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controllo della pressione dell'acqua nel sistema per l'analisi da parte di un ingegnere

Pompa di calore ad acqua che integra pannelli fotovoltaici raffreddati e accumulo termico

Alcuni ricercatori in Italia hanno progettato un sistema di pompe di calore ad acqua destinato a generare raffreddamento, riscaldamento e acqua calda sanitaria in un complesso di alloggi sociali costruiti negli anni '1970 -'1990. Il nuovo concetto integra l’energia termica-fotovoltaica con l’accumulo termico e promette un coefficiente di prestazione stagionale pari a 5.

Schema del sistema
Schema del sistema

Un gruppo di ricercatori guidati dall'Università La Sapienza di Roma ha sviluppato un nuovo sistema di pompe di calore ad acqua (WSHP) che integra energia fotovoltaica-termica (PVT) e accumulo di energia termica (TES) per la produzione integrata di riscaldamento, raffrescamento, produzione di acqua calda sanitaria. produzione di acqua ed energia elettrica.

Il sistema è stato sviluppato nell’ambito del progetto di ricerca RESHeat, finanziato dall’UE, che mira a identificare soluzioni rinnovabili ed efficienti dal punto di vista energetico per il riscaldamento e il raffreddamento, nonché per la produzione di acqua calda sanitaria in edifici residenziali multi-appartamento. “Questo lavoro si concentra sulla versione italiana del progetto RESHeat”, hanno detto gli scienziati, sottolineando che il sistema proposto adotta un serbatoio di accumulo di acqua calda invece di un’unità di accumulo del calore sotterraneo come le versioni del sistema sviluppate per i paesi europei a latitudini più elevate.

Il sistema è composto da una pompa di calore ad acqua abbinata a pannelli fotovoltaici raffreddati, due unità di accumulo – una lato sorgente e l’altra lato carico – e un ventilconvettore. Nella configurazione di sistema proposta, il calore a bassa temperatura proveniente dai pannelli viene utilizzato per riempire il pozzo freddo della pompa di calore durante la stagione di riscaldamento. Durante la stagione di raffreddamento, il calore in eccesso dei pannelli fotovoltaici, che raggiungono temperature più elevate, viene convogliato al sistema di produzione dell'acqua calda sanitaria.

“I pannelli PVT garantiscono la cogenerazione termica ed elettrica, l’energia elettrica viene utilizzata per alimentare il PSV, eventuali riscaldatori di riserva, ausiliari e spazi condominiali, mentre il calore a bassa temperatura prodotto durante il periodo invernale viene sfruttato come fonte per il PSV attraverso il TES”, ha spiegato il gruppo di ricerca. “Al di fuori del periodo di riscaldamento, invece, da aprile a ottobre, il calore prodotto dal PVT viene sfruttato per la produzione di ACS, che viene immagazzinata nell'accumulo dedicato. Nel periodo estivo, infine, il TES viene collegato ad una DC, necessaria per dissipare il calore in eccesso prodotto dall’HP per il raffrescamento degli ambienti”.

Utilizzando il software TRNSYS e il metodo multi criterio decisionale (MCDM), gli accademici hanno condotto 184 simulazioni per identificare la dimensione ideale dei componenti del sistema con l'obiettivo di implementarlo in un edificio residenziale sociale con 13 appartamenti costruito intorno al 1980 a Palombara Sabina, vicino Roma, Italia.

“Il campione di riferimento è il risultato di una pianificazione urbanistica iniziata in Italia negli anni '60 del '900 per programmare interventi relativi all'edilizia sociale prima della normativa sulla prestazione energetica nell'edilizia”, hanno spiegato, aggiungendo che l'edificio, che attualmente si avvale su impianto di riscaldamento centralizzato a gas, ha un carico termico invernale ed estivo rispettivamente di 61 kW e 65 kW e un consumo di ACS di 55 l/persona per un totale di 50 persone.

Nelle simulazioni e nell'analisi MCDM, gli accademici hanno considerato parametri chiave come il coefficiente di prestazione (COP), la frazione solare, il consumo di energia primaria, il risparmio di energia primaria, i costi di sistema e operativi, nonché criteri logistico-spaziali. I ricercatori hanno riscontrato che la migliore configurazione di sistema si ottiene con 75 pannelli PVT per un totale di 25 kW suddivisi in 15 stringhe, un volume di accumulo collegato al lato sorgente della PdC di 3 m³ e un volume di 1.5 m³ per l'accumulo termico dell'ACS. .

"I setpoint di temperatura identificati erano 25 C per la DC, mentre per l'HP, sia le temperature di funzionamento dell'evaporatore che del condensatore variano in base alle condizioni esterne", hanno spiegato ulteriormente. “Sul lato freddo vanno dai 7 ai 20 C e variano in base all’irraggiamento incidente e alla produzione di calore a bassa temperatura dei pannelli PVT, mentre sul lato caldo variano in base alla temperatura esterna”.

Il sistema è stato descritto nello studio “Definizione di un sistema a pompa di calore ad acqua accoppiata PVT attraverso l’ottimizzazione dei singoli componenti”, pubblicato su Energia.

“Questo lavoro si propone di utilizzare l’edificio di Palombara Sabina come caso pilota per l’ammodernamento di un sistema di riscaldamento centralizzato per climi miti, per proporlo come un approccio ideale da applicare su larga scala all’intero patrimonio di edilizia sociale costruito nel corso degli anni ’1970– anni ’1990, in un’ottica di rinnovamento energetico su scala urbana”, concludono i ricercatori. “Gli obiettivi sono l’efficienza del sistema, con un COP stagionale minimo pari a 5 e una copertura minima del 70% da fonti rinnovabili concentrandosi sulla gestione della temperatura ambiente.”

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Fonte da rivista pv 

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