Piccole e grandi centrali frigorifere : il risparmio energetico dovere primario. Mauro Brusa RCGroup S.p.A.

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1 Piccole e grandi centrali frigorifere : il risparmio energetico dovere primario Mauro Brusa RCGroup S.p.A.

2 Alcune considerazioni generali Il primo passo per la realizzazione di un sistema ad elevato risparmio energetico è un approfondita analisi dell applicazione. La logica di scelta delle macchine per una centrale frigorifera che lavori su base stagionale, da 8 a 10 ore/giorno, 5 giorni/settimana, da 4 a 5 mesi/anno, condizionamento comfort palazzo uffici alle nostre latidudini, è diversa da quella per una centrale frigorifera che opera in servizio pesante e continuo 24 h/giorno; 365 giorni/anno, condizionamento di precisione, o raffreddamento processi industriali 2

3 Alcune considerazioni generali Il risparmio energetico non può prescindere dal tempo di ritorno dell investimento. I seguenti costi devono essere considerati nel calcolo del tempo di ritorno dell investimento : * costi operativi ( costi energetici ) * costi di acquisto * costi di installazione * costi di manutenzione 3

4 Alcune considerazioni generali La scelta finale delle macchine rappresenta la sintesi delle valutazioni economiche e energetiche La macchina che ha le caratteristiche energetiche migliori non ha sempre il tempo di ritorno dell investimento più breve 4

5 Non solo EER EER = ENERGY EFFICIENCY RATIO = CAPACITA FRIGORIFERA / ENERGIA SPESA ENERGIA SPESA = * potenza impegnata compressori ( chillers condensati a acqua) * potenza impegnata compressori + ventilatori ( chillers condensati ad aria ) EUROVENT ha definito i parametri di riferimento per l appartenenza alle varie classi energetiche, 12/7 30/35 C per chillers condensati ad acqua, 12/7 35 C e ha introdotto dal Marzo 2012 l EER netto che tiene conto della potenza impegnata da una pompa virtuale che vince le perdite di carico del chiller 5

6 Non solo EER L indice energetico stagionale ESEER / SEER ( European Seasonal Energy Efficiency Ratio) deve essere tenuto in considerazione nella scelta della macchina. ESEER = (EER@100% x 0,03) + (EER@75% x 0,33) + (EER@50%x0,41) + (EER@25% x 0,23) Una macchina lavora a pieno carico per il 3% del tempo; al 50% per la maggior parte della vita utile 6

7 Non solo EER L ESEER / SEER varia in maniera importante a seconda del tipo di macchina. Componentistica e soluzioni tecniche ne influenzano il valore. chiller Classe A ad aria 1 circuito, 2 scroll in parallelo : ESEER = 4,19 chiller Classe A ad aria 2 circuito, 2 scroll, 1 per circuito : ESEER = 3,63 chiller Classe A ad aria 2 circuiti, 4 scroll, 2 in parallelo per circuito : ESEER = 4,24 chiller Classe A ad aria 2 circuiti, 2 vite : ESEER = 3,51 chiller Classe A ad aria 2 circuiti, 4 centrifughi levitazione magnetica, 2 in parallelo per circuito : ESEER = 5,76 7

8 Non solo EER La selezione della macchina che garantisca la migliore soluzione dal punto di vista tecnico-economico non può essere fatta basandosi solamente sui dati di catalogo e/o software di selezione. Occorre utilizzare software per il calcolo energetico che si basano su profili di applicazioni e tengono conto del valore di ESEER / SEER della macchina selezionata 8

9 Alcune domande Un utilizzo solo estivo, h/giorno - 5 giorni/settimana - 5, max. 6 mesi/anno, vale l investimento per : * macchine in Classe A o A+? * macchine in Classe A e elevatisso ESEER? * impianti con macchine in stand-by in parallelo? 9

10 Un esempio di calcolo energetico Applicazione : Uffici Località : Palermo Carico termico da smaltire : 500 kw Richiesta : 2 x chillers da 300 kw ( 12/7 35 C) Soluzioni : Nr. 2 x chillers multiscroll Classe B Nr. 2 x chillers multiscroll Classe A Nr. 2 x chillers centrifughi oil-free Classe A e elevatissimo ESEER 10

