Pompe di calore ed impianti integrati per il residenziale: una sperimentazione di successo

Le pompe di calore integrate come spunto di ricerca verso soluzioni innovative, efficienti e rinnovabili.

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Pompe di calore - Ricerca Energetica

Alla luce dei requisiti sempre più stringenti richiesti agli edifici di nuova costruzione in materia di efficienza energetica (NZEB), il ruolo delle pompe di calore ha assunto una crescente importanza, tanto da spingere la ricerca verso soluzioni innovative e integrate che abbinano efficienza energetica e fonti rinnovabili.

Pompe di calore integrate con pannelli solari: un esempio di successo

I sistemi integrati sono un esempio virtuoso, sono in grado di garantire caldo, freddo e acqua calda sanitaria tramite l’impiego di pompe di calore e pannelli solari ibridi.

I pannelli ibridi permettono la conversione dell’energia irradiata dal sole in energia elettrica ed in energia termica.

Climatizzazione Efficiente e Rinnovabile

RSE  ha ideato e realizzato, presso i laboratori di Milano e di Terni il sistema SINCLER (Sistema Integrato di Climatizzazione Efficiente e Rinnovabile).

Questo sistema abbina le prestazioni delle pompa di calore a quelle dei pannelli fotovoltaici ibridi, per la climatizzazione degli edifici e la produzione di acqua calda sanitaria.

Il ROI di SINCLER 

Il sistema ha tempi di ritorno dell’investimento significativamente inferiori alla sua vita tecnica.

Se installato in una abitazione monofamiliare a Roma
ha tempi di ritorno di circa 8 anni se l’edificio ha 
classe energetica A e di 5 anni se l’edificio è 
in classe D.

L’evoluzione: la Pompa di calore elio assistita

Dall’esperienza maturata con il sistema SINCLER è nata l’idea sfidante di realizzare una innovativa pompa di calore elio assistita.

Questa pompa prevede un accoppiamento tra la macchina e i pannelli solari ibridi, in modo che il calore fornito dai collettori venga utilizzato per integrare la pompa di calore.

SINCLER+Dual Source

Il nuovo progetto, denominato SINCLER+ Dual source (Figura 2), è basato su una pompa di calore trasformata in una macchina con due scambiatori lato sorgente (aria e acqua) assistita da pannelli solari ibridi.

La Pompa di calore utilizza normalmente lo scambiatore ad aria esterna, con la possibilità di utilizzare anche l’acqua come fonte rinnovabile, tramite l’allacciamento a un serbatoio di accumulo collegato ai pannelli ibridi.

Un sistema intelligente 

L’apparecchio è provvisto di logiche di controllo in grado di gestire i due scambiatori, per ottenere le massime prestazioni della pompa di calore e al contempo incrementare il rendimento elettrico e termico dei pannelli ibridi.

La prerogativa è quella di essere impiegata durante l’intero arco dell’anno.

In particolare, la componente innovativa della ricerca riguarda lo sviluppo di una configurazione di impianto ottimizzato per il clima italiano tecnicamente ed economicamente sostenibile.

L’output: incremento delle prestazioni 

Il monitoraggio in campo ha confermato che la pompa di calore è stata in grado di adattarsi con efficienza e flessibilità alle variazioni di carico.

La pompa di calore è stata in grado di adattarsi anche alle temperature di esercizio dei diversi componenti con cui è interconnessa, incrementando le prestazioni complessive dell’impianto rispetto ad una macchina tradizionale.

L’utilizzo della sorgente ad acqua, infatti, ha consentito di aumentare le prestazioni invernali (COP) del 35% (Figura 3).

Allo stesso tempo ha permesso di ridurre significativamente il numero di sbrinamenti per inversione di ciclo, che nelle macchine aerotermiche penalizzano pesantemente le prestazioni stesse.

Entrambe i sistemi sperimentati presentano taglie idonee a 
soddisfare le esigenze di un edificio monofamiliare di 
piccole dimensioni, ma la loro struttura è comunque 
estendibile anche a edifici di dimensione maggiore.

 

Sistema Integrato di Climatizzazione Efficiente e Rinnovabile (SINCLER) di RSE
Figura 1: Sistema Integrato di Climatizzazione Efficiente e Rinnovabile (SINCLER) di RSE
Il sistema integrato SINCLER+ Dual Source di RSE
Figura 2: Il sistema integrato SINCLER+ Dual Source di RSE
Prestazioni della pompa di calore DUAL SOURCE con sorgente ad aria e ad acqua
Figura 3 –Prestazioni della pompa di calore DUAL SOURCE con sorgente ad aria e ad acqua

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