Focus Aziende
Eneren Srl
• 03.12.2015
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GSP, la pompa di calore geotermica polivalente full inverter con evaporatore allagato
Grazie all'innovativa tecnologia dell'evaporatore allagato si risparmia sull’installazione delle sonde geotermiche, riducendo notevolmente i costi.
GSP è una pompa di calore geotermica condensata ad acqua, che può essere utilizzata con sonde geotermiche a circuito chiuso o con acqua di falda. È un’unità polivalente, pertanto permette il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria in recupero totale in contemporanea alla produzione di acqua refrigerata, rispondendo quindi a tutte le esigenze di comfort.
Oltre al compressore, anche le pompe di circolazione (lato Utenza, lato Recupero e lato Sorgente) sono dotate di motori sincroni a magneti permanenti pilotati da inverter BLDC (Brush Less Direct Current), rappresentando quanto di più tecnologico attualmente disponibile sul mercato per applicazioni a velocità variabile, garantendo modulazione ed efficienza elevata ai carichi parziali.
Inoltre vi è un’importante novità in termini tecnologici: l’evaporatore a piastre saldobrasate che opera in regime allagato.
Tale tecnologia permette ridottissimi approcci fra temperatura di evaporazione e temperatura del fluido raffreddato. Si può quindi minimizzare l’estensione del campo sonde o in alternativa evitare l’utilizzo di fluidi anticongelanti (glicole propilenico) con un notevole incremento dell’efficienza del sistema, da cui ne deriva un risparmio economico nei costi di installazione e gestione.
GSP può rispondere ad entrambe le richieste di installazione a 2 o a 4-tubi. Rispettivamente, questo vuol dire che possono essere prodotti contemporaneamente ACS e acqua refrigerata, oppure riscaldamento e raffrescamento. L’unità contiene infatti al suo interno tre scambiatori la cui combinazione di utilizzo varia in base alla richiesta.
In impianti a 2-tubi i tre scambiatori sono riservati al lato utenza, lato sorgente e lato ACS:
in modalità “Riscaldamento” la GSP riscalda l’acqua nel condensatore del lato utenza o nel condensatore dedicato all’ACS, prelevando gran parte del calore dal terreno. La produzione di ACS avviene esclusivamente attraverso il ciclo termodinamico della pompa di calore, senza l’utilizzo di resistenze elettriche interne ausiliarie.
In modalità “Raffrescamento” la GSP raffredda l’acqua nell’evaporatore del lato utenza. La dissipazione del calore può avvenire in uno degli altri due scambiatori: in caso di necessità il calore viene dissipato nel condensatore dedicato all’ACS, in modalità recupero totale di calore, evitando così di sprecare energia. Quando non c’è richiesta di ACS, il calore torna ad essere dissipato sul lato sorgente.
In impianti a 4-tubi i tre scambiatori sono riservati al lato utenza-caldo, lato utenza-freddo e lato sorgente. Questo vuol dire che uno scambiatore è dedicato al circuito del riscaldamento, uno al circuito del raffrescamento e uno al circuito del lato sorgente.
In modalità “Riscaldamento” la GSP riscalda l’acqua nel condensatore del lato utenza-caldo prelevando il calore dal terreno (sorgente).
In modalità “Raffrescamento” la GSP raffredda l’acqua nell’evaporatore del lato utenza-freddo, dissipando il calore nel terreno.
Quando c’è una richiesta contemporanea di caldo e freddo il calore viene dissipato nello scambiatore del lato utenza-caldo, prelevandolo dal lato utenza-freddo. In questo modo si possono asservire sia terminali che necessitano sia di acqua fredda che calda, oppure due zone distinte di un edificio che richiedono una caldo e una freddo.
L’evaporatore allagato è una tecnologia interna patentata, che permette di “portare fuori” dall’evaporatore il surriscaldamento del refrigerante. Lo scambio termico avviene infatti in un serbatoio esterno all’evaporatore, che permette:
Il vantaggio di portare il surriscaldamento fuori dall’evaporatore può essere visto da due punti di vista:
Minimizzare il campo sonde riducendolo fino al 30% permette il risparmio nei costi di investimento dell’impianto, in cui i costi di perforazione sono la voce maggiore sul costo totale.
3 soluzioni considerate:
Risultati:
Analisi economica:
Oltre al compressore, anche le pompe di circolazione (lato Utenza, lato Recupero e lato Sorgente) sono dotate di motori sincroni a magneti permanenti pilotati da inverter BLDC (Brush Less Direct Current), rappresentando quanto di più tecnologico attualmente disponibile sul mercato per applicazioni a velocità variabile, garantendo modulazione ed efficienza elevata ai carichi parziali.
Inoltre vi è un’importante novità in termini tecnologici: l’evaporatore a piastre saldobrasate che opera in regime allagato.
Tale tecnologia permette ridottissimi approcci fra temperatura di evaporazione e temperatura del fluido raffreddato. Si può quindi minimizzare l’estensione del campo sonde o in alternativa evitare l’utilizzo di fluidi anticongelanti (glicole propilenico) con un notevole incremento dell’efficienza del sistema, da cui ne deriva un risparmio economico nei costi di installazione e gestione.
