Le pompe di calore aiutano a ridurre la CO2 dalle città
A causa degli spazi limitati nelle città, le pompe di calore devono essere integrate negli edifici esistenti ed essere compatibili con i sistemi di riscaldamento pre-esistenti. Inoltre, i costi di installazione e di funzionamento devono essere tali da rendere il passaggio alle pompe di calore economicamente sostenibile. Il progetto GREENHP (Next generation heat pump for retrofitting buildings) mira a soddisfare queste sfide mediante la progettazione di una pompa di calore di ultima generazione per la ristrutturazione degli edifici. Il sistema di GREENHP sarà installato in condomini o edifici commerciali con una superficie abitabile di circa 600 metri quadrati. Si basa su una pompa di calore aria/acqua a capacità variabile ed è in grado di fornire fino a 30 kW di calore per riscaldare gli ambienti e per l’acqua calda delle abitazioni. Il team del progetto sta anche analizzando come la nuova pompa di calore può combinarsi con impianti energetici di grandi dimensioni come un ambiente a rete intelligente. Tutti i componenti hardware principali ora sono più o meno stati finalizzati e testati, compresi il compressore, il condensatore, l’unità dell’evaporatore e il ventilatore. Il compressore è stato sviluppato dal progetto per far fronte al ciclo di refrigerazione speciale della pompa di calore. Utilizzando EVI (Iniezioni migliorate di vapore) è possibile coprire l’intera gamma di funzionamento di una pompa di calore aria/acqua. Il compressore è inoltre progettato per gestire sia i processi di riscaldamento degli ambienti e che di produzione di acqua calda nel modo più efficiente possibile. Una innovazione chiave è stata quella di selezionare il propano R290 come refrigerante per la pompa di calore. L’uso di R290 insieme a tubi in MPE ha permesso al team di ricerca di ridurre notevolmente la quantità complessiva di refrigerante richiesta dal sistema a pompa di calore. L’elevata capacità di raffreddamento volumetrico del propano rende inoltre possibile l’utilizzo di componenti più piccoli, il che ridurrà le dimensioni del sistema finale. Tuttavia, il principale motivo per cui il propano è diventato l’opzione preferita è che ha un bassissimo potenziale di riscaldamento globale rispetto alle alternative sintetiche, e ciò è il segreto per ridurre le emissioni dirette. Un nuovo ventilatore è stato progettato per il gruppo evaporatore dopo un’attenta valutazione di circa 100 diverse geometrie delle pale. Il concetto scelto presenta le lame rivolte leggermente in avanti che consentono un consumo di energia più efficiente nelle condizioni operative previste. Il ventilatore e l’evaporatore sono stati sottoposti a test rigorosi per valutare la loro capacità di affrontare i problemi di congelamento. Inoltre, un ugello montato dietro il ventilatore riduce le emissioni acustiche. È stato poi costruito un distributore bionico per il sistema per fornire una distribuzione regolare ed efficiente di refrigerante. Nel frattempo, il lavoro ha fatto passi avanti nello sviluppo di un controller di gestione dell’energia che può funzionare con la pompa di calore. La verifica del regolatore è nella sua fase finale ed è stato creato il relativo alloggiamento hardware. I ricercatori hanno applicato algoritmi per fare alcune valutazioni iniziali sul modo in cui il controller si adatterà alla pompa di calore. “Il passo successivo consisterà nel riunire tutto l’hardware per montare il prototipo di GREENHP. Il test, che sarà avviato all’inizio del 2016, terminerà nel giro di due mesi circa,” ha dichiarato il coordinatore del progetto, Andreas Zottl. “Dopodiché, ci saranno ulteriori prove che vedranno la pompa di calore collegata al sistema di controllo di nuova concezione. Abbiamo bisogno di valutare il funzionamento del controller con la pompa di calore, ma anche come l’intera unità interagisce con le operazioni di rete intelligente.”
Parole chiave
Impianto di riscaldamento, rete intelligente, pompa di calore, GREENHP, efficienza energetica, ristrutturazione, edifici
