EFFICIENZA ENERGETICA

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1 EFFICIENZA ENERGETICA SISTEMI TERMOIDRAULICI AVANZATI SISTEMI A POMPA DI CALORE

2 Cos è una pompa di calore? Una pompa di calore è un dispositivo che sposta calore da un luogo in bassa temperatura (chiamato sorgente) ad uno in alta temperatura (chiamato utenza), utilizzando dell energia. Fondamentalmente, la pompa di calore utilizza lo stesso principio dei condizionatori d aria ma operando in modo opposto. Compressore Evaporatore Condensatore Organo di laminazione 2

3 La pompa di calore utilizza un circuito frigo- frigorifero) che, a seconda della temperatura e della pressione a cui si trova nelle condizioni di utilizzo può presentarsi sotto forma di stato gassoso o liquido. Il circuito frigorifero è costituito da: il compressore; il condensatore (chiamato anche scambiatore utenze); la valvola di espansione; l evaporatore (chiamato anche scambiatore sorgente). viene compresso e messo in circolazione nel circuito dal compressore. Nel processo di compressione il gas aumenta di pressione e temperatura e viene inviato nel condensatore (o scambiatore utenze) dove si raffredda e si condensa, a pressione costante utilizzando te si trova ad alta pressione, a temperatura media ed in fase liquida e viene inviato alla ido refrigerante subirà una drastica riduzione della pressione di lavoro. sotto forma liquida) passa attraverso un secondo scambiatore, l evaporatore dove subirà il passaggio di stato verso la fase gassosa vaporatore che, a seconda del tipo di pompa di calore può essere aria o acqua. Oltre l eva- pressore ed il ciclo viene ripetuto. cientemente alta quando compresso in modo che possa condensare completamente nel condensatore, allo stesso modo, raggiunga l espansione in modo da poter evaporare completamente nell evaporatore. Tuttavia, maggiore è la differenza di tempe- maggiore sarà anche la differenza di pressio- vece essere la piu contenuta possibile. Infatti, maggiore è la differenza di pressione, maggiore sarà l energia che il compressore dovrà una pompa di calore si misura dividendo la potenza termica al condensatore per la potenza elettrica assorbita al compressore, e diminuisce all aumentare della differenza di temperatura (e pressione) tra i due scambiatori. Le pompe di calore sono disponibili anche nella versione reversibile; nel periodo invernale producono acqua calda, nel periodo estivo possono produrre acqua fredda. Questo processo viene effettuato tramite l attivazione di una valvola di inversione ciclo a 4 vie la quale commuta tra la modalità riscaldamento e la modalità raffreddamento mediante un segnale elettrico inviato dal pannello di controllo a microprocessore dell unità stessa. Attivando una direzione per produrre acqua calda e nella direzione opposta per produrre acqua fredda. La sorgente, l utenza LA SORGENTE nergia termica è chiamato sorgente. In una calore dalla sorgente (fredda) nell evaporatore. Le pompe di calore LZT, WZT e LZH utilizzano l aria esterna come mezzo per assorbire calore calore aria-acqua. Le pompe di calore WZH e WDH utilizzano invece acqua come mezzo per calore acqua-acqua. L'UTENZA - rilascia calore all utenza (calda) nel condensatore, energia precedentemente assorbita dalla sorgente (fredda). L energia termica viene tra- tramite: Ventilconvettori, Radiatori; 3

