pompe di calore di grande taglia ad alta temperatura

[Ronin]

apro anche qui un thread da cui ho ricavato soddisfazioni su linkedin: dedicato alle pompe di calore ad alta temperatura (=con mandata superiore ai 70°C di tutta la potenza termica, non del solo desurriscaldatore, quindi niente modelli pseudo-residenziali rotex/thermocold) e di grande taglia (con potenze superiori ai 200 kWt).
Doppio stadio R134a/R407c? Centrifugo a R134a? Vite a compressione di ammoniaca? Ad assorbimento a bromuro di litio (usato per produrre caldo, non freddo)? chiedo gentilmente se avete avuto occasione di cimentarvi con questi apparecchi, e se avete delle esperienze da condividere in merito.

rispondo subito alla domanda implicita: perchè ad alta temperatura? per molti motivi:
- costruiremo sempre meno edifici e ne ristruttureremo sempre di più; in pochissimi hanno convenienza ad affrontare i costi di una ristrutturazione integrale, tutti gli altri continueranno ad utilizzare impianti ad alta temperatura (es. indagine COAER 2012: su 58.000 riqualificazioni di impianti termici 3.500 pompe di calore, 54.500 caldaie...)
- costruiremo sempre più impianti centralizzati (in molte regioni sono obbligatori sopra i 4-6 appartamenti) e di dimensione sempre maggiore (la BEI nel 2012 ha finanziato più di 500 milioni di investimenti in teleriscaldamento solo in italia): nei grandi impianti centralizzati si ha bisogno di lavorare a dT=20°C per contenere i costi di pompaggio, e serve ulteriore margine di temperatura per coprire i salti termici sugli scambiatori che disaccoppiano primario e secondari, e deve restare alla fine abbastanza temperatura da permettere ai terminali di scambiare con l'ambiente
- i generatori installati nelle grandi CT (>3-5 MWt) non sono a condensazione (la più grossa che io conosca è da 1 MWt), e quindi non si può abbassare troppo la temperatura di ritorno, rischiando di danneggiare le caldaie, che in impianti così grandi devono comunque restare, per integrare il fabbisogno di picco

tutto ciò significa che continueremo ancora per molti decenni ad avere a che fare con reti che producano/trasportino fluidi a temperature alte (tipicamente 90-70).
di converso, c'è una quantità di fonti di calore a bassa temperatura (a partire dall'aria, per continuare con i circuiti di raffreddamento dei motori, l'acqua potabile in ingresso e quella fognaria in uscita, e finire con i fumi di combustione) che oggi dissipiamo e aspetta solo che divenga economicamente fattibile recuperarla; altre fonti possono essere trovate a condizioni vantaggiose in situazioni geotermicamente fortunate (pozzi open loop, acqua di mare/lago, ecc. vedi per esempio http://www.unionegeotermica.it/pdfiles/ ... trucha.pdf ).

mi fermo qui, sperando di suscitare un interesse.

[SuperP]

apro anche qui un thread da cui ho ricavato soddisfazioni su linkedin:

A costi, non è meglio un bel ibrido allora? Lavori con pdc + semplici fino a 60°C ed il resto lo fai con la caldaia, magari in serie, magari con alti DT, magari con logica climatica.
La pdc lavorerebbe molte ore all'anno come integrazione ed i costi sarebbero + contenuti, senza contare che avresti già un generatore di scorta.

Ma non essendo fori dal mio ambito, mi fermo qui.

E su linkedin che si dice?

[Ronin]

non riesco a tenere il ritorno così basso, perchè devo scambiare con il circuito secondario, quindi la climatica non può agire più di tanto (ce l'abbiamo, ma da 90/70 si ferma a 77-67, serve solo a tagliare le dispersioni del circuito). in realtà forse potrei, se installassi un generatore separato (magari a PDC a CO2) in ciascuna delle sottocentrali dell'ACS: bisognerebbe fare degli esperimenti sul fatto che il preriscaldo a 2 ranghi solamente con acqua a 55°C ce la faccia a coprire il carico, allora potrei scendere con il circuito fino a 70-60°C e usare pdc meno performanti, ammesso che la caldaia non condensi (in estate ci abbiamo provato, quando non c'era il cogeneratore, e "pisciava" parecchio...). molte incognite.

negli impianti un po' più piccoli (con secondari in spillamento diretto sul collettore, senza scambiatori, e caldaie a condensazione) dove riusciamo a stare sotto i 60°C in mandata, invece penso che andremo verso le pdc a gas (robur): 40 punti di rendimento in più non son male...

