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Gli impianti ibridi caldaia – pompa di calore

Applicazioni pratiche e riflessioni sugli impianti ibridi costituiti da pompe di calore abbinate a generatori di calore a gas metano a condensazione

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Gli ormai assodati obblighi normativi in ambito energetico hanno modificato la modalità di progettazione e di conseguenza anche la realizzazione degli impianti di riscaldamento.
La necessità di integrare il fabbisogno di energia termica con fonti energetiche rinnovabili ha orientato i progettisti verso tecnologie alternative, come ad esempio il solare termico e le pompe di calore.

La fase intermedia, che potremmo definire di transizione dal passato (impianti tradizionali) al futuro (impianti innovativi), è rappresentata da impianti termici ibridi.
Questi impianti sono costituiti da un duplice generatore di calore.

L’esempio particolarmente diffuso, con un ottimo rapporto costi benefici, è sicuramente rappresentato dall’ibrido caldaia a condensazione a gas metano e pompa di calore elettrica aria-acqua.
Una tipologia ibrida consente il funzionamento dei due generatori di calore presenti sia in alternanza che in contemporaneità.

Mediante un’accurata logica di regolazione è possibile decidere quale sia, in quel preciso momento, il generatore energeticamente più conveniente da sostenere.

La convenienza economica è strettamente connessa a due principali parametri: il costo del vettore energetico (combustibile ed energia elettrica) ed il rendimento del generatore di calore a quelle specifiche condizioni.

Il rendimento termico di una caldaia a condensazione, inteso come rapporto tra la potenza utile resa all’acqua e la portata termica al focolare (potenza bruciata), è pressoché costante al variare delle condizioni climatiche esterne (trascurabili variazioni dovute alle perdite al mantello e al camino).
Al contrario, il rendimento COP (Coefficient of performance) di una pompa di calore elettrica aria-acqua, varia notevolmente in funzione di due parametri: le condizioni di temperatura e umidità dell’aria esterna (pozzo freddo) e la temperatura alla quale si vuole riscaldare l’acqua (pozzo caldo).

Il COP di una pompa di calore rappresenta il rapporto tra la potenza termica utile resa e quella elettrica assorbita dal compressore.

L’assorbimento elettrico aumenta al diminuire della temperatura esterna e all’aumentare della temperatura di mandata dell’acqua che si desidera ottenere(pozzo caldo), poiché il lavoro del compressore risulta maggiore.

Al contrario, i consumi elettrici si riducono quando la temperatura esterna aumenta e quella del pozzo caldo diminuisce.

Il vantaggio di un impianto ibrido consiste nell’utilizzare all’occorrenza il generatore più conveniente per quelle date condizioni di temperatura (pozzo caldo e pozzo freddo).
Nelle costruzioni di recente realizzazione l’elevata coibentazione permette di ridurre notevolmente le dispersioni termiche.

Resta, però, immutata rispetto al passato la necessità di produrre acqua calda sanitaria per far fronte al fabbisogno richiesto.

Rispetto al riscaldamento a bassa temperatura (es.pannelli radianti a pavimento), la produzione di acqua calda sanitaria avviene con temperature più elevate.
Con questi sistemi occorre progettare un apparato impiantistico tale da consentire il funzionamento alternato ed eventualmente contemporaneo dei due generatori sia per il riscaldamento che per l’acqua calda sanitaria.

Un impianto ibrido ha una maggiore flessibilità nell’adeguarsi al fabbisogno energetico richiesto in considerazione del fatto che ad essere attivato sarà il generatore di calore energeticamente più appropriato per quel preciso momento.

Queste tipologie impiantistiche consentono di arrivare gradualmente alla realizzazione di edifici ad energia quasi zero, abituandoci sempre più all’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili.

 

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