4 Tipologie di pompe di calore POMPE DI CALORE ARIA-ACQUA; (l aria) sempre disponibile. Tuttavia in caso di utilizzo con temperature esterne prossime a 0 C è necessario utilizzare un sistema di sbrinamento dello scambiatore sorgente. Infatti, in quelle condizioni, si crea del ghiaccio. In questa situazione, la pompa di calore dovrà effettuare il ciclo di sbrinamento che scioglierà il ghiaccio accumulatosi sulla batteria alettata esterna. Per fare questo l unità commuterà automaticamente la valvola di inversione ciclo a 4 vie permettendo al Freon (caldo) di invertire la sua direzione. Dopo aver sciolto il ghiaccio, l unità commuterà nuo- mento. Il ciclo di sbrinamento assorbe energia che, per tutta la durata del ciclo stesso non viene inviata alle utenze, riducendo in questo modo la capacità di riscaldamento nominale dell unità. Nella maggior parte dei paesi europei si può stimare, con approssimazione, che l energia persa per lo sbrinamento durante una stagione invernale possa variare da un 5% ad un 13% dell'energia termica totale prodotta dalla pompa di calore. POMPE DI CALORE ACQUA-ACQUA; dove si usa generalmente acqua di falda a temperatura quasi costante come sorgente fredda questa soluzione garantisce i rendimenti più alti perchè non è condizionata dalle variazioni di temperatura esterna (modalità invece tipica delle pompe di calore aria-acqua); ma l'uso è purtroppo limitata dalla scarsa disponibilità di questa risorsa (in alcune località il suo utilizzo non è addirittura consentito) e richiede inoltre costi aggiuntivi per le connessioni idrauliche lato sorgente. POMPE DI CALORE GEOTERMICHE; dove viene utilizzata, come sorgente fredda, l energia termica accumulata nel sottosuolo, la qua- ticalmente che orizzontalmente) dentro le quali circola una miscela di acqua + glicole progettata per assorbire il massimo carico termico possibile. Le sonde orizzontali vengono normalmente interrate ad 1 1,5 metri di profondità per evitare variazioni di prestazione a causa delle differenti condizioni ambientali. In queste applicazioni viene normalmente utilizzata una estensione di mt di profondità per ottenere una resa di circa 4 6 kw per sonda. Le pompe di calore geotermiche presentano il vantaggio di avere una resa costante al variare delle condizioni ambientali ma anche un notevole aumento dei costi a causa delle perforazioni da eseguire. POMPE DI CALORE IBRIDE; in queste versioni, vengono sfruttati i vantaggi, in termini di praticità ed economicità di instal- - acqua. Le macchine funzionano sempre ad aria, per cui sono dotate dello scambiatore alettato con ventilatori. Le unità, tuttavia, utilizzano anche un secondo scambiatore sorgente, ad acqua, che viene sfruttato con temperature esterne basse (ad esempio inferiori a 0 C). Utilizzando una piccola sonda geotermica o un pozzo, riesce a garantire COP elevati anche a condizioni esterne gravose. In 4

5 Durante il suo funzionamento la pompa di calore: Assorbe energia elettrica nel compressore; Assorbe energia termica nell evaporatore, dall ambiente circostante (aria o acqua); Cede energia termica nel condensatore (acqua). Il vantaggio principale della pompa di calore è rappresentato dal fatto che può fornire maggiore energia (Termica) di quella assorbita (Elettrica) per il suo funzionamento. - rapporto tra l'energia termica dissipata alle utenze e la potenza elettrica. Il C.O.P è variabile in funzione del tipo di pompa di calore e delle condizioni di lavoro e, generalmente, presenta valori variabili tra 3 e 5. Questo si- assorbita, l'unità rilascerà da 3 a 5 kwh di energia termica alle utenze. Il C.O.P dell'unità sarà tanto maggiore quanto minore sarà la temperatura dell'acqua prodotta alle utenze e maggiore sarà la temperatura della sorgente fredda. Potenza Assorbita 1 kwh Potenza Termica 4 kwh Perchè utilizzare una pompa di calore in un tipico paese Nord-europeo (in questo caso la Germania): Il carico energetico nazionale viene così suddiviso: 77,8% Riscaldamento; 10,5% Acqua sanitaria; 6,6% Elettrodomestici; 3,7% Cottura cibi; 1,4% Illuminazione. Risulta evidente come la riduzione della quota di energia utilizzata per il riscaldamento (assolutamente predominante rispetto alle altre utilizzazioni) consenta riduzioni sostanziali della bolletta energetica dei vari paesi. La pompa di calore è di gran lunga la mac- ratore termico disponibile sul mercato. Infatti in caso di C.O.P 3 5 abbiamo un utilizzo di energia inferiore di 3 5 volte rispetto, ad esempio, ad una normale caldaia a combu %). Questo si concretizza in: Riduzione delle emissioni di gas serra come l anidride carbonica (CO2); Utilizzo di energia elettrica, disponibile ovunque; Utilizzo di energie rinnovabili; Eliminazione di canne fumarie e centrali termiche, serbatoi per combustibili o allacciamenti alle reti del gas; Nessun tipo di inquinamento ambientale; Nel caso di utilizzo di energia elettrica prodotta da sistema fotovoltaico, siamo inoltre in presenza di impianti con impatto ambientale zero. 77,8 % Riscaldamento 10,5 % Acqua Sanitaria 6,6 % Elettrodomestici 3,7 % Cottura cibi 1,4 % Illuminazione 5