in ogni caso, tornando al grosso, da aprile a ottobre il cogeneratore basta per tutto, quindi quando mi serve l'integrazione non fa poi così caldo: nelle mezze stagioni il cogeneratore copre tutto il fabbisogno termico e gli altri generatori stanno fermi.
in stagione piena, invece, il circuito lo comanda la caldaia (che ha molta più portata), e cogeneratore e (eventuale) pompa di calore lavorano in spillamento sul collettore dei ritorni (così hanno una T di ingresso la più bassa possibile): i generatori di scorta ce li ho già, quindi (anzi, ne ho uno nuovo di pacca con bruciatore a inverter e rendimento medio stagionale 97%: la sfida è riuscire a batterlo, col metano a 0,70 €... ). tolta la baseline del cogeneratore, ho comunque 1 MWt per 4000 ore e 2 MWt per 3000 ore di fabbisogno, quindi c'è ampio spazio per integrare.

la discussione su linkedin è qua, per chi può leggerla: http://www.linkedin.com/groupItem?view= ... mp_2691425
si è parlato di doppio stadio (tipo rotex hpsu e thermocold, con COP nominali però inadeguati, inferiori a 3), di TINA (pdc acqua acqua sviluppata all'area science park di trieste con mandata a 85°C e COP>3,1 ma di incerta disponibilità commerciale), di assorbitori BrLi (poco in verità, devo approfondire, sembra che si possa arrivare a COP 1,7 alimentando con gas a fiamma diretta), di pompe a compressione a CO2 (che però per via del ciclo transcritico hanno rendimenti interessanti solo per produzione ACS) e anche di caldaie a biomassa (che con gli incentivi-monstre che ci sono in effetti costituiscono un'alternativa interessante, soprattutto nel residenziale dove lo spazio per la cogenerazione è molto scarso).
(e poi si è parlato di un sacco di cose che non c'entrano un fico secco, dal FV ai polivalenti, dal recupero termodinamico all'ottimizzazione degli impianti a vapore...)

alla fine pare che abbiamo individuato una soluzione, ma non vorrei orientare troppo la discussione dicendola fin da subito. vediamo se esce qualcosa.
soprattutto mi piacerebbe trovare esperienze di assorbitori BrLi di grande taglia usati per produrre caldo, di cui riesco a trovare notizie solo sulle pubblicazioni aicarr...

[jerryluis]

Mi spiace non risponderti in maniera diretta,
ma le tue tre note che hai fatto me le sono poste anche io e me le sto ponendo da diverso tempo.
Sei così sicuro che si andrà verso le pdc, che il termoautonomo andrà a morire?
Io a queste domande non sarei così sicuro di dare una risposta come la tua.
Le reti di tlr soffrono tutte di una INEFFICIENZA nella DISTRIBUZIONE.
Se noi abbassiamo i fabbisogni energetici degli edifici e non abbiamo zone cittadine altamente popolate, con carichi termici importanti, i TLR vanno in crisi. In estate ci sono casi dove vengono tenuti spenti!
Fino a 8 MW ho visto cascate di caldaie a condensazione, poi ci possono essere i condensatori separati. Ripeto i costi di sistemi in pdc si giustificano a fronte di rese impiantistiche importanti.
Vedo meglio sistemi ibridi di caldaie, cogeneratori, assorbitori, pdc.

[gararic]

uniche osservazioni che son in grado di proporre per il momento:
1) guardare a quello che stanno facendo nel nord-europa
2) centrali termiche "tradizionali" a condensazione possono andare ben oltre al MW (viessmann fino a 1,4 MW monoblocco, ben oltre col condensatore separato dallo scambiatore principale - il multibongaseco della bongioanni arriva ad oltre 2 MW )

[Ronin]

ciao grazie per i vs commenti.

@jerrryluis: il 50% della popolazione mondiale vive nelle grandi città. secondo tutte le proiezioni, tra trent'anni ci vivrà il 75%. il termoautonomo non morirà certo (nonostante i divieti che cominciano a colpirlo), ma proprio perchè la gran parte degli edifici nei centri urbani non potrà essere riqualificata ancora per molto tempo (al di là delle considerazioni economiche, lo scenario per cui un intero condominio se ne va un mese in albergo per rifar tutti i pavimenti col pannello radiante mi sembra veramente mission-impossible ), anche il centralizzato farà gioco: verrà anche il tempo secondo me in cui la gente stessa non tollererà più infinite canne fumarie in centro città (come già non tollera più gli scarichi delle auto, pur non sapendo come eliminarli).

