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Modello analitico dell’impianto di climatizzazione a pompa di calore

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Modello analitico dell’impianto di climatizzazione a pompa di calore

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 01:35 pm

Il lavoro svolto è parte di un’attività più ampia avente lo scopo di determinare nuove cifre di merito per le pompe di calore reversibili, che tengano conto sia del regime invernale che di quello estivo, il tutto in modalità integrata con il comportamento termico dell’edificio. Coerentemente con l’obiettivo previsto dal Piano Annuale di Realizzazione del 2010, il risultato raggiunto è stato la produzione di un modello analitico di una pompa di calore e la sua applicazione ad edifici di riferimento. Il punto di partenza di questo lavoro è rappresentato dai risultati di prove condotte presso l’edificio test di RSE su di una macchina aria/acqua di nuova generazione. Questo ha permesso di osservare le correlazioni esistenti fra la prestazione energetica puntuale della macchina e le condizioni di funzionamento (fattore di carico, temperatura della sorgente termica, regolazioni dell’impianto). Sulla base di questi studi si è, quindi, potuto sviluppare un modello analitico adatto a descrivere le prestazioni orarie di una pompa di calore della medesima tipologia in funzione della potenza termica richiesta dall’edificio e delle condizioni dell’aria esterna. Tale modello prevede di esprimere le prestazioni energetiche di una pompa di calore come il prodotto di tre coefficienti. Il primo di questi è legato al coefficiente di effetto utile di un ciclo di Carnot inverso (ciclo ideale) operante alle medesime temperature a cui opera la macchina. Gli altri due coefficienti esprimono, invece, il degrado delle prestazioni dovuto, rispettivamente, alle inversioni del ciclo per provvedere allo scioglimento della brina formatasi sullo scambiatore (cicli di sbrinamento) e ai cicli di accensione e spegnimento necessari qualora la potenza termica richiesta dall’edificio sia prossima o inferiore alla potenza minima erogabile dalla macchina. La specificità di ciascuna pompa di calore è presa in conto attraverso la taglia (potenza termica nominale) e da tre parametri, ognuno dei quali è legato ad uno dei tre coefficienti. E’ possibile stimare questi parametri attraverso delle prove in laboratorio o sul campo. Si è poi ulteriormente sviluppato il progetto procedendo con l’inserimento del modello analitico della pompa di calore all’interno del programma di simulazione del fabbisogno termico di edifici, completato nel corso del primo anno di attuazione dell’attività (PAR 2009). Questo programma attinge a un archivio, anch’esso sviluppato in seno alla medesima attività, di 48 edifici di riferimento del settore residenziale, situati in tre diverse località del Paese. In questo modo si sono potute simulare le prestazioni della pompa di calore negli edifici che compongono l’archivio, i quali rappresentano situazioni molto eterogenee tra loro sia per quanto riguarda le condizioni climatiche che per la forma della curva del carico termico. Infine si è fornita un’interpretazione delle variazioni di prestazione stagionale registrate tra i vari edifici.

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