GSP può rispondere ad entrambe le richieste di installazione a 2 o a 4-tubi. Rispettivamente, questo vuol dire che possono essere prodotti contemporaneamente ACS e acqua refrigerata, oppure riscaldamento e raffrescamento. L’unità contiene infatti al suo interno tre scambiatori la cui combinazione di utilizzo varia in base alla richiesta.
In impianti a 2-tubi i tre scambiatori sono riservati al lato utenza, lato sorgente e lato ACS:
in modalità “Riscaldamento” la GSP riscalda l’acqua nel condensatore del lato utenza o nel condensatore dedicato all’ACS, prelevando gran parte del calore dal terreno. La produzione di ACS avviene esclusivamente attraverso il ciclo termodinamico della pompa di calore, senza l’utilizzo di resistenze elettriche interne ausiliarie.
In modalità “Raffrescamento” la GSP raffredda l’acqua nell’evaporatore del lato utenza. La dissipazione del calore può avvenire in uno degli altri due scambiatori: in caso di necessità il calore viene dissipato nel condensatore dedicato all’ACS, in modalità recupero totale di calore, evitando così di sprecare energia. Quando non c’è richiesta di ACS, il calore torna ad essere dissipato sul lato sorgente.
In impianti a 4-tubi i tre scambiatori sono riservati al lato utenza-caldo, lato utenza-freddo e lato sorgente. Questo vuol dire che uno scambiatore è dedicato al circuito del riscaldamento, uno al circuito del raffrescamento e uno al circuito del lato sorgente.
In modalità “Riscaldamento” la GSP riscalda l’acqua nel condensatore del lato utenza-caldo prelevando il calore dal terreno (sorgente).
In modalità “Raffrescamento” la GSP raffredda l’acqua nell’evaporatore del lato utenza-freddo, dissipando il calore nel terreno.
Quando c’è una richiesta contemporanea di caldo e freddo il calore viene dissipato nello scambiatore del lato utenza-caldo, prelevandolo dal lato utenza-freddo. In questo modo si possono asservire sia terminali che necessitano sia di acqua fredda che calda, oppure due zone distinte di un edificio che richiedono una caldo e una freddo.
L’evaporatore allagato
L’evaporatore allagato è una tecnologia interna patentata, che permette di “portare fuori” dall’evaporatore il surriscaldamento del refrigerante. Lo scambio termico avviene infatti in un serbatoio esterno all’evaporatore, che permette:
- Miglior scambio termico lato fluido frigorigeno;
- Alimentazione più uniforme dei canali dell’evaporatore;
- Riduzione della differenza di temperatura tra fluido frigorigeno e fluido da raffreddare.
Il vantaggio di portare il surriscaldamento fuori dall’evaporatore può essere visto da due punti di vista:
- A parità di temperatura del fluido, la temperatura di evaporazione è più alta → il COP aumenta → i costi di funzionamento diminuiscono fino a circa il 12%;
- A parità di temperatura di evaporazione, la temperatura del fluido può essere più bassa → minore superficie di scambio richiesta → sonde meno profonde fino a circa il 30%.
Minimizzare il campo sonde riducendolo fino al 30% permette il risparmio nei costi di investimento dell’impianto, in cui i costi di perforazione sono la voce maggiore sul costo totale.
Dati di un impianto esistente
|
DATI DI INPUT EDIFICIO |
||
|
Fabbisogno energetico di riscaldamento annuale |
67.4 |
MWh |
|
Potenza di picco invernale |
60 |
kW |
|
Fabbisogno energetico di raffrescamento annuale |
37.6 |
MWh |
|
Potenza di picco estiva |
60 |
kW |
|
Energia Annuale per ACS |
9.1 |
MWh |
3 soluzioni considerate:
- scambiatore a espansione secca, utilizzo di acqua pura come fluido circolante nelle sonde (temperatura del fluido considerata: 7/4°C);
- scambiatore a espansione secca, utilizzo di miscela di acqua e glicole propilenico (25%) come fluido circolante nelle sonde (temperatura del fluido considerata: 0/-3°C);
- scambiatore allagato, utilizzo di acqua pura come fluido circolante nelle sonde (temperatura del fluido considerata: 4/1.5°C).
Risultati:
|
Soluzione |
1 |
2 |
3 |
|
Tipo scambiatore |
Espansione secca |
Espansione secca |
Allagato |
|
Fluido termovettore |
Acqua pura |
Miscela acqua e glicole propilenico al 25% |
Acqua pura |
|
Lunghezza sonde |
120 metri |
120 metri |
120 metri |
|
Numero sonde necessarie |
15 |
8 |
10 |
Analisi economica:
|
Soluzione |
Soluzione n.1 (15 sonde 120 m) |
Soluzione n.2 (8 sonde 120 m) |
Soluzione n.3 (10 sonde 120 m) |
|
Fornitura e la posa sonde geotermiche |
83.000,00 € |
45.200,00 € |
56.000,00 € |
|
Fornitura e la posa dei collegamenti orizzontali fino in CT |
22.000,00 € |
11.800,00 € |
14.600,00 € |
|
Fornitura e la posa del glicole propilenico (glicole al 25%) |
- |
6.000,00 € |
- |
|
Costo iniziale |
105.000,00 € |
63.000,00 € |
70.600,00 € |
|
Costo di esercizio |
5.110,00 € |
6.550,00 € |
5.045,00 € |
