OTTIMIZZAZIONE NELL USO DELL ACQUA DI FALDA NELLE POMPE DI CALORE GEOTERMICHE

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1 AGROITTICA ACQUA & SOLE S.p.A. Sede Operativa Località Cassinazza di Baselica Giussago PAVIA Tel.: OTTIMIZZAZIONE NELL USO DELL ACQUA DI FALDA NELLE POMPE DI CALORE GEOTERMICHE 1

2 L ACQUA COME FONTE TERMICA ESEMPI DI FONTI D ACQUA UTILIZZABILI DAI SISTEMI A POMPA DI CALORE o Acqua di falda (prima falda, falda sospesa, acquiferi potabili) o Acqua di falda profonda ad alta temperatura (generalmente termale) o Corsi d acqua superficiale (fiumi, canali ) o Bacini e Laghi o Circuiti Acqua da torri evaporative o Circuiti Acqua da processi industriali L ACQUA COME FONTE GEOTERMICA o Acqua di falda (prima falda, falda sospesa, acquiferi potabili) o Acqua di falda profonda ad alta temperatura (generalmente termale) 2

3 CONFRONTO ACQUA SONDE GEOTERMICHE VANTAGGIO NELL USO DELL ACQUA COME FONTE GEOTERMICA o Temperatura costante durante tutto l anno A Giussago (PV) in diversi siti abbiamo monitorato l andamento delle temperature durante l anno Gennaio Temperatura esterna = 15 C Temperatura acqua falda = 13 C Luglio Temperatura esterna = + 33 C Temperatura acqua falda = 14 C o Grande precisione nella determinazione delle rese delle pompe di calore o Stima accurata dei risparmi che si possono ottenere nella stagione invernale e in quella estiva o Resa elevata dei sistemi a pompa di calore o Vantaggi ambientali legati al possibile impiego successivo dell acqua (uso irriguo) DIFFICOLTÀ NELL USO DELL ACQUA COME FONTE GEOTERMICA o Iter autorizzativo più complesso rispetto alle sonde geotermiche o Difficoltà di restituzione dell acqua (spesso il vero problema!) o Valutazione più complessa dell impatto ambientale (specie per impianti di grande potenza) 3

4 UN ESEMPIO NUOVO DI USO DELL ACQUA: LE RETI EPS Le reti di teleriscaldamento tradizionali sono un sistema di tubazioni che permette di trasferire calore da una sorgente centralizzata a più utenti. Le reti EPS (Energy Pipe System) permettono di trasferire agli utenti il calore prelevato dall acqua proveniente da una sorgente geotermica rappresentando una rete di teleriscaldamento che utilizza energia rinnovabile. Ricordiamo che, in un sistema a pompa di calore che utilizza acqua di falda, il % dell energia termica trasferito all utente è prelevato dall acqua (fonte rinnovabile) e solo il 23-25% da energia elettrica. A differenza delle reti tradizionali, le reti EPS possono essere utilizzate anche in senso inverso per il telecondizionamento o in modo misto di teleriscaldamento e telecondizionamento contemporaneo. 4

5 Può spesso verificarsi la condizione che, in un centro abitato costituito da più immobili, vi sia una richiesta contemporanea di riscaldamento e di condizionamento. Il crescente livello di isolamento termico degli edifici, infatti, sposta uffici e centri commerciali verso un uso prevalente del condizionamento rispetto al riscaldamento. Gli edifici sono poco disperdenti e il calore richiesto durante la fase invernale è minimo. Al contrario grandi affollamenti, luci, postazioni di lavoro, PC, monitor, stampanti producono carichi interni che il sistema isolato non riesce a smaltire e pertanto si ha una forte richiesta di condizionamento. Un centro abitato con immobili che hanno richiesta contemporanea di caldo e freddo, se servito da una rete EPS, può portarsi in una condizione di equilibrio limitando fortemente l emungimento dell acqua di falda. 5

6 LO SCHEMA DELLA RETE EPS La rete di teleriscaldamento tradizionale Risparmio Energetico con Rete EPS = 40% POMPA DI CALORE CENTRALIZZ 90 C Utente 1 Utente 2 Utente 3 Utente 4 Risparmio Acqua con Rete EPS fino al 100% 80 C La rete EPS Q, Ta ricircolazione Nessun emungimento dalla falda! Possibile inversione dei flussi di alimentazione e scarico Ec Pompa Calore 'Caldo' 1 Ef Pompa Calore 'Freddo' 2 Ef Pompa Calore 'Freddo' n-1 Ec Pompa Calore 'Caldo' n Flangia tarata Dp Q, Ts Vediamo qualche esempio 6

7 Realizzazione 1 LA RETE EPS NEL CENTRO DIREZIONALE DARSENA 230 kw elettrici da fonti rinnovabili ( pannelli fotovoltaici ) 7

8 DESCRIZIONE DEL PROGETTO Il centro direzionale sviluppato presso la Cascina Darsena ha visto l insediamento di diversi uffici e di abitazioni. La rete EPS è stata sviluppata nella configurazione a stella partendo dal locale multifunzione. LOCALE MULTISERVIZI PALAZZINA UFFICI 7 PALAZZINA UFFICI 4 PALAZZINA UFFICI 4 PALAZZINA UFFICI 5 PALAZZINA UFFICI 6 ricircolazione Q, Ta Possibile inversione dei flussi di alimentazione e scarico Ec Pompa Calore 'Caldo' 1 Ef Pompa Calore 'Freddo' 2 Ef Pompa Calore 'Freddo' n-1 Ec Pompa Calore 'Caldo' n Flangia tarata Dp Rete EPS a 2 tubi Q, Ts 8 Mandata Ritorno