6 SW6 versione con produzione acqua calda sanitaria indipendente L unità è fornita con uno scambiatore aggiuntivo usato come condensatore per l acqua calda sanitaria la cui produzione è indipendente dalla modalità di funzionamento dell unità. L attivazione dello scambiatore avviene automaticamente tramite il controllo a microprocessore quando la temperatura dell acqua calda sanitaria sul ritorno è inferiore al set impostato. Questa unità è in grado di produrre acqua calda sanitaria e acqua fredda indipendentemente ed allo stesso tempo. L unità è fornita completa di sonde di mandata e ritorno acqua calda avanzato fornito di software per la gestione delle varie priorità. Cos è la tecnologia E.V.I. (Enhanced vapour injection: iniezione di vapore) Le pompe di calore ELETTROTEK, serie LZT, WZT e LWZ, a partire dal modello 10, sono equipaggiate con compressori scroll ad iniezione di vapore (tecnologia E.V.I.) che ga- le unità con compressori scroll tradizionali al diminuire della temperatura esterna. La tecnologia E.V.I. consiste nell iniettare il refrigerante, sottoforma di vapore, a metà del processo di compressione per implementare compressore. Ogni compressore scroll, installato nelle pompe di calore LZT, WZT e LWZ, è paragonabile ad un compressore a due gradini ma con una fase intermedia di raffreddamento del gas. Condensatore m + i Compressore i Iniezione Valvola di Laminazione m Evaporatore principali del ciclo frigorifero dell unità con tecnologia E.V.I. Nella parte alta del disegno si nota come venga effettuata l estrazione di una parte del liquido proveniente dal condensatore che viene successivamente espansa attraverso una valvola di laminazione, in uno scambiatore di calore che funziona come un sottoraffreddatore. Il vapore surriscaldato ottenuto, viene poi iniettato nel compressore E.V.I. a metà del ciclo di compressione (tramite apposita tubazione predisposta nel compressore stesso). Il sottoraffreddamento aggiuntivo così ottenuto, incrementa notevolmente la capacità di evaporazione. Maggiore è il rapporto tra pressione di con- 6

7 densazione e di evaporazione, molto più si- questo sistema rispetto a tutte le tecnologie tradizionali di compressione del gas. Questo sistema consente alla pompa di calore aria/acqua ELETTROTEK, LZT, LWZ e ambiente di -15 C. basse temperature esterne è superiore del 25% ai compressori scroll standard normalmente utilizzati. Questa differenza diventa ancora più evidente nel caso di applicazioni con temperatura acqua prodotta relativamente calda (applicazione tipica nel caso di utilizzo di acqua calda sanitaria), dove si può notare come i tradizionali compressori scroll non siano in grado di produrre acqua calda a quelle temperature (55 C) con temperature esterne inferiori ai 5 C. rativo dei compressori ad iniezione di vapore E.V.I. forniti con le unità LZT, WZT e LWZ; ad una temperature esterna di -15 C la temperatura dell acqua prodotta è ancora 55 C, permettendo l installazione di queste unità in qualsiasi condizione ambientale. Unità equipaggiate con compressori scroll con sistema di iniezione di vapore E.V.I. con refrigerante R407C. Unità equipaggiate con compressori scroll HP (High Performance) senza sistema di iniezione di vapore E.V.I gas refrigerante R407C. Unità equipaggiata con compressori scroll standard con refrigerante R407C. Unità equipaggiata con compressori scroll standard con refrigerante R410A. 7