il TLR anche lui subisce e subirà gli effetti delle rinnovabili (che abbassano il valore dell'elettricità prodotta), e si sposterà credo dal gas verso la biomassa e il geotermico (così da incassare il relativo credito di imposta ed essere più competitivo): la quota rinnovabile del TLR è già quintuplicata negli ultimi 10 anni, arrivando al 17%, e il PAN prevede al 2030 di raggiungere il 30%.
il TLR secondo me potrebbe essere anche uno dei pochi terreni fertili per il solare termico (altrimenti destinato alla scomparsa), grazie alla possibilità di usarlo per coprire il carico estivo (in particolare il picco serale).

sono d'accordo che il futuro delle grandi centrali termiche sarà quello di "sistemi ibridi di caldaie, cogeneratori, assorbitori, pdc" come dici tu. ma appunto in questo mix integrato ci sarà spazio anche per una quota di pdc, che grazie al fattore di scala elettrico possono essere efficienti anche ad alta temperatura, per grandi potenze.

@gararic: in effetti mi sono sciroppato un tot di pagine in tedesco... più avanti vi racconterò i risultati delle mie ricerche. grazie anche per le indicazioni sulle caldaie a condensazione di grande potenza, d'altro canto siamo sempre nell'intorno del 105% di rendimento stagionale: alimentandole con elettricità autoprodotta (che se venduta in rete varrebbe un tozzo di pane), le pdc elettriche riacquistano una competitività notevole (che nello scenario media potenza o termo-autonomo invece le "tarpa" per via del costo elevato dell'elettricità, che ne "demoltiplica" la resa economica).

fino ad oggi i cogeneratori si sono installati per produrre elettricità (si continuerà a farlo, ovviamente, perchè è l'energia di maggior valore, ma solo per autoconsumare, e non più per immettere in rete), ma ribaltando il concetto rispetto a una caldaia al 105% di resa e metano a 0,7 (hai voglia trovarlo nell'autonomo...) un cogeneratore al 45% di resa termica, e con 40% di resa elettrica impiegata in una pompa di calore a COP=3 (neanche altissimo, raggiungibile anche con pdc ad aria forse) rende il 165% con il metano a 0,4 (e cioè abbatte le spese del 64% a pari produzione... mica niente...): ciò permetterà di alimentare quindi anche grandi edifici con TLR centralizzati di dimensione sempre maggiore, dove una grande utenza elettrica fa da "perno" del TLR per alcuni km intorno a sè (in cui le dispersioni estive non sono un problema, grazie al fatto che la sola produzione elettrica se autoconsumata fornisce un risparmio capace di ripagare l'impianto: penso a un ospedale o a un centro commerciale che alimentano decine di condomini all'intorno, o a un'industria che teleriscalda interi quartieri).

avremo così impianti con più cogeneratori: uno per coprire il fabbisogno termico ed elettrico base, ed un altro che in inverno alimenta pdc a COP 3-4 (invece di usare caldaie a cop 1) e in estate frigo a compressione a cop 4-8 (invece che assorbitori a cop 0,7), dimezzando e più i consumi senza aver speso un euro in riqualificazioni edili spesso inattuabili. entro un paio d'anni spero di poter portare nei convegni un sistema di questo genere

[Esa]

Interessante discussione.
Le pompe di calore nei condomini di città non si possono installare, salvo rarissime eccezioni: acqua di pozzo? (e l'inquinamento delle falde?) aria? (spazio, rumore, abbattimento della temperatura, ecc.) geotermia? (chi paga le trivellazioni?)E poi nessuno è disposto a sobbarcarsi il rischio di blocco dell'impianto per incompetenza degli installatori a garantire un adeguato servizio di assistenza.
Il teleriscaldamento? Certo è una soluzione. Ma i costi per gli utenti sono più alti anche del 40% rispetto ad una banale caldaia a metano non a condensazione (vedere le tariffe praticate da IREN a Torino). In pratica, sono un centro di potere (strapotere) politico, in cui parcheggiare (a spese nostre) i politici fuori corso con compensi stratosferici (leggere gli stipendi di amministratori, consiglieri di amministrazione e direttori).
Quanto alle pompe di calore a CO2, credo sia più un esercizio teorico che una realtà praticabile. Non fosse altro che per le pressioni in gioco. I frigoriferi a CO2 vanno bene per i supermercati del nord europa.
Le altre applicazioni sono, per ora, esercitazioni universitarie e ricerche.
Quanto alle applicazioni a doppio circuito (R410a ed R134a), funzionano solo per piccole potenze e sono di una complicazione indescrivibile. Chi si sente tranquillo ad installarle se poi deve aspettare magari 15 giorni per rimetterle in funzione e pagare cifre iperboliche per far intervenire i tecnici?
Forse sarebbe il caso di definire meglio il contesto di cui si parla: condomini? centri commerciali? ospedali? palazzi uffici? casette fuori dei centri urbani?