11 I risultati & le soluzioni Nr. 2 x chillers multiscroll Classe B EER = 2.74; ESEER = 3.67 : 123,9 MWh/anno (acquisto : per 2 chillers) Nr. 2 x chillers multiscroll Classe A EER = 3.17; ESEER = 4.17 : 116,9 MWh/anno (acquisto : per 2 chillers) Nr. 2 x chillers centrifughi oil-free Classe A EER = 3.49; ESEER = 5.10 : 106,9 MWh/anno (acquisto : per 2 chillers) 11

12 I risultati & le soluzioni Nr. 2 x chillers multiscroll Classe B 123,9 MWh/anno x 0,18 /kwh = /anno dopo 5 anni : ( x 5) = Nr. 2 x chillers multiscroll Classe A 116,9 MWh/anno x 0,18 = /anno dopo 5 anni : ( x 5) = Nr. 2 x chillers centrifughi oil-free Classe A 106,9 MWh/anno x 0,18 = /anno Dopo 5 anni : ( x 5) =

13 I componenti per l efficienza energetica 13

14 Compressori a levitazione magnetica Caratteristiche Compressori centrifughi a due stadi a velocità variabile Cuscinetti a levitazione magnetica oil free Capacità di seguire puntualmente le richieste dell impianto L avviamento morbido ottenuto con i dispositivi ad inverter riduce la corrente di spunto limitandola a soli 5 Ampere per ciascun compressore Vantaggi Eliminazione completa di tutte le procedure di manutenzione dei sistemi di lubrificazione Nessuna necessità di rifasamento Valori di EER crescenti con il ridursi del carico frigorifero Minime correnti di spunto all avviamento. Maggiore silenziosità Minor peso Assenza di vibrazioni Loghi, Marchi e Nomi Aziendali sono di proprietà dei rispettivi titolari 14

15 Compressore centrifugo a levitazione magnetica vs. vite EFFICIENZE A CARICHI PARZIALI 15

16 Ventilatori con motori EC Caratteristiche dei motori EC Motore brushless sincrono Sistema integrato di commutazione elettronica Alta efficienza (83 86%) Minimo consumo energetico Controllo stepless della velocità di rotazione con un segnale proporzionale 0 10 VDC Assenza di rumore elettromagnetico Caratteristiche dei ventilatori Plug Fans Ventilatori centrifughi con prevalenze elevate, per l installazione interna Caratteristiche dei ventilatori assiali Ventilatori per le installazioni esterne Vantaggi Pesante riduzione del consumo energetico Il consumo energetico diminuisce con la riduzione dei giri del motore Più efficiente di un motore tradizionale Risparmio energetico medio del 30%, rispetto ad un motore tradizionale Vita media più lunga (nessun contatto meccanico) Riduzione dell interferenza elettromagnetica Minime emissioni sonore PLUG FAN Indoor installation unit AXIAL FAN Outdoor installation unit 16

17 Ventilatore con motore AC vs. motore EC EFFICIENZE A CARICHI PARZIALI 17

18 Batterie condensanti a microcanali Caratteristiche Alta efficienza energetica Ridotta carica di refrigerante Performance termiche migliorate Veloce risposta ai cambi di temperatura Perdite di carico ridotte Rumore ridotto Ottimo funzionamento ad alte pressioni Costruzione al 100% in alluminio Vantaggi Risparmio sulla bolletta elettrica Fino al 75% di refrigerante in meno rispetto all utilizzo di batterie refrigeranti tradizionali Riduzione dell ingombro delle unità esterne Riduzione dell impatto ambientale Funzionamento stabile e affidabile Perfette per un ampia gamma di refrigeranti e di applicazioni Resistenza alla corrosione migliorata Fino al 50% più leggere delle batterie tradizionali Facilmente riciclabile Facilmente pulibile MICROCHANNEL COIL 18

19 Compressori con inverter Caratteristiche Modulazione della capacità. Non necessita di alcuna correzione del fattore di potenza Minima corrente di avviamento Capacità di seguire puntualmente le richieste dell impianto Vantaggi Maggiore efficienza energetica (eliminando i cicli di start e stop) Minimo consumo energetico Alta efficienza a carichi termici parziali Performances elevate, EER ed ESEER più elevati Componente essenziale per il raggiungimento delle classi energetiche A e A+ Totale assenza di rumori elettromagnetici Più silenzioso di un compressore tradizionale COMPRESSORE SCROLL Compressore con inverter COMPRESSORE TURBO Compressore centrifugo a levitazione magnetica 19