8 Schema di impianto 2 VS1 12 A.C.S. VS Pompa di Calore Aria Acqua WZT SW6 a 4 tubi con evaporatore remoto, con priorità sul circuito sanitario ed equipaggiata di sonda esterna per la compensazione climatica. Produzione di acqua calda sanitaria tramite accumulo tecnico TP e produttore istantaneo PI con ricircolo. Serbatoio inerziale TF e circuito secondario per il riscaldamento e raffrescamento a pan- della potenza sensibile estiva con unità del tipo GH WZ, o GHE SE 13 Bar 2 VS VS Pompa di Calore Aria Acqua LZT (LZH) SW6 a 4 tubi, monoblocco, con priorità sul circuito sanitario ed equipaggiata di sonda esterna per la compensazione climatica. Produzione di acqua calda sanitaria tramite accumulo sanitario TW e scambiatore maggiorato per Pompe di Calore. Serbatoio inerziale TF e circuito secondario per il riscaldamento e raffrescamento a pan- della potenza sensibile estiva con unità del tipo GH WZ, o GHE. 3 Bar SE 13 1 Pompa di Calore 4 Serbatoio Inerziale 7 Circolatore Utenze 10 Collettore Impianti 13 Sonda Esterna 2 Serbatoio Sanitario 5 Sonda inerziale 8 Circolatore Impianto 11 Sonda Temperatura min Sonda Sanitario 6 Circolatore Sanitario 9 12 Produttore Istantaneo 15 8

9 LZT -15 C +63 C E.V.I. C.O.P. 4,1 Pompe di calore aria/acqua con compressore E.V.I. VERSIONI DISPONIBILI Reversibile caldo/freddo Acqua calda sanitaria (SW6) LIMITI DI FUNZIONAMENTO 70 Temperatura acqua prodotta ( C) Temperatura aria esterna ( C). Modelli LZT - LZT/SW6 Potenza termica (EN14511) (1) Potenza assorbita totale (EN14511) (1) COP (EN14511) (1) Potenza frigorifera (EN14511) (2) Potenza assorbita totale (EN14511) (2) EER (EN14511) (2) 10M 10T 14M 14T kw 9,6 9,6 13,9 13,9 19,6 26,5 37,4 44,7 52,1 74,7 89,4 106,3 kw 2,3 2,3 3,4 3,2 4,5 6,4 8,4 10,0 11,8 18,1 22,0 26,2 w/w 4,2 4,2 4,1 4,3 4,4 4,1 4,5 4,5 4,4 4,1 4,1 4,1 kw 11,3 11,3 15,4 15,5 21,4 30,9 42,2 46,6 57,8 84,4 93,2 117,0 kw 3,0 3,0 4,1 4,0 5,6 8,1 10,8 12,5 15,2 23,6 27,0 33,2 w/w 3,8 3,9 3,8 3,9 3,8 3,8 3,9 3,7 3,8 3,6 3,5 3,5 (1) Riscaldamento: Temperatura aria esterna bulbo secco 7 C, bulbo umido 6 C, Acqua 35/30 C. (2) Raffreddamento: Temperatura aria esterna 35 C, Acqua 23/18 C. 9

10 Pompe di calore aria/acqua con compressore E.V.I. in due sezioni WZT -15 C +63 C E.V.I. C.O.P. 4,1 VERSIONI DISPONIBILI Reversibile caldo/freddo Acqua calda sanitaria (SW6) LIMITI DI FUNZIONAMENTO Temperatura acqua prodotta ( C) Mod. WZT Mod. WZT Temperatura aria esterna ( C). Modelli WZT - WZT/SW6 Potenza termica (EN14511) (1) Potenza assorbita totale (EN14511) (1) COP (EN14511) (1) Potenza frigorifera (EN14511) (2) Potenza assorbita totale (EN14511) (2) EER (EN14511) (2) M 10T 14M 14T kw 6,7 8,8 9,6 9,6 13,9 13,9 19,6 26,5 37,4 44,7 52,0 74,7 89,4 106,3 kw 1,6 2,1 2,3 2,3 3,3 3,2 4,5 6,4 8,4 10,0 11,8 18,1 22,0 26,2 w/w 4,1 4,2 4,2 4,2 4,2 4,3 4,4 4,1 4,5 4,5 4,4 4,1 4,1 4,1 kw 6,9 9,6 11,3 11,3 15,4 15,5 21,4 30,9 42,2 46,6 57,8 84,4 93,2 117,0 kw 2,1 2,5 3,0 2,9 4,1 4,0 5,6 8,1 10,8 12,5 15,2 23,6 27,0 33,2 w/w 3,3 3,7 3,8 3,9 3,8 3,9 3,8 3,8 3,9 3,7 3,8 3,6 3,5 3,5 (1) Riscaldamento: Temperatura aria esterna bulbo secco 7 C, bulbo umido 6 C, Acqua 35/30 C. (2) Raffreddamento: Temperatura aria esterna 35 C, Acqua 23/18 C. 10