[soloalfa]

La discussione è molto interessante... vi seguo...

Esa, credo che si intenda condomini importanti e supercondomini.
casette fuori dei centri urbani? in questo caso penso sia demenziale fare un teleriscaldamento...

[Esa]

"casette fuori dei centri urbani? in questo caso penso sia demenziale fare un teleriscaldamento..."
Sapessi in quanti piccoli comuni lo stanno proponendo, utilizzando la legna dei boschi vicini ...

[SuperP]

Le pompe di calore nei condomini di città non si possono installare, salvo rarissime eccezioni: acqua di pozzo? (e l'inquinamento delle falde?) aria? (spazio, rumore, abbattimento della temperatura, ecc.) .

Sull'aria ci sono molti marchi famosi che hanno sviluppato ed installato sistemi ad hoc, anche per i sistemi con radiatori.

[Esa]

Certamente vanno bene nelle nuove costruzioni. Ma in città non sono applicabili per evidenti ragioni.

[SuperP]

Certamente vanno bene nelle nuove costruzioni. Ma in città non sono applicabili per evidenti ragioni.

No Esa, sono fatti proprio per la sostituzione di caldaie ..
Logico che nel centro storico non si possono facilmente mettere.. e logico che la sostituzione con caldaia, attualmente è imbattibile come costi.
Cmq siamo OT

[Ronin]

Forse sarebbe il caso di definire meglio il contesto di cui si parla: condomini? centri commerciali? ospedali? palazzi uffici? casette fuori dei centri urbani?

quelle che fai sono tutte obiezioni valide, ma sono obiezioni "a valle" della tecnologia.
una volta che ho a disposizione la tecnologia, essa sarà poi sottoposta a limitazioni non tecnologiche (economiche, sociali, di opportunità, politiche, di contesto realizzativo, ecc. come tutte quelle che hai citato).
però prima di tutto devo disporre della tecnologia adatta, altrimenti è inutile che esaminiamo proprio la situazione.

inevitabilmente il TLR cogenerativo per essere competitivo economicamente dovrà "arroccarsi" intorno alle grosse utenze elettriche (dove l'autoconsumo dell'elettricità cogenerata vale 160 invece di 70...). se non riuscirà ad essere competitivo intorno a questi "perni", non ci riuscirà da nessuna parte.
perciò direi di limitare il contesto ad una grande utenza, ed eventualmente al caso reale dell'ospedale infermi di rimini (così se occorrono numeri, ce li ho ).
si tratta di un'applicazione che dispone già di centrale termofrigorifera riqualificata (97% rendimento medio stagionale in caldaia, 8,1 COP medio stagionale sui frigo centrifughi condensati ad acqua, cogeneratore da 1100 kWe e 1250 kWt con rendimenti 40% e 45% con funzionamento per 7900 ore equivalenti l'anno).

il cogeneratore consuma circa 2M Sm3/anno, e rimane un fabbisogno di metano al di fuori di esso di circa 1 M Sm3, caratterizzato da uno "zoccolo" da circa 1 MWt per quasi tutta la stagione invernale (3500 ore) e un ulteriore gradino da 2 MWt per un periodo più limitato (2500 ore).
il circuito viene esercito con temperatura scorrevole da 90-70 (nei picchi invernali) a 77-67 (in stagione estiva): il ritorno è "fissato" in un range strettissimo per vari motivi (il cogeneratore lo richiede così, le caldaie sotto iniziano a condensare, gli scambiatori dei circuiti secondari hanno bisogno di temperature elevate altrimenti non riesco a produrre l'ACS nelle sottocentrali, ecc.); per ridurre il più possibile i costi di pompaggio lavoriamo quindi con dT crescente.

lavorando in spillamento sul ritorno, come ho spiegato, per usare una pompa di calore occorre quindi un ciclo termodinamico 75/70°C almeno (da questo punto di vista, il concorrente più agguerrito del centralizzato potrebbe essere un sistema distribuito di pdc acqua-ammoniaca tipo robur alimentate a metano e capace comunque di 65/60°C continuativamente con una resa intorno al 140%).

