Convenzione Quadro ENEA UNICLAM Università degli studi di Cassino e del Lazio Meridionale POMPE DI CALORE AD R744 (CO 2 )

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1 Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l energia e lo sviluppo economico sostenibile Convenzione Quadro ENEA UNICLAM Università degli studi di Cassino e del Lazio Meridionale POMPE DI CALORE AD R744 (CO 2 ) VISITA AI LABORATORI ED IMPIANTI DEL C.R. CASACCIA DEL 12 GIUGNO 2012 Referente scientifico: Ing. Andrea Calabrese andrea.calabrese@enea.it

2 Piano d Azione per l Efficienza Energetica: Impieghi finali d energia per settore Anno 2010 Fonte: elaborazione ENEA su dati MSE La ripartizione degli impieghi tra i diversi settori mostra una forte incidenza di quello relativo agli usi civili, con una quota salita dal 30,8% del 2004 al 35,0% del Seguono il settore dei trasporti (31,0%) e dell industria (23%). Nel 2010, il consumo finale di energia è stato pari a 137,5 Mtep, con un incremento del 3,6% rispetto al Tale crescita è dovuta alla ripresa dei consumi nel settore industriale (+5,5%), negli usi non energetici (+12,9%) e negli usi del settore civile (+4,1%). Energia totale utilizzata in una abitazione: 11/2008

3 QUADRO LEGISLATIVO DI RIFERIMENTO: Decreto Legge n. 28 Incremento uso Energie Rinnovabili Dal entreranno in vigore gli obblighi del Decreto Legge n. 28 che promuove l uso delle energie rinnovabili. Il nuovo decreto recepisce la direttiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo sull impiego delle fonti rinnovabili, stabilendo le percentuali minime del loro impiego in relazione al fabbisogno termico totale degli edifici, cioè al fabbisogno richiesto per la loro climatizzazione, invernale ed estiva, e per la produzione di ACS (acqua calda sanitaria). Con le energie rinnovabili, finora si doveva coprire solo il 50% del fabbisogno termico annuo richiesto per la produzione di ACS. Con il nuovo decreto, invece, si dovrà, fin dalla sua entrata in vigore, coprire il 20% del fabbisogno termico totale e poi, nel 2017, il 50%. Protocollo di Kyoto Regolamento CE n (16/09/2009) Sostituzione fluidi refrigeranti tradizionali

4 Pompa di calore elettrica a compressione ad R744 Caratteristiche d impatto ambientale e di sicurezza dei principali fluidi refrigeranti: ODP (potenziale di distruzione dell ozono) GWP (potenziale di riscaldamento globale) Es. un gas con GWP100 pari a 1.500, significa che 1 Kg di questo gas introdotto in atmosfera, in 100 anni, causerà lo stesso effetto serra di Kg di anidride carbonica (CO2). Si deduce facilmente che più basso è il valore GWP minore è l impatto del gas sull effetto serra.

5 Pompa di calore elettrica a compressione: ai lavori/la tecnica alla portata di tutti/pompe di calore/la tecnica alla portata di tutti pompa di calore.html

6 Pompa di calore elettrica a compressione ad R744 Prototipo Pompa di calore elettrica polivalente a CO 2 (R744) ODP (potenziale di distruzione dell ozono) GWP (potenziale di riscaldamento globale) Impianto a Pompa di calore a CO 2 (R744)

7 COMPONENTI DELL IMPIANTO POMPA DI CALORE POLIVALENTE CO 2 Pel=13kW P frig = 27 kwf con acqua glicole al 43% P term = 30 kwt con acqua glicole al 43% Massima pressione esercizio = 110 bar UTA P batteria calda = 18 kw P batteria fredda = 18 kw P el assorbita = 1,89 kw Q aria = 2000 m 3 /h H mandata = 250 Pa RECUPERATORE P rec inv = 11 kwth P rec est = 4,5 kwf η rec = 76% DRY COOLER Fluido: glicole e acqua, 43 % di glicole Pestdiss=66kW Pinvdiss=22kW Volume = 44 dm 3 Q aria = m 3 /h Massima pressione = 1,2 MPa Pel=3,5kW

8 VENTILCONVETTORI Ptot=2,5kW P frig = 2,31 kwf P term = 3,49 kwt Pel=60W Q aria = 520 m 3 /h Q acqua = 430 m 3 /h SERBATOI DI ACCUMULO (caldo e freddo) Capacità = 1500 L SCAMBIATORI DI CALORE A PIASTRE (caldo e freddo) P=30kW Superficie scambio termico = 8 m 2

9 ANALISI DATI SPERIMENTALI: PRESTAZIONI PDC IN FUNZIONE DI TinGC (ST3) : Potenza elettrica Assorbita PDC [KWel] CMP1 al 100% CMP2 al 100% CMP3 OFF CMP1 al 100% CMP2 al 100% CMP3 al 100% CMP1 al 100% CMP2 al 100% CMP3 Parzializzato Potenza Termica [kwth] CMP1 al 100% CMP2 al 100% CMP3 OFF CMP1 al 100% CMP2 al 100% CMP3 al 100% CMP1 al 100% CMP2 al 100% CMP3 Parzializzato T,ENT,CALD,PDC Acqua [ C] T,ENT,CALD,PDC Acqua [ C]

10 ANALISI DATI SPERIMENTALI: ANDAMENTO DEL COP IN FUNZIONE DI TinGC :

11 CICLO A MASSIMO COP (2,77): Punto del ciclo Time [h:min] T,ENT, CALD, PDC [ C] Descrizione Temperature ( C) T,ENT,FRED, PDC [ C] Pressure (MPa) T,ACCUM, CALD [ C] Density (kg/m³) T,USC, CALD, PDC[ C] Enthalpy (kj/kg) Entropy (kj/kgk) FLUX,PDC, CALD [m 3 /h] 1 Aspirazione compressori HP LP 3, , ,05 1, :30 32,7 6,4 17,200 28,8 39 2,9 2 Mandata compressori 81,583 7, ,91 494,63 1, Uscita Gas Cooler 33,000 7, ,14 307,93 1, Uscita surriscaldatore HP 25,700 7, ,40 265,89 1, Uscita valvola di laminazione principale 0, , ,97 265,89 1, Uscita Evaporatore (Ingresso surriscaldatore HP) 0, , ,58 418,86 1,80

12 CONTROLLO E GESTIONE DELL IMPIANTO: BX EINSTEIN

13 VERIFICA DELLE PRESTAZIONI DELLA PDC IN FUNZIONAMENTO POLIVALENTE: CONTEMPORAINEITA RICHIESTA ACQUA CALDA E ACQUA REFRIGERATA UNA MACCHINA, UN SOLO CONSUMO DI ENERGIA DUE RISULTATI: CALDO E FREDDO INSIEME!!!

14 Le nostre attività di ricerca e sviluppo: Il portale allestito è visitabile all indirizzo