanciare puntualmente con la propria resa ) 2. la condizione della sorgente (in questo caso l aria)

12 Pompa di calore ed efficienza energetica Per applicazioni di tipo comfort, è possibile cercare, almeno a livello statistico, una relazione media fra le due condizioni al contorno descritte. Per applicazioni di natura industriale, il compito è più arduo. Questo tipo di considerazione vale anche per il raffrescamento.

13 Evoluzione normativa Per queste ragioni, le Normative si sono concentrate di recente su una definizione accurata dell indice medio stagionale SCOP. Oltre alla variazione del carico, sono stati caratterizzati tre climi standard (rigido: colder), temperato: average e mite: warmer) in modo da legare le condizioni al contorno fra di loro.

14 Evoluzione normativa Rispetto alla EN 14511, che è una norma di prodotto, le UNI-TS e UNI EN ISO 14825:2013 hanno arricchito il modello di calcolo sulla prestazione energetica media stagionale per renderlo più rappresentativo di condizioni reali di funzionamento. L elemento chiave di novità della è la differenziazione fra indici di prestazione reference e application

15 Evoluzione normativa Gli indici di tipo reference (SCOP, SCOPnet e SCOPon) sono quelli fondati appunto sulle basi statistiche ricordate in precedenza e permettono di creare una base comparativa per la certificazione delle prestazioni dichiarate dai costruttori e per il successivo confronto fra macchine diverse dello stesso tipo rispetto a condizioni standard

16 Evoluzione normativa Nello stesso tempo, la norma riconosce agli indici di tipo application un livello di rappresentatività più elevato rispetto agli indici reference (standard). Trattandosi di indici non standard per definizione, gli indici di tipo application possono essere definiti solo a livello di metodologia di calcolo.

17 Evoluzione normativa Definizione del fabbisogno termico dell edificio, possibilità di impiego di diverse temperature di mandata del fluido termovettore e metodo dei bin per la simulazione climatica sono gli elementi caratterizzanti del metodo di calcolo proposto dalla normativa per la determinazione dell efficienza media stagionale.

18 Indice prestazionale non standard In effetti, quando l attenzione del progettista si focalizza sulla simulazione energetica, l indice di prestazione stagionale è proprio il valore finale che sintetizza un processo di calcolo definito dal progettista stesso. Si può parlare di un analisi energetica vera e propria.

19 Strumenti di calcolo: disponibilità A fianco dei consolidati software che i progettisti utilizzano per l analisi del sistema edificio-impianto, trovano spazio applicativi maggiormente focalizzati sulle prestazioni delle macchine. L integrazione fra i dati di questi due ambienti è auspicabile ai fini della produzione di simulazioni consistenti e affidabili.

20 Strumenti di calcolo: esempio Un esempio è fornito dall applicativo SPECTRUM, il cui utilizzo parte dalla selezione di una o più macchine rispetto a un applicazione reale (catalogo elettronico) per poi arrivare alla simulazione energetica vera e propria.

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24 Catalogo elettronico Esempio di selezione: pompa di calore aria-acqua

25 Catalogo elettronico informazioni rese A valle della selezione, sono prodotti: Descrizione dell unità Scheda tecnica Disegno Dettagli offerta economica File nomefile.spct Quest ultimo serve per esportare i dati tecnici verso l applicativo SPECTRUM

26 SPECTRUM dati iniziali Tramite il file generato dal catalogo elettronico, SPECTRUM riceve tutte le informazioni seguenti: dati di progetto Condizioni del fluido di trattamento Dati relativi alla sorgente Capacità erogata Assorbimenti elettrici configurazione della macchina Tipo di refrigerante Numero di circuiti e di compressori Modello di compressore Tipologia di scambiatori e ventilatori In genere, tutte le informazioni utilizzate dai modelli di calcolo

27 SPECTRUM modalità di calcolo L applicativo consente di caricare più macchine in un unica sessione di lavoro, e il suo uso si articola in più modalità: ONE SHOT Calcolo puntuale o in forma tabellare INDEX Stima di indici energetici, normali o personalizzati, con valutazione del TEWI ENERGY ANALYSIS Analisi energetica condotta su un applicazione specifica

28 SPECTRUM struttura delle informazioni Dati climatici Dati unità Spectrum Dati edificio-impianto Prestazioni energetiche puntuali e stagionali Valutazione costi di esercizio Impatto ambientale

29 SPECTRUM modelli di calcolo Il cuore del programma consiste nell amalgama di più modelli di calcolo specifici per: compressori polinomiali (volumetrici) e mappature (centrifughi) scambiatori suddivisi in macro-categorie, come: ventilatori» evaporatori a piastre, a fascio tubiero DX o allagato» batterie alettate o a minicanali AC ON-OFF, con taglio di fase o con inverter o ancora di tipo EC Questi modelli sono costantemente affinati e resi più consistenti dai dati di laboratorio che si rendono via, via disponibili sulle macchine reali

30 SPECTRUM scopi Ne consegue che SPECTRUM diventa uno strumento di analisi predittiva affidabile delle prestazioni, utilizzabile a più scopi: Ausilio alla progettazione tramite riscontro delle scelte architetturali in termini di costo-beneficio Aiuto nella scelta della macchina più appropriata in base al profilo di impiego ipotizzato a livello di progetto, grazie alla valutazione del costo energetico, del LCC e dell impatto ambientale Verifica della rispondenza a requisiti e/o normative ad esempio, rispetto all osservanza di valori minimi di efficienza media Suggerimenti circa la conduzione ottimale dell impianto nei casi di installazioni complesse, con regole di sequenzialità da analizzare e quindi imporre a più macchine eventualmente anche di diverso tipo

31 SPECTRUM esempio di output #1 Calcolo puntuale della prestazione di un refrigeratore:

32 SPECTRUM esempio di output #2 Tabella prestazionale di una pompa di calore aria-acqua in accordo alla UNI :

33 SPECTRUM esempio di output #3 ESEER (Eurovent) con dettaglio dei quattro punti di lavoro:

34 SPECTRUM esempio di output #4 SEER (EN14825) con dettaglio del TEWI:

35 SPECTRUM esempio di output #5 COP (UNI/TS ):

36 SPECTRUM esempio di output #6 SCOP (EN14825):

37 Conclusioni La recente evoluzione della normativa impone di fornire dati prestazionali (e quindi modelli di calcolo) più strutturati. I dati richiesti sono aumentati e le stesse condizioni al contorno si sono diversificate, per tenere conto sia delle diverse tipologie di impianto, sia dei dati climatici differenti da regione a regione. Alle case produttrici si chiede quindi di fornire non solo tabelle, ma anche strumenti di lavoro semplici per il reperimento di dati prestazionali.

38 Conclusioni Una particolare cura nello sviluppo di tali strumenti va riposta in tre direzioni: 1. la rispondenza alla normativa, per i confronti basati sui numerosi standard ormai definiti 2. sulla modellazione di indici non standardizzati, ma ispirati al concetto di Application index 3. sul trattamento dei dati in ingresso (input) e in uscita (output), in modo da integrare facilmente analisi energetiche strutturate

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