con quali sorgenti? risposta: con tutte quelle disponibili. teniamo conto che con il metano a 0,7 l'utenza di cui sopra spende circa 700k €/anno per il riscaldamento non cogenerativo: in 7 anni fa 5 M€, una cifra che permette anche di scavarsi un pozzo geotermico open-loop a 2000 m di profondità. ma già soltanto con scambiatori sui fumi, e recuperando l'intercooler, lavorando quindi con una sorgente fredda intorno a 40/35 °C, l'ospedale avrebbe a disposizione oltre 400 kWt, senza bisogno di perforare alcunché. altri 75 kWt potrebbe prelevarli dall'acqua delle fognature in uscita (con un ciclo 16-11°C) e volendo altrettanti dall'acqua dell'acquedotto in ingresso (con un ciclo 12-7°C, forse meglio di no, per evitare problemi di contaminazione igienici) e questo solo con risorse "proprie" (consumiamo in un anno oltre 115.000 m3 di acqua, tanto è vero che ci stiamo attrezzando con i pozzi per wc e irrigazione).
a livello di utenza pilota, si potrebbe anche pensare di utilizzare la fognatura comunale (moltiplicando quindi la portata disponibile).
e poiché la CTF è abbastanza discosta dai padiglioni (e già in mezzo a 5 torri evaporative...), se si disponesse di una tecnologia adeguata, si potrebbe usare anche l'aria come fonte.

perciò supponiamo di disporre di una fonte idrotermica o geotermica o aerotermica in quantità adeguata (per una taglia sui 500 kWt...). ora quali sono le tecnologie di cui disponiamo per elevarne la temperatura a valori come quelli?

[soloalfa]

"casette fuori dei centri urbani? in questo caso penso sia demenziale fare un teleriscaldamento..."
Sapessi in quanti piccoli comuni lo stanno proponendo, utilizzando la legna dei boschi vicini ...

Scusate l'OT, ma veramente non ho più parole...
Basta mettere le parole "risparmio energetico" ad ogni cag...a e tutti stanno bene...
Anche la TAV, se l'avessero chiamata TAV a risparmio energetico non ci sarebbe nessuno a manifestare...
Pensate che ho letto su una scheda di un radiatore elettrico "E' ideale per camere da letto, uffici, soffitti, ingressi, sgabuzzini, camper e laddove è richiesto un riscaldamento dell'ambiente con un'efficiente risparmio energetico"

scusate ancora L'OT

[redHat]

ora quali sono le tecnologie di cui disponiamo per elevarne la temperatura a valori come quelli?

Anche io sono un pò scettico sulle PdC per grandi taglie, qualche anno fa ho visto un impianto acqua-acqua da 2MW suddivisi su 3 PdC aventi temperature di mandata di 70°C per il riscaldamento e +7 per il condizionamento utilizzante come fonte energetica acqua di mare. Sulla carta doveva essere un impianto modello con efficienza incredibilmente alta che poi si è rivelato un disastro per il fatto che l'acqua del porto di Genova è praticamente una fogna che richiede interventi di pulizia praticamente settimanali con costi esagerati perchè non può farlo il manovale ma dei sub specializzati. Piccolo esempio solo per dire che fare si può fare però sulla convenienza bisogna stare attenti a fare i conti.
Tecnicamente credo che in un futuro non troppo lontano ci saranno anche altre soluzioni più interessanti delle caldaie a condensazione o delle PdC, il mio impianto da sogno sarebbe quello a celle a combustibile, partendo direttamente dall'acqua. Utopia lo so, ma anche volare lo era...

[Ronin]

grazie Redhat, ti ricordi percaso la tecnologia delle pompe di calore (gas refrigerante, tipo di compressore, ecc.) e magari marca e modello?

PS: le celle a combustibile, se riusciranno a diventare un prodotto di serie, saranno comunque utilizzate per produrre elettricità in cogenerazione. in impianti sperimentali celle SOFC accoppiate a una turbina a gas hanno raggiunto rendimenti elettrici del 70% (molto superiore perfino alle grandi centrali termoelettriche a ciclo combinato). ma poi con questa elettricità, qualcosa bisognerà anche farci...

[redHat]

grazie Redhat, ti ricordi percaso la tecnologia delle pompe di calore (gas refrigerante, tipo di compressore, ecc.) e magari marca e modello?

Ero lì per una perizia su una UTA allacciata alla centrale, non ho quei dati ma penso di poterli reperire la settimana prossima.

[gararic]

Le pompe di calore nei condomini di città non si possono installare, salvo rarissime eccezioni: acqua di pozzo? (e l'inquinamento delle falde?) aria? (spazio, rumore, abbattimento della temperatura, ecc.) .

