In natura il calore fluisce da un corpo più caldo ad un corpo più freddo

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1 Le POMPE di CALORE

2 In natura il calore fluisce da un corpo più caldo ad un corpo più freddo CORPO CALDO CALORE CORPO FREDDO

3 E possibile trasferire calore da un corpo più freddo ad uno più caldo solo cedendo lavoro al sistema CORPO CALDO CALORE CORPO FREDDO

4 Nei gruppi frigoriferi il lavoro meccanico viene fornito dal compressore

5 CORPO CALDO CALORE CONDENSATORE ENERGIA LAVORO CALORE EVAPORATORE CORPO FREDDO

6 Non c èc alcuna differenza tra una Pompa di Calore ed un chiller: dipende solo dal punto di osservazione

7 CONDENSATORE EVAPORATORE CHILLER

8 POMPA CONDENSATORE di CALORE EVAPORATORE

9 POMPE di SORGENTE CALDA THT CALORE CONDENSATORE CALORE ENERGIA LAVORO COP CARNOT TH CALORE EVAPORATORE TH - TL SORGENTE FREDDA TLT

10 POMPE di CALORE e energia rinnovabile Q COP = C = L Energia fornita Energia assorbita Q = Q + C ren L

11 POMPE di CALORE e energia rinnovabile Q = Q + C ren L Energia sottratta dalla sorgente fredda (rinnovabile) Lavoro = Energia elettrica spesa per il compressore

12 POMPE di CALORE e energia rinnovabile Q = Q + C ren L Rendimento produzione = 0,46 Lavoro = Energia elettrica spesa per il compressore

13 POMPE di CALORE e energia rinnovabile ENERGIA RINNOVABLE Q 2L C Quota di energia rinnovabile

14 POMPE di CALORE a motore

15 SORGENTI TERMICHE Le sorgenti termiche di una pompa di calore sono: - ARIA - ACQUA di mare di lago di fiume di falda - SORGENTI GEOTERMICHE

16 DIFFERENZE Le pompe di calore ad acqua hanno prestazioni migliori per: - scambiatori più efficienti - sorgente fredda a temperatura costante - non devono sbrinare - nessun organo di inversione del ciclo

17 EVAPORAZIONE ACQUA L inversione è fatta sull impianto ESTATE CONDENSATORE EVAPORATORE SORGENTE ESTATE IMPIANTO

18 EVAPORAZIONE ACQUA L inversione è fatta sull impianto INVERNO CONDENSATORE SORGENTE INVERNO EVAPORATORE IMPIANTO

19 EFFICIENZA EVAPORAZIONE ad ACQUA 8 7 temperatura uscita condensatore = 30 C COP temperatura uscita condensatore = 35 C temperatura uscita condensatore = 45 C TEMPERATURA USCITA EVAPORATORE

20 SCAMBIATORI A TERRENO ORIZZONTALI

21 SCAMBIATORI A TERRENO VERTICALI

22 EVAPORAZIONE ARIA Si inverte il ciclo frigorifero ESTATE CONDENSATORE EVAPORATORE SORGENTE ESTATE IMPIANTO

23 EVAPORAZIONE ARIA Si inverte il ciclo frigorifero INVERNO EVAPORATORE CONDENSATORE SORGENTE INVERNO IMPIANTO

24

25 EVAPORAZIONE ARIA Per permettere l inversione l di ciclo servono: - valvola d inversione d a quattro vie - ricevitori di liquido - separatori dell olio AUMENTANO LE PERDITE DI CARICO DIMINUISCE L EFFICIENZAL

26 EVAPORAZIONE ARIA La temperatura di evaporazione dipende dalla temperatura e dall Umidit Umidità Relativa dell aria A parità di temperatura dell aria, la temperatura di evaporazione è tanto maggiore quanto più alta è l umidità relativa

27 EVAPORAZIONE ARIA L efficienza è tanto maggiore quanto maggiore è l umidità relativa Ciò è vero fino a quando non si abbia formazione di ghiaccio sulla batteria

28 FORMAZIONE DI BRINA Perché si formi brina sulla batteria evaporante si devono verificare due condizioni: Temperatura superficiale della batteria minore di 0 C0 Formazione di un gradiente di umidità assoluta Δx

29 TEMPERATURA SUPERFICIALE della BATTERIA La temperatura superficiale della batteria dipende da: Geometria e dimensioni della batteria Temperatura e umidità relativa dell aria Carico del circuito frigorifero (se pieno o parzializzato)

