Pompe di Calore a Gas
Pompe di Calore a Gas: Riqualificazione di edifici direzionali e commerciali
È meglio una pompa di calore elettrica o una pompa di calore a gas oppure, è meglio un sistema ibrido (gas più corrente)?
Per rispondere a questi quesiti è necessario procedere con un’attenta analisi progettuale preliminare.
Gli impianti di climatizzazione in edifici direzionali, commerciali e residenziali sono molto spesso progettati con le stesse identiche logiche, ad esempio: Pompa di Calore (PdC), caldaia associata ad un chiller oppure con caldaie idroniche elettriche che comportano un conseguente aumento dei consumi ed una diminuzione del confort abitativo specialmente nei periodi invernali.
L’analisi progettuale preliminare, deve poter considerare questi principi:
- Costi di installazione
- Consumo energetico
- Costi di manutenzione
Obiettivo di questo articolo è descrivere l’approccio progettuale che IQT consulting S.p.A., attraverso la Business Unit HEDERAlab, adotta in merito alla ristrutturazione degli impianti di edifici direzionali e commerciali esistenti in tutta la penisola italiana, isole comprese.
In merito a questo argomento, proprio per la sua conformazione e sviluppo, l’Italia presenta forti variazioni climatiche da Nord a Sud con un conseguente impatto nel comportamento dell’impianto.
HEDERAlab ha scelto di avvalersi di un team di persone con competenze tecniche ed economiche e con una specializzazione nel settore HVAC (Heat Ventilation Air conditioning and Cooling), competenze utili per poter valutare un concept progettuale ottimale in base allo stato dell’edificio.
Gli impianti meccanici per il condizionamento dei suddetti ambienti, infatti, possono raggiungere gli stessi obiettivi termoigrometrici con modalità e con efficienze molto differenti.
Case Study
Trattasi di edificio a due piani risalente agli anni ’80 con destinazione d’uso uffici situato al sud d’Italia. L’impianto esistente è stato progettato a quattro tubi con un sistema di trattamento aria primaria.
L’analisi è partita dalla valutazione attuale dei consumi e parallelamente si sono considerate quattro tipologie possibili di generazione dei fluidi di condizionamento che sono:
- PdC elettrica
- Caldaia + Chiller
- PdC a gas ad assorbimento
- PdC a gas a motore a combustione interna
Per perfezionare l’analisi si è ipotizzato un profilo di carico con la sua percentuale di utilizzo, ovvero si è ipotizzato per quanto tempo sarà utilizzato l’impianto.
- Ore giornaliere di funzionamento impianto: 12 (dalle 7 am alle 9 pm)
Si sono effettuate le letture dei consumi per un intero anno ottenendo i seguenti valori:
- Costo dell’energia elettrica
0.21 euro/kWh
- Costo del gas
0.46 euro/smc
Con i valori sopra raccolti, uniti ai dati presenti nelle schede tecniche di ogni singola tipologia di macchina, si è proceduto ad utilizzare software specifici utili per i confronti termo/economici.
Si sono considerati gli indici di performance di ogni singola tipologia di generatore tra le combinazioni sopra elencate e, abbinandoli ai costi unitari di acquisto dell’energia elettrica e gas, si sono potuti rilevare dei confronti utilizzando il software specifico ad uso esclusivo dei soci AiCARR.
Chiave di lettura della tabella figura 2 – quadro sinottico:
- dalla prima colonna di sinistra si individua la prima tipologia di generatore che si vuole confrontare
- dalla prima riga (in alto) si sceglie la seconda tipologia di generatore da mettere a confronto con il precedente
- incrociando le due scelte si trova il nome del generatore da preferire tra i due.
Dal quadro sinottico (figura 2) è riconoscibile quale sia il generatore da preferire, dalla figura 3 invece, si evince quali potrebbero essere le successive scelte nel caso la prima scelta non sia percorribile per motivi legati ad altri aspetti.
Come soluzione proponiamo quindi una PdC a gas a motore endotermico, considerando che il cliente disponga di un potere di acquisto della corrente elettrica e gas a prezzi dell’ordine di 0,20 euro/kWh e 0,50euro/smc.
Nonostante i costi di manutenzione solitamente rappresentino una differenza economica a seconda dell’impianto che si decide di installare, nella Case Study illustrata, quindi in questa situazione specifica, i costi di manutenzione si sono dimostrati paritari ad altre soluzioni impiantistiche.
Tale analisi non contempla eventuali agevolazioni fiscali.
Di seguito si riportano inoltre dei grafici rappresentativi dei consumi di energia per il riscaldamento e il condizionamento di edifici in relazione allo stato di coibentazione.
Caso di uffici poco coibentati:
Caso di uffici molto coibentati:
Conclusioni
La tecnologia ad assorbimento la si ritiene potenzialmente migliore dove la richiesta di potenza termica è superiore alla potenza frigorifera e dove quest’ultima è comunque di modesta entità.
La tecnologia a motore endotermico si ritiene indicata nelle applicazioni in cui l’energia frigorifera di condizionamento è preponderante, caso tipico degli uffici di cui si rivela la migliore soluzione rispetto ad altre tipologie impiantistiche quando il costo di acquisto dell’energia è favorevole.
Rimangono comunque ben posizionate anche soluzioni con caldaia (per il funzionamento invernale) e chiller per il funzionamento estivo. È ragionevole prevedere che tali conclusioni relative a questa Case Study illustrata siano valide anche per siti che si trovano più a Nord in Italia.
I valori ottenuti hanno l’obiettivo di individuare gli ordini di grandezza al fine di riconoscere la migliore tecnologia da implementare dal punto di vista dei costi energetici.
Questa tecnologia soddisfa i principi e i valori su cui si basa il concetto di utilizzo di energie più pulite e sostenibili che contribuiscono alla decarbonizzazione e alla messa in sicurezza del sistema.
Gli impianti ibridi risultano essere la seconda opzione più conveniente dopo le pompe di calore endotermiche, tale conclusione però non considera che gli impianti ibridi siano più costosi dal punto di vista realizzativo (maggior impegno di tubazioni, coibentazioni, valvole e altri elementi indispensabili per la realizzazione dei circuiti).
I dati inseriti relativamente alle performance delle diverse PdC a confronto sono stati tratti dalla documentazione tecnica del fornitore.
Bibliografia
- Impianti di climatizzazione. Manuale di calcolo (M.Vio)
- Le Centrali frigorifere (M.Vio)
- Impianti di cogenerazione. Manuale per la valutazione economica ed energetica
L’analisi non considera i costi per l’acquisto e la realizzazione degli impianti oltre ad eventuali strategie di recupero di calore per altri impieghi (ad esempio produzione di ACS).
Il software di simulazione utilizzato è stato customizzato internamente per il caso specifico di una città del sud d’Italia dove è presente l’edificio.
Ing. Enrico Schiesaro
Project Manager HEDERAlab