Sull'aria ci sono molti marchi famosi che hanno sviluppato ed installato sistemi ad hoc, anche per i sistemi con radiatori.

fuori i nomi, quindi ! meglio se conosci personalmente qualche installazione, grazie

@redhat: fiera di genova ? si può dire ?

[NoNickName]

Purtroppo i limiti tecnici del ciclo a compressione di vapore, uniti ai limiti normativi della direttiva PED, rendono di fatto impossibile o tecnicamente improponibile proporre pdc classiche con quelle temperature.
Per avvicinarci al limite dei 70°C ci sono solo due strade percorribili: R134a con sorgente di calore ad acqua di pozzo o altro cascame termico (ciclo semplice, non a cascata, per motivi tecnici che esulano da questo thread) o CO2, eventualmente anche condensato ad aria.
Tuttavia la mia modesta esperienza mi insegna che l'affidabilità potenziale di tali macchine è relativamente bassa a causa delle alte temperature di fine compressione a cui sono soggette e hanno una vita media più corta e associati costi di manutenzione più alti.
Se vuoi contattarmi privatamente vediamo cosa si può fare nel tuo caso. Possiamo arrivare a macchine di quasi 1MW con temperature abbastanza vicine ai 70°C.

[redHat]

fiera di genova ? si può dire ?

Nel mio caso si trattava di quella schiera di edifici su Ponte Morosini nell'area Expò di fronte a Porta di Vacca, impianto realizzato nel 2001 da Policarbo SpA (poi fallita e assorbita da Cofatech).
Le 3 PdC sono Carrier 30HXC con compressori a vite e fluido 134a.
Rettifico, la temperatura massima disponibile al condensatore è di 63°C.

Una soluzione analoga è stata realizzata più recentemente anche all'Acquario di Genova, qui credo con maggior efficienza dato che in questo caso, essendo necessaria costantemente sia acqua fredda (per pinguini e animali artici) che acqua calda (per pesci tropicali), penso abbiano realizzato un impianto a recupero totale....o quasi.

[Ronin]

grazie a entrambi per le vostre considerazioni.
vi segnalo intanto un sito di grande interesse http://geodh.eu , sede del progetto europeo GEODH espressamente dedicato al teleriscaldamento geotermico: in particolare nella sezione eventi (e nel workshop italiano che si è tenuto nel 2012 a Piancastagnaio) troverete numerosissimi casi di eccellenza (dalla toscana all'emilia alla lombardia).
naturalmente sono d'accordo con NNN: è evidente che le tecnologie "normali" sono inadeguate per queste applicazioni, e tuttavia esistono una serie di tecnologie sviluppate apposta, che grazie alla grandissima potenza riescono ad ottenere valori di efficienza tecnicamente interessanti (lo dico a monte di qualsiasi considerazione economica, perché siamo anche noi agli inizi della fase di scouting).

una delle soluzioni che ho ipotizzato è proprio quella di utilizzare pompe di calore a CO2 come "rigeneratori locali" di temperatura: poiché l'alta temperatura è necessaria solamente ad una quota relativamente piccola della potenza da erogare, si potrebbe pensare di esercire il circuito principale a 65-55°C , e sui secondari che hanno bisogno di più "spinta" prelevare una parte della portata portandola a 50-90°C con pdc a CO2 condensate ad aria: nonostante il rendimento non esaltante di questi componenti usati con salti termici di questo tipo (COP 2,7), si avrebbe poi il vantaggio di poter alimentare il circuito principale praticamente con qualsiasi cosa.
in questo scenario si mescolerebbe quindi il recupero termico del cogeneratore (a 70°C) ad una quota di recupero diretto sui fumi (a 60°C) integrato da pdc ad aria (o ad assorbimento a gas a fiamma diretta, oppure a R134a) a 65°C: l'efficienza complessiva risultante *dovrebbe* poter assorbire il "costo a vuoto" (investimento senza recupero economico diretto) delle pdc a CO2.
le verifiche tecniche per applicare una soluzione di questo tipo sono molte, come spiegato sopra.