30 TEMPERATURA SUPERFICIALE della BATTERIA PIENO CARICO CARICO 50% TEMP. SUPERFICIALE BATTERIA [ C] TEMPERATURA ARIA [ C] UR<50% UR=60% UR=70% UR=80% UR=90% UR=100% TEMPERATURA ARIA [ C]

31 0 IL SALTO ENTALPICO E E MAGGIORE SALTO ENTALPICO a 9 PIENO CARICO CON UR PIU ALTA CARICO 50% Δx=2,5 Δx= UMIDITA' ASSO LUTA [g/kg] MO IS TURE C O NTENT [g/kg] TEMPERATURA- TEMPERATURE [ C] 0

32 0 AREE DI FORMAZIONE DELLA BRINA % del CARICO A PIENO CARICO UMIDITA' ASSO LUTA [g/kg] MO IS TURE C O NTENT [g/kg] TEMPERATURA- TEMPERATURE [ C] 0

33 CONSEGUENZE DELLA FORMAZIONE DI BRINA PRESSIONE EVAPORAZIONE BATTERIA PULITA BATTERIA BRINATA TEMPO

34 BILANCIO ENERGETICO FASI DI SBRINAMENTO Energia ceduta all impianto TEMPO Energia sottratta all impianto nelle fasi di sbrinamento

35 Conseguenze dello sbrinamento Perdita energia 10% per ogni ciclo Abbassamento temperatura acqua impianto Usura compressori

36 EFFICIENZA U.R. = 90% 4,0 3,5 COP 3,0 2,5 2,0 1, TEMPERATURA ARIA [ C] SistemaTradizionale Sistema Dinamico

37 EFFICIENZA U.R. = 70% 4,0 3,5 COP 3,0 2,5 2,0 1, TEMPERATURA ARIA [ C] SistemaTradizionale Sistema Dinamico

38 EFFICIENZA U.R. < = 50% 4,0 3,5 COP 3,0 2,5 2,0 1, TEMPERATURA ARIA [ C] SistemaTradizionale Sistema Dinamico

39 IMPATTO AMBIENTALE 2 PROBLEMI BUCO OZONO EFFETTO SERRA

40 BUCO NELL OZONO Per la CLIMATIZZAZIONE è un problema SUPERATO I nuovi refrigeranti, R134a, R407c R410a hanno un ODP (Ozone Depletion Potential)nullo

41 EFFETTO SERRA La Conferenza di Kyoto ha dimostrato che la vera emergenza è l EFFETTO SERRA Misurabile tramite una quantità equivalente di CO 2 emessa in atmosfera

42 EFFETTO SERRA Per un impianto di climatizzazione l indice che misura le emissioni di CO 2 in atmosfera è il T E W I otal quivalent arming ndex

43 TEWI = D G W + I G W DGW = Direct Global Warming Misura le emissioni dirette di CO 2 per fuoriuscita di gas serra (perdite di refrigerante dal circuito) IGW = Indirect Global Warming Misura le emissioni di CO 2 dovute alla produzione di energia (consumo di energia elettrica o metano)

44 D G W Dipende dal tipo di refrigerante e dalla quantità dispersa in ambiente annualmente Disperdere 1 kg di refrigerante equivale ad emettere 1300 kg di CO 2 La perdita si può limitare al 5% della carica (ordine di grandezza di qualche kg)

45 I G W Dipende dall efficienza del gruppo frigorifero e delle centrali di produzione dell energia elettrica Per una caldaia dipende dal rendimento e dal combustibile bruciato

46 I G W Pompa di Calore - COP = 5 Pompa di Calore - COP = 4 0,12 0,15 Pompa di Calore - COP = 3 0,2 Pompa di Calore - COP = 2,5 Caldaia metano - ren = 90% Caldaia metano - ren = 80% 0,24 0,23 0,26 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 IGW specifico [kg CO2/ kwh termico]

47 CALCOLO TEWI 15 ANNI Palazzo per uffici a Milano Potenza termica: 200 kw Potenza frigorifera : 200 kw Ore funzionamento inverno: 1200 Ore funzionamento estate: 1000 Energia termica fornita: kwh Energia frig. fornita: kwh

48 CALCOLO TEWI 15 ANNI 922 Ass. Ammoniaca Assorbitore LiBr 787 PdC gas 699 Chiller + Caldaia 779 PdC aria 685 PdC acqua TEWI [ton CO2] DWG IWG

49 CALCOLO TEWI 15 ANNI Ass. Ammoniaca 18% Assorbitore LiBr 1% PdC gas PdC aria -10% -12% PdC acqua -39% Chiller + Caldaia 0% -50% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% TEWI

50 Pompe di calore e energia solare

51 Pompe di calore e energia solare

52 Pompe di calore e energia solare

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