11 Pompe di calore ibride aria/acqua con compressore E.V.I. LWZ - WWZ -15 C +63 C E.V.I. C.O.P. 4,1 VERSIONI DISPONIBILI LWZ Standard a 2 tubi. LWZ/SW6 Unità 4 tubi. WWZ Versione a 2 sezioni. CARATTERISTICHE La peculiarità delle unità LWZ è la presenza di DUE scambiatori lato sorgente (uno ad aria, la batteria alettata, uno ad acqua) che consentono all unità di poter operare in qualsiasi condizione ambientale, gestendo i due scambiatori in Le pompe di calore LWZ, infatti, operano sempre con lo scambiatore sorgente ad aria attivato e, con temperature esterne inferiori a circa 0 C, o comunque quando il controllo a microprocessore lo ritiene opportuno, viene attivato anche lo scambiatore sorgente ad acqua che integra la resa termica dell unità in condizioni ambientali particolarmente pompa di calore non raggiungibile, in quelle condizioni, con il solo utilizzo della sorgente ad aria. LIMITI DI FUNZIONAMENTO 70 Temperatura acqua prodotta ( C) Temperatura aria esterna ( C). Modelli LZW - WWZ Potenza termica (EN14511) (1) Potenza assorbita totale (EN14511) (1) COP (EN14511) (1) Portata acqua sorgente integrativa * (1) Potenza frigorifera (EN14511) (2) Potenza assorbita totale (EN14511) (2) EER (EN14511) (2) 14T (3) 21 (3) kw 13,9 19,6 26,5 37,4 52,1 74,7 89,4 106,3 kw 3,2 4,5 6,4 8,4 11,8 18,1 22,0 26,2 w/w 4,3 4,4 4,1 4,5 4,4 4,1 4,1 4,1 l/h kw 15,5 21,4 30,9 42,2 57,8 84,4 93,2 117,0 kw 4,0 5,6 8,1 10,8 15,2 23,6 27,0 33,2 w/w 3,9 3,8 3,8 3,9 3,8 3,6 3,5 3,5 * Portata acqua nominale utilizzata dall unità per temperatura sorgente 10/7 C. (1) Riscaldamento: Temperatura aria esterna bulbo secco 7 C, bulbo umido 6 C, Temperatura acqua utenze 30/35 C. (2) Raffreddamento: Temp. acqua utenze 23/18 C, temp. aria esterna 35 C. (3) Solo per WWZ 11