l'altra soluzione che ho deciso di approfondire, è quella delle pdc a compressione di tipo non tradizionale, capaci appunto di operare con mandate sopra 70°C. in particolare ho individuato queste soluzioni disponibili sul mercato (tutte condensate ad acqua):
- pdc a doppio stadio a compressione di R134a, sono capaci di portare fino a 80-90°C anche fluidi freddi a 10-12°C con COP intorno a 3; hanno però il limite della taglia minima (almeno 5 MWt, decisamente troppo indigeste per le nostre possibilità). es. friotherm (svizzero, utilizzato anche nel nuovo palazzo della regione lombardia)
- pdc a doppio stadio a compressione di R245fa, come sopra ma con taglia nettamente inferiore (da 1 MW), tuttavia paiono più applicazioni sperimentali, che commerciali, sempre friotherm
- assorbitore a doppio stadio a fiamma diretta a BrLi es. baxter (sembrerebbe capace di gue=1,37 a 80°C partendo da 45-40, che considerati i rapporti di prezzo corrisponde circa a COP=3,65)
- pdc a compressione di NH3: questa appare la tecnologia decisamente più interessante, capace di COP anche molto elevati (intorno a 5 da 40-45 a 70-78), e disponibile in taglie relativamente piccole, dai 500 kWt con compressore a pistoni in su. es. mayekawa (nome giapponese, ma con base europea da quello che ho capito) o star neatpump con il compressore emerson vssh (monovite, però sembra disponibile solo per potenze più alte)

in particolare l'applicazione più interessante sembra quest'ultima (ciclo a compressione di NH3).
@NNN: perché dici che i cicli a due stadi è meglio non utilizzarli? sono ovviamente molto interessato alle tue considerazioni di esperto.

[NoNickName]

Ronin, ti linko una mia presentazione di 5 anni fa, con il calcolo analitico delle rese di un ciclo HT+LT. Le considerazioni termodinamiche sono indipendenti dal fluido frigorifero.

http://www.filedropper.com/co2subcritico

[Ronin]

non sono molto d'accordo con il PowerPoint (nella seconda slide, quella dove QEHT=QECT=17,8 kW, il COP complessivo del sistema dovrebbe essere 15/(5,9+2,8)=1,72 comunque migliore del ciclo singolo), ma capisco quello che intendi dire: la resa finale del doppio stadio è più bassa di entrambi i COP di ciascuno dei due stadi (perché il COP del 1° stadio ha come risultato un calore "non estratto" nel senso che deve essere riprocessato dal 2° stadio, e perchè nel COP di 2° stadio è compreso anche il raffreddamento del calore del compressore del primo stadio, che non è calore estratto ma aggiunto). bisogna comunque valutare il COP finale, "complessivo" dell'intero sistema, e non lasciarsi abbagliare dai valori elevati di ciascuno dei due stadi.

l'effetto compressore inoltre è negativo (energeticamente parlando) solo in caso di impiego del doppio stadio come refrigeratore: impiegandolo come pompa di calore, invece, il COP risulta comunque maggiorato dalla trasformazione dell'energia elettrica del compressore di 1° stadio in calore: se consideri nei tuoi schemi l'effetto utile come quello a T2HT, ovvero il QcHT e non il QeLT, infatti, vedi che il doppio stadio a pdc con booster ha un EER pari a 42,6/(10,9+2,8)=3,1 mentre quello dei cicli singoli è pari a 2,6 e 2,8 rispettivamente.
in effetti il booster ha senso solo se impiegato in pompa di calore (credo).

aggiornamento: la pdc ad ammoniaca (a singolo stadio...) ce l'ha anche johnson controls (heatpac si chiama, EER 6,3 con circuiti in 35-30 e out 65-70...), la nuova versione sembra possa spingersi sopra i 70°C di mandata anche fino a 90°C

[gararic]

http://www.aicarr.org/Documents/Incontr ... V00_NB.pdf
si scarica la locandina o è riservata ai soci?
la potenza non è certo quella che serve in un ospedale, ma la tecnologia può essere giusta ?

Il sistema a pompa di calore con refrigerante CO2 per la produzione di acqua calda > 90° per applicazioni commerciali e turi stiche, con una potenza termica di 30kW è capace di superare i limiti appli cativi nelle aree a clima rigido a –25° e contribuire alla riduzione di emissione di CO2 in atmosfera.
Il nuovo sistema adotta un innovativo compressore a due stadi scroll-rotary (GSR), caratterizzato da un’elevata potenza resa anche a basse temperature esterne.

[SuperP]

http://www.aicarr.org/Documents/Incontr ... V00_NB.pdf

Ma le pompe di calore a CO2 vanno bene per l'ACS, non per il riscaldamento. O almeno nelle applicazioni fino ad ora viste, anche all'ultimo incontro dove tu ci hai bidonato!!

[NoNickName]

la potenza non è certo quella che serve in un ospedale, ma la tecnologia può essere giusta ?

