AGROITTICA ACQUA & SOLE S.p.A.
Sede Operativa
Località Cassinazza di Baselica
27010 Giussago – PAVIA –
Tel.: + 39 0382.922223
Email: [email protected]
OTTIMIZZAZIONE NELL’USO
DELL’ACQUA DI FALDA
NELLE POMPE DI CALORE
GEOTERMICHE
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L’ACQUA COME FONTE TERMICA
ESEMPI DI FONTI D’ACQUA UTILIZZABILI DAI SISTEMI A POMPA DI CALORE
o Acqua di falda (prima falda, falda sospesa, acquiferi potabili)
o Acqua di falda profonda ad alta temperatura (generalmente termale)
o Corsi d’acqua superficiale (fiumi, canali…)
o Bacini e Laghi
o Circuiti Acqua da torri evaporative
o Circuiti Acqua da processi industriali
L’ACQUA COME FONTE GEOTERMICA
o Acqua di falda (prima falda, falda sospesa, acquiferi potabili)
o Acqua di falda profonda ad alta temperatura (generalmente termale)
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CONFRONTO ACQUA – SONDE GEOTERMICHE
VANTAGGIO NELL’ USO DELL’ ACQUA COME FONTE GEOTERMICA
o Temperatura costante durante tutto l’anno
A Giussago (PV) in diversi siti abbiamo monitorato l’andamento delle temperature
durante l’anno
Gennaio – Temperatura esterna = – 15 °C | Temperatura acqua falda = 13 °C
Luglio – Temperatura esterna = + 33 °C | Temperatura acqua falda = 14 °C
o Grande precisione nella determinazione delle rese delle pompe di calore
o Stima accurata dei risparmi che si possono ottenere nella stagione invernale e in
quella estiva
o Resa elevata dei sistemi a pompa di calore
o Vantaggi ambientali legati al possibile impiego successivo dell’acqua (uso irriguo)
DIFFICOLTÀ NELL’ USO DELL’ ACQUA COME FONTE GEOTERMICA
o Iter autorizzativo più complesso rispetto alle sonde geotermiche
o Difficoltà di restituzione dell’acqua (spesso il vero problema!)
o Valutazione più complessa dell’impatto ambientale (specie per impianti di grande
potenza)
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UN ESEMPIO NUOVO DI USO DELL’ACQUA:
LE RETI EPS®
Le reti di teleriscaldamento tradizionali sono un sistema di tubazioni che
permette di trasferire calore da una sorgente centralizzata a più utenti.
Le reti EPS® (Energy Pipe System) permettono di trasferire agli utenti il calore
prelevato dall’acqua proveniente da una sorgente geotermica rappresentando
una rete di teleriscaldamento che utilizza energia rinnovabile.
Ricordiamo che, in un sistema a pompa di calore che utilizza acqua di falda, il 7577 % dell’energia termica trasferito all’utente è prelevato dall’acqua (fonte
rinnovabile) e solo il 23-25% da energia elettrica.
A differenza delle reti tradizionali, le reti EPS® possono essere utilizzate anche in
senso inverso per il “telecondizionamento” o in modo misto di teleriscaldamento
e telecondizionamento contemporaneo.
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Può spesso verificarsi la condizione che, in un centro abitato costituito da più
immobili, vi sia una richiesta contemporanea di riscaldamento e di
condizionamento.
Il crescente livello di isolamento termico degli edifici, infatti, sposta uffici e centri
commerciali verso un uso prevalente del condizionamento rispetto al
riscaldamento.
Gli edifici sono poco disperdenti e il calore richiesto durante la fase invernale è
minimo.
Al contrario grandi affollamenti, luci, postazioni di lavoro, PC, monitor,
stampanti… producono carichi interni che il sistema “isolato” non riesce a
smaltire e pertanto si ha una forte richiesta di condizionamento.