20 Valvole di espansione elettronica Caratteristiche Elevata modulazione della capacità. Controllo preciso Ampio raggio di operazione Capacità di seguire puntualmente le richieste dell impianto ed i cambiamenti delle condizioni ambientali Miglior utilizzo dei compressori Bidirezionalità Vantaggi Maggiore efficienza energetica Migliore stabilità del sistema, abbinate all uso di compressori con inverter Sostituisce due valvole di espansione tradizionali nelle pompe di calore reversibili. VALVOLA DI ESPANSIONE ELETTRONICA 20

21 SBRINAMENTO INTELLIGENTE Caratteristiche Sistema in grado di riconoscere l effettiva presenza di ghiaccio sulla batteria evaporante in modo da attivare il ciclo di sbrinamento solo quando necessario. Ciò comporta un importante risparmio energetico. Inoltre il sistema è completamente automatico e si basa solo sulla lettura dinamica dei parametri di funzionamento, dati assolutamente oggettivi, con l assoluta impossibilità di errore, tanto da non richiedere l inserimento di alcun parametro limite di controllo ed è in grado di adattarsi a qualunque condizione climatica. Vantaggi ottimizzazione del funzionamento della pompa di calore che effettua i cicli di sbrinamento quando questi diventano realmente necessari ottimizzazione del funzionamento dell impianto risparmio annuo di esercizio stimabile tra il 15% ed il 20%. nessuna possibilità di errori di programmazione minor usura dei compressori e quindi maggiore vita della pompa di calore 21

22 COME MIGLIORARE L EFFICIENZA 22

23 DOVE INTERVENIRE : CONDIZIONI OPERATIVE GESTIONE DELLO STAND-BY SET POINT DINAMICO 23

24 CONDIZIONI OPERATIVE Temperatura ingresso / uscita H2O refrigerata : da 14 / 8 C a 23 / 17 C 24

25 Incremento delle ore di funzionamento in free-cooling CITTA TEMP in/out H2O [ C] 14 / 8 TEMP in/out H2O [ C] 23 / 17 DELTA % LONDRA [h/y] ,26 PARIGI [h/y] ,88 MILANO [h/y] ,67 25

26 Incremento di EER; macchine di taglia ridotta 14/8 23/17 DELTA % Temperatura di condensazione [ C] Temperatura di evaporazione [ C] 3 12 Capacità compressori [kw] Potenza impegnata [kw] EER [kw/kw] 3,38 4,27 Modello ,39% -21,05% 26,17% 26

27 GESTIONE DELLO STAND-BY : LOAD SHARING DEFINIZIONE : NON PIU» N» MACCHINE AL 100% E ALTRE FERME IN STAND-BY, MA, TUTTE LE MACCHINE IN FUNZIONE A CARICO PARZIALE CONSEGUENZE : UN NUOVO CONCETTO DI STAND-BY, LO STAND-BY ATTIVO 27

28 Perche il LOAD SHARING : le nuove tecnologie del controllo modulante Caratteristiche comuni : POSSIBILITA DI SEGUIRE L ANDAMENTO DEL CARICO TERMICO, e soprattutto ELEVATE EFFICIENZE A CARICHI PARZIALI 28

29 Load sharing per refrigeratori TRADIZIONALE 100% Standby 29

30 Load sharing per refrigeratori LOAD SHARING 75% o inferiore Su quali macchine ha un effetto importante : Chillers a vite con sezione di free-cooling Chillers convenzionali a levitazione magnetica 30

31 SET POINT DINAMICO COMPENSAZIONE AUTOMATICA DEL SET POINT CHILLER IN FUNZIONE DELLA VARIAZIONE DEL CARICO AMBIENTE Incremento tra 8 & 10% della capacità in free-cooling a parità di temperatura aria esterna per ogni grado C di incremento set point 31

32 Il futuro prossimo venturo PORTATA ACQUA VARIABILE AI REFRIGERATORI Abbinamento tra compressori a levitazione magnetica / Vite Inverter e evaporatori allagati rende possibile la portata d acqua variabile (tra 50 & 110 %) al refrigeratore. VANTAGGI: semplificazione impiantistica e ridotta potenza pompa 32

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