Il vero problema è che chi conosce la tecnologia della refrigerazione, tipo i produttori di abbattitori o celle frigo, non è interessato a costruire pompe di calore. Ed è un peccato.
Cmq non so se la CO2 è la tecnologia giusta. Si usa da 100 anni, e se ne parla con interesse da almeno 10 anni, ma siamo ancora fermi al palo. Ci sono problemi legati alla manutenzione per le pressioni in gioco (100-120bar) e alla reperibilità delle parti di ricambio. Inoltre è ignota l'affidabilità nel medio e lungo periodo per gli stress meccanici e termici a cui i componenti sono sottoposti.

[Ronin]

http://www.aicarr.org/Documents/Incontr ... V00_NB.pdf
si scarica la locandina o è riservata ai soci?
la potenza non è certo quella che serve in un ospedale, ma la tecnologia può essere giusta ?

la tecnologia può essere giusta, per la produzione di ACS (salto 10-55°C, COP 4,0 a 0°C). con Thermal abbiamo studiato una possibile installazione, e la potenza va più che bene (nel padiglione degenza più grande dell'osp. rimini, 450 posti letto, c'è spazio per due macchine da 30 kWt ciascuna in cascata, con 15.000 lt di accumulo tecnico e scambiatore sull'ingresso).
il fatto è che con quella pdc riesci a coprire solo l'energia per reintegro dell'acqua, non le dispersioni di rete (che sarebbero la parte maggioritaria), proprio per via dell'elevato dT che devi realizzare tra ingresso e uscita, e della temperatura bassa che devi avere in ingresso (per poter raffreddare il più possibile la CO2, visto che il ciclo è transcritico, cioè non c'è cambiamento di fase).
potresti anche coprire tutto, ma ti troveresti un grande volume di accumulo stratificato in linea, e noi non cerchiamo guai con la legionella per poche migliaia di euro/anno di risparmi.

a ciò si aggiunge la problematica del costo elevato, che rende sopportabile l'investimento solo se la macchina rimane costantemente in funzione alla massima potenza (ecco il perché del volume-monstre di accumulo: così si fa funzionare le macchine a piena potenza per le 24 ore, e l'accumulo scarica l'energia nelle 10 ore in cui c'è un consumo significativo, integrato dal circuito primario nei momenti di assorbimento di picco). c'è anche un altro grosso problema: in estate come abbiamo detto il calore è tutto gratuito, quindi anche con il miglior dimensionamento abbiamo una macchina che sta accesa solo 4.000 ore/anno, e sono pochine.
certo se fosse disponibile un surplus di elettricità da cogenerazione, la rumba cambierebbe. ma nel nostro caso non c'è.

in linea generale, per il retrofit di grandi complessi per il momento mi sembra che la tecnologia con maggiori chance sia quella della compressione di ammoniaca (per edifici di media dimensione invece l'assorbimento a gas sembra avere ottime carte in mano).

[Ronin]

riesumo questo thread dalle sabbie del tempo (molto è cambiato, e tra parentesi: che viaggi mi facevo...) per un nuovo spunto di discussione.
un'applicazione similare, ma questa volta differente, pompa di calore condensata ad acqua lato freddo 7-12, lato caldo 55-50, o viceversa pompa di calore condensata ad aria con mandata 55-50.
in entrambi i casi si è alla ricerca di prodotti con prestazioni elevate; i cataloghi "normali" riportano numerosi modelli, tutti con COP=3,5 si cerca un prodotto capace di essere competitivo con la pdc ad assorbimento tipo robur.
quest'ultima nella versione AT ad aria ha un rendimento del 140% che con gli usuali costi dell'energia (elettricità 0,15 €, gas 0,45 €) corrisponde a un COP nominale pari a 0,15/0,45*9,6*1,4=4,5 o maggiore (almeno COP=5 insomma).
per vostra conoscenza, esiste un prodotto con queste caratteristiche, nella taglia delle centinaia di kWt (200-600)?

[NoNickName]

Direi di No. Da indagare cos'è ottenibile con i nuovi turbocor highlift.

[Tom Bishop]

Direi di No. Da indagare cos'è ottenibile con i nuovi turbocor highlift.

Interessante. Come si differenziano dai classici Turbocor?

[NoNickName]

Direi di No. Da indagare cos'è ottenibile con i nuovi turbocor highlift.

Interessante. Come si differenziano dai classici Turbocor?

Che non soffrono di surge ai grandi rapporti di compressione. Sostanzialmente diventa un compressore a doppio stadio.

[Ronin]

penso anch'io che coi "normali" gas refrigeranti non ce la si fa (salvo grandissime potenze, ci sono produttori come friotherm che lavorano con r134a).
per il momento sto approfondendo due tecnologie, quella di sabroe con compressori aperti a compressione di ammoniaca, e quella di teon con doppio stadio a co2. vediamo gli sviluppi.