Un centro abitato con immobili che hanno richiesta contemporanea di caldo e
freddo, se servito da una rete EPS®, può portarsi in una condizione di
“equilibrio” limitando fortemente l’emungimento dell’acqua di falda.
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LO SCHEMA DELLA RETE EPS ®
Risparmio Energetico
con Rete EPS = 40%
La rete di teleriscaldamento tradizionale
90 °C
POMPA
DI
CALORE
CENTRALIZZ
Utente
1
Risparmio Acqua con
Rete EPS fino al 100%
Utente
4
Utente
3
Utente
2
80 °C
Nessun emungimento
dalla falda!
La rete EPS®
ricircolazione
Q, Ta
Possibile inversione
dei flussi di
alimentazione e scarico
Flangia
tarata
Ec
Pompa
Calore
'Caldo'
1
Ef
Pompa
Calore
'Freddo'
2
Ef
Pompa
Calore
'Freddo'
n-1
Ec
Pompa
Calore
'Caldo'
n
Dp
Q, Ts
Vediamo qualche esempio…
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Realizzazione 1
LA RETE EPS® NEL CENTRO DIREZIONALE DARSENA
230 kW elettrici da fonti rinnovabili ( pannelli fotovoltaici )
7
DESCRIZIONE DEL PROGETTO
Il centro direzionale sviluppato presso la Cascina Darsena ha visto l’insediamento
di diversi uffici e di abitazioni.
La rete EPS è stata sviluppata nella configurazione a stella partendo dal locale
multifunzione.
PALAZZINA UFFICI 7
LOCALE
MULTISERVIZI
PALAZZINA UFFICI 4
PALAZZINA UFFICI 4
PALAZZINA UFFICI 5
PALAZZINA
UFFICI 6
ricircolazione
Q, Ta
Possibile inversione
dei flussi di
alimentazione e scarico
Rete EPS a 2 tubi
Flangia
tarata
Ec
Pompa
Calore
'Caldo'
1
Ef
Pompa
Calore
'Freddo'
2
Ef
Pompa
Calore
'Freddo'
n-1
Ec
Pompa
Calore
'Caldo'
n
Dp
Q, Ts
Mandata
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Ritorno
LO SCHEMA DELLA RETE EPS® A STELLA
T1
T2
t=13 °C
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CLIMATIZZAZIONE DEL CENTRO DIREZIONALE
La Darsena
Superficie utile [m2]
Volume utile
[m3]
Classe Energetica
Fabbisogno annuo energia elettrica per
climatizzazione (sistema a pompa di calore
idronica)
2.180
14.377
A
79.685
[ kWh ]
Costo stimato per la climatizzazione
13.000 €/anno
Costo specifico per la climatizzazione
5,95 €/m2 anno
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SCHEMA DELL’ IMPIANTO
Unità
Trattamento
Aria
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L’ IMPIANTO DI PRODUZIONE ENERGIA TERMICA A POMPA DI CALORE
Nel rispetto dei principi ispiratori del progetto, la produzione dell’energia termica è
stata realizzata con macchine in grado di garantire il massimo rispetto dell’ambiente.
In particolare è stata scelta una macchina multifunzione alimentata ad acqua di falda
in grado di produrre energia termica in caldo ed in freddo contemporaneamente.