12 Pompe di calore Geotermiche WZH - WDH +60 C VERSIONI DISPONIBILI Solo riscaldamento Reversibile caldo/freddo Acqua calda sanitaria (SW6) Free cooling LIMITI DI FUNZIONAMENTO Temperatura acqua prodotta ( C) Funzionamento standard Contattare l azienda Temperatura ingresso acqua sorgente ( C). Modelli WZH - WDH Potenza termica (EN14511) (1) COP (EN14511) (1) Potenza frigorifera (EN14511) (2) EER (EN14511) (2) Modelli WZH - WDH Potenza termica (EN14511) (1) COP (EN14511) (1) Potenza frigorifera (EN14511) (2) EER (EN14511) (2) kw 7,4 10,0 12,5 14,4 17,8 20,9 27,0 38,0 48,2 58,7 67,9 75,8 83,7 101,7 w/w 4,9 5,3 5,2 5,3 5,6 5,5 5,2 5,4 5,1 5,1 5,3 5,2 5,2 5,2 kw 8,2 11,1 13,9 15,9 19,8 22,8 29,0 41,9 56,2 70,2 82,8 86,9 101,8 123,1 w/w 4,8 5,6 5,6 5,7 5,7 5,6 4,9 5,3 5,7 5,8 6,0 5,5 5,7 5, kw 118,4 135,2 152,3 169,5 189,1 208,7 185,4 203,4 236,8 270,3 304,7 339,1 378,2 420,3 w/w 5,3 5,3 5,3 5,3 5,4 5,4 5,2 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,4 5,5 kw 143,4 157,0 185,6 207,3 222,5 253,6 214,7 241,3 297,5 340,2 385,4 430,3 485,2 540,0 w/w 5,9 5,6 5,9 5,8 5,7 6,0 5,4 5,6 6,0 6,0 6,0 6,0 6,1 6,3 (1) Riscaldamento: Temperatura acqua condensatore ingresso/uscita 30/35 C; temperatura acqua evaporatore ingresso/uscita 10/7 C. Unità senza valvola pressostatica. (2) Raffreddamento: I dati sono riferiti ad unità complete di valvole pressostatica: acqua evaporatore ingresso/ uscita 23/18 C, temperatura acqua condensatore ingresso/uscita 30/35 C. 12

13 'HXPLGLÀFDWRUL FRQ UHFXSHUR DG DOWLVVLPD HIÀFLHQ]D GHE 5HFXSHUR WHUPLFR FRQ HI FLHQ]D 'HXPLGL FD]LRQH D FLFOR IULJRULIHUR Integrazione frigorifera e termica Ventilatori con tecnologia ad inverter Interfaccia Modbus Ripresa Aria Viziata Aria di Mandata Aria Espulsa GHE Aria di Mandata Aria Esterna Ripresa Aria Viziata Aria di Ricircolo Aria di Mandata Ripresa Aria Viziata Modelli GHE l/24h 30,1 61,8 W % 90% 90% W Portata aria esterna 3 m /h Portata d'aria mandata m3/h &DSDFLWj GL GHXPLGL FD]LRQH XWLOH (al netto del contenuto entalpico dell'aria esterna) Potenza frigorifera totale (al netto del contenuto entalpico dell'aria esterna) (I FLHQ]D QRPLQDOH LQYHUQDOH UHFXSHUDWRUH Potenza nominale assorbita compressore 1) 2) (1) (1) (2) (1) Prestazioni riferite alle seguenti condizioni: temperatura ambiente 26 C; umidità relativa 65%, aria esterna 35 C; umidità relativa 50%, portata aria esterna 130 m3/h, temperatura ingresso acqua 15 C, portata acqua 250 l/h. Prestazioni riferite alle seguenti condizioni: aria esterna -5 C; umidità relativa 80%, temperatura ambiente 20 C; umidità relativa 50%, portata aria esterna massima. 13

14 per Piscine SBA Capacità di da 50 a 200 l/24h VERSIONE STANDARD ARIA DI MANDATA -10 C +60 C ARIA DI RIPRESA UTH-UTHZ Capacità di da 100 a 900 l/24h SCHEMA IMPIANTO UTHZ -10 C ARIA DI MANDATA +60 C ARIA ESPULSA ARIA DI RIPRESA DESURRISCALDATORE ARIA ESTERNA CONDENSATORE REMOTO 14

15 Refrigeratori d acqua LSA-CSA Refrigeratori d acqua e pompe di calore aria/acqua Potenze Frigorifere e Termiche da 5 a 40 KW WSA-WDA-WVK Refrigeratori d acqua e pompe di calore acqua/acqua Potenze Frigorifere e Termiche da 6 a 880 KW LDA-CDA-LGK Refrigeratori d acqua e pompe di calore aria/acqua Potenze Frigorifere e Termiche da 40 a 875 KW 15

16 Galleria San Giacomo, Castelfranco Emilia (MO) 16