9 LO SCHEMA DELLA RETE EPS A STELLA T1 T2 t=13 C 9

10 CLIMATIZZAZIONE DEL CENTRO DIREZIONALE La Darsena Superficie utile [m 2 ] Volume utile [m 3 ] Classe Energetica Fabbisogno annuo energia elettrica per climatizzazione (sistema a pompa di calore idronica) Costo stimato per la climatizzazione A [ kwh ] /anno Costo specifico per la climatizzazione 5,95 /m 2 anno 10

11 SCHEMA DELL IMPIANTO Unità Trattamento Aria 11

12 L IMPIANTO DI PRODUZIONE ENERGIA TERMICA A POMPA DI CALORE Nel rispetto dei principi ispiratori del progetto, la produzione dell energia termica è stata realizzata con macchine in grado di garantire il massimo rispetto dell ambiente. In particolare è stata scelta una macchina multifunzione alimentata ad acqua di falda in grado di produrre energia termica in caldo ed in freddo contemporaneamente. La macchina in oggetto è un refrigerante multifunzione con condensatore ad acqua incorporato. Progettata per l uso in impianti di condizionamento civili, industriali e tecnologici a 4 tubi è in grado di fornire acqua refrigerata e acqua calda anche contemporaneamente. In funzione delle necessità, la macchina è in grado di produrre automaticamente: - Acqua refrigerata ( funzionamento come chiller ) - Acqua refrigerata + calda ( refrigeratore con recupero totale del calore di condensazione ) - Acqua calda ( funzionamento come produttore di acqua calda ) MULTIPLO.SCREW.W.NRM 350.V2 Potenza frigorifera 308 kw 63 kwe ( COP 4.85 ) Potenza caldo 348 kw 81 kwe ( COP 4.30 ) Potenza caldo + freddo kw 82 kwe ( COP 7.52 ) Consumo massimo acqua 22 litri/s 12

13 Progetto 2 PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UNA RETE EPS NEL COMUNE DI GIUSSAGO Il comune di Giussago, situato al confine fra la provincia di Milano e quella di Pavia, stà realizzando un importante urbanizzazione con complessi abitativi, area artigianale, uffici, scuola In accordo con l Amministrazione Comunale stiamo realizzando la prima rete EPS di teleriscaldamento e telecondizionamento al servizio del nuovo insediamento. 13

14 PROGETTO DI RETE EPS NEL COMUNE DI GIUSSAGO Complesso abitativo 1 Complesso abitativo 2 Complesso scuola Rete EPS a 2 tubi Pozzo Mandata Ritorno Complesso Artigianale Centro Direzionale Uffici 14

15 LA CLIMATIZZAZIONE DEL CENTRO UFFICI Ufficio Superficie utile [m 2 ] Volume utile [m 3 ] Classe Energetica Potenza climatizzazione Consumo max acqua A 220 [ kw ] 13,5 litri/s COP invernale 4,3 COP estivo 4,75 15

16 LA POMPA DI CALORE E IL POZZO GEOTERMICO CARATTERISTICHE TECNICHE Potenza POMPA di CALORE 220 [ kw ] Portata acqua lato condensatore 13,5 litri/s COP invernale 4,3 COP estivo 4,75 DATI DEL POZZO Profondità di perforazione 70 m Diametro del pozzo 600 mm Temperatura acqua 13 C 16

17 Realizzazione 3 L ACQUA DI FALDA NELL OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI DI UN CENTRO COMMERCIALE LA CENTRALE FRIGORIFERA ATTUALE La centrale frigorifera è costituita da 4 vecchi chiller CLIMAVENETA, da 407 kw termici ciascuno, condensati ad aria, che lavorano con fluido frigorigeno R22. L assorbimento di queste macchine è di 187,6 kw con un COP pari a circa 2,18. CONSUMI DI ENERGIA ELETTRICA I consumi vengono riportati in TEP (tonnellate equivalenti di petrolio) calcolati in base alle indicazioni dell Autorità per Energia Elettrica e il Gas, secondo cui: 1 TEP = kwhe (per energia elettrica) kwh elettrici kwh luci/servizi kwh condizion. Energia per condizion. TEP kwh termici resi all impianto TOTALE TEP

18 INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO o Approvvigionamento dell acqua di falda. o Installazione di un Chiller ad Alta Efficienza condensato ad acqua che sia in grado di fornire l energia termica fredda in ogni condizione climatica e di affollamento. SITUAZIONE ATTUALE Energia Elettrica per climatizzazione 432 TEP/anno IMPIANTO NUOVO Energia Elettrica per climatizzazione 105 TEP/anno Risparmio annuale 327 TEP 75 % 18

19 CHILLER AD ALTA EFFICIENZA CONDENSATO AD ACQUA DI FALDA CARATTERISTICHE TECNICHE Potenza CHILLER [ kw ] Temp min acqua in ingresso Portata acqua falda al condensatore Salto termico al condensatore 17 C 100 l/s 5 C EER ( COP condiz. ) 8,7 100% EER ( COP condiz. ) 13,3 50% 19

20 GRUPPO DI LAVORO Mauro Alberti Alberto Brambilla Elvio Leporati 20

SOLUZIONI TECNICHE DEL PROGETTO

SOLUZIONI TECNICHE DEL PROGETTO RISCALDAMENTO INVERNALE MODALITA FUNZIONAMENTO RAFFRESCAMENTO ESTIVO MODALITA FUNZIONAMENTO SCHEMA P&I D 6. IMPIANTO A PAVIMENTO 4. SOLARE TERMICO 1. POZZO GEOTERMICO 2. POMPA DI CALORE 3. UNITA TRATTAMENTO

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