La macchina in oggetto è un refrigerante multifunzione con
condensatore ad acqua incorporato. Progettata per l’uso in
impianti di condizionamento civili, industriali e tecnologici a 4
tubi è in grado di fornire acqua refrigerata e acqua calda
anche contemporaneamente. In funzione delle necessità, la
macchina è in grado di produrre automaticamente:
- Acqua refrigerata ( funzionamento come chiller )
- Acqua refrigerata + calda ( refrigeratore con recupero totale
del calore di condensazione )
- Acqua calda ( funzionamento come produttore di acqua
calda )
MULTIPLO.SCREW.W.NRM 350.V2
Potenza frigorifera
308 kW
63 kWe
( COP 4.85 )
Potenza caldo
348 kW
81 kWe
( COP 4.30 )
Potenza caldo + freddo 349 + 268 kW 82 kWe
( COP 7.52 )
Consumo massimo acqua
22 litri/s
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Progetto 2
PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UNA RETE EPS®
NEL COMUNE DI GIUSSAGO
Il comune di Giussago, situato al confine fra la provincia di Milano e quella di
Pavia, stà realizzando un’importante urbanizzazione con complessi abitativi, area
artigianale, uffici, scuola…
In accordo con l’Amministrazione Comunale stiamo realizzando la prima rete
EPS® di teleriscaldamento e telecondizionamento al servizio del nuovo
insediamento.
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PROGETTO DI RETE EPS® NEL COMUNE DI GIUSSAGO
Complesso
abitativo 1
Complesso
scuola
Complesso
abitativo 2
Rete EPS a 2 tubi
Pozzo
Mandata
Complesso
Artigianale
Centro
Direzionale Uffici
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Ritorno
LA CLIMATIZZAZIONE DEL CENTRO UFFICI
Ufficio
Superficie utile [m2]
1.678
Volume utile
7.061
[m3]
Classe Energetica
Potenza climatizzazione
Consumo max acqua
COP invernale
COP estivo
15
A
220
[ kW ]
13,5 litri/s
4,3
4,75
LA POMPA DI CALORE E IL POZZO GEOTERMICO
CARATTERISTICHE TECNICHE
Potenza POMPA di CALORE
220
Portata acqua lato condensatore
13,5
COP invernale
4,3
COP estivo
4,75
[ kW ]
litri/s
DATI DEL POZZO
Profondità di perforazione
70
m
Diametro del pozzo
600
mm
Temperatura acqua
13
°C
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Realizzazione 3
L’ACQUA DI FALDA NELL’OTTIMIZZAZIONE DEI
CONSUMI ENERGETICI DI UN CENTRO COMMERCIALE
LA CENTRALE FRIGORIFERA ATTUALE
La centrale frigorifera è costituita da 4 vecchi chiller CLIMAVENETA, da 407 kW
termici ciascuno, condensati ad aria, che lavorano con fluido frigorigeno R22.
L’assorbimento di queste macchine è di 187,6 kW con un COP pari a circa 2,18.
CONSUMI DI ENERGIA ELETTRICA
I consumi vengono riportati in TEP (tonnellate equivalenti di petrolio) calcolati in
base alle indicazioni dell’Autorità per Energia Elettrica e il Gas, secondo cui:
1 TEP = 4.834
TOTALE
kWhe (per energia elettrica)
kWh
elettrici
kWh
luci/servizi
kWh
condizion.
6’168’225
4’080’000
2’088’225
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Energia per
condizion.
TEP
432 TEP
kWh termici resi
all’impianto
4’552’331
INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO
o Approvvigionamento dell’acqua di falda.
o Installazione di un Chiller ad Alta Efficienza condensato ad acqua che sia in
grado di fornire l’energia termica “fredda” in ogni condizione climatica e di
affollamento.
SITUAZIONE ATTUALE
Energia Elettrica
per climatizzazione
IMPIANTO NUOVO
Energia Elettrica
per climatizzazione
432 TEP/anno
105 TEP/anno
Risparmio
annuale
327 TEP
75 %
18
CHILLER AD ALTA EFFICIENZA CONDENSATO AD ACQUA DI FALDA
CARATTERISTICHE TECNICHE
Potenza CHILLER
[ kW ]
Temp min acqua in
ingresso
17
°C
Portata acqua falda
al condensatore
100
l/s
5
°C
EER ( COP condiz. )
8,7
100%
EER ( COP condiz. )
13,3
50%
Salto termico al
condensatore
19
2.200
GRUPPO DI LAVORO
Mauro Alberti
Alberto Brambilla
Elvio Leporati
20