La rivista Idraulica 65 si concentra sull'analisi dei sistemi ibridi che combinano caldaie e pompe di calore aria-acqua, evidenziando la loro efficacia nella riqualificazione energetica degli impianti termici. Questi sistemi non solo contribuiscono significativamente al risparmio energetico e alla riduzione delle emissioni inquinanti, ma offrono anche vantaggi economici attraverso una gestione più efficiente degli impianti. Sono particolarmente adatti sia per la riqualificazione di impianti esistenti che per i nuovi progetti, specialmente quando ci sono vincoli tecnici che impediscono l'installazione esclusiva di pompe di calore.
Generatori factory-made
I sistemi ibridi assemblati in fabbrica, factory-made, sono sistemi progettati, prodotti e garantiti da un unico fabbricante.
I sistemi factory-made possono essere costituiti da due generatori distinti (tipo A), denominati dal fabbricante pompa di calore e caldaia a condensazione, da un unico blocco (tipo B), contenente sia il gruppo funzionale a combustione a condensazione che il gruppo funzionale a pompa di calore oppure da due unità (tipo C), una esterna costituita dalla motocondensante/compressore del gruppo funzionale a pompa di calore, e una interna che contiene sia il gruppo funzionale a combustione a condensazione che una parte dei componenti del gruppo funzionale a pompa di calore.
La regolazione è sempre fornita dal fabbricante del sistema ibrido factory-made.
I collegamenti idraulici e la regolazione negli impianti con generatori factory made sono decisi dal fornitore del sistema ibrido?
Il factory-made è molto più semplice dato che lo si attacca all’impianto ed è già tutto pronto, invece la gran parte del mercato vengono fatti sul retrofit, quindi l’aggiunta di una pompa di calore ad una caldaia già esistente per incentivare la volontà di diminuire i consumi.
Come è possibile gestire i collegamenti idraulici?
L’installazione di questi sistemi è molto semplificata. Nel caso di un generatore monoblocco ibrido in cui sia la pompa di calore che la caldaia sono fornite dal produttore, i collegamenti idraulici possono essere gestiti seguendo le specifiche e le indicazioni fornite dal produttore stesso. Solitamente, il produttore fornisce istruzioni dettagliate e schemi per il corretto collegamento dei componenti idraulici del sistema. Un sistema ibrido si collega direttamente all’impianto e, in presenza di produzione di ACS, in alcuni casi nei sistemi factory-made è già integrato anche il bollitore; tutto il collegamento è già preassemblato.
Esempi di schemi impiantistici
Gli schemi funzionali di sistemi ibridi presentati nell’Idraulica 65 hanno l'obiettivo di fornire un'illustrazione dei componenti principali e delle logiche di connessione associati a impianti ibridi di diversa complessità.
Utilizzando un circuito ad iniezione, non si rischiano troppi cicli ON/OFF sulle caldaie (Rif. fig. 48A - Rivista Idraulica 65)?
Il circuito rappresentato è un circuito ad iniezione che utilizza acqua calda e la inietta in modo da portarla in temperatura. Questa scelta è dettata dalla volontà di collegare in serie, e non in parallelo, i due generatori: il riscaldamento dell'acqua avviene prima tramite la pompa di calore che parte dalla temperatura minore sul ritorno dell’impianto; le caldaie aumentano la temperatura di mandata fino al valore necessario tramite il circuito ad iniezione .
Qual è la differenza tra l’utilizzo dell’accumulo inerziale come compensatore e l’utilizzo del compensatore idraulico più piccolo con serbatoio inerziale sul ritorno (Rif. fig. 44 - Rivista Idraulica 65)?
Il classico separatore idraulico separa il circuito primario e quello secondario; di solito ha un volume di circa 2 litri d’acqua. Il costruttore della pompa di calore richiede sempre disponibilità di acqua in temperatura per il corretto funzionamento e le funzioni ausiliarie della macchina; in questo caso specifico, si può utilizzare il compensatore idraulico con un volume idoneo per questa funzione. Con un solo componente è possibile separare i circuiti e gestire la necessità di volume richiesto dalla macchina.
Il sistema HYBRICAL che proponeva Caleffi è ancora a catalogo?
Non più, la tecnologia era un po' superata. Il sistema Hybrical permetteva il funzionamento alternato tra una caldaia e una PDC nel caso di sistema assemblato, ovvero non factory made. Occorre tuttavia un prodotto che tenga in considerazione non solo la temperatura di commutazione bensì altri parametri di funzionamento ed efficienza del sistema.
È necessario installare il giunto dielettrico anche sul ricircolo dell'acqua calda sanitaria?
I giunti dielettrici in teoria vengono montati sui circuiti sanitari per proteggere la componentistica dai fenomeni di corrosione. Possono essere montati sugli attacchi del bollitore (calda e fredda) e - se presente anche l’attacco del ricircolo- potrebbe essere opportuno inserire il giunto anche in quella posizione.
Quali sono le possibili soluzioni per gestire l'inversione caldo-freddo? È possibile utilizzare valvole a 4 vie?
Le inversioni caldo-freddo sui sistemi ibridi sono gestite principalmente con la pompa di calore. A volte queste inversioni possono essere fatte semplicemente con l’attivazione e la disattivazione dei vari sistemi, in quanto abbiamo la produzione di acqua calda di mandata alla caldaia. Il problema diventa più complicato se la pompa di calore gestisce anche l’ACS.
In questo caso occorre prestare attenzione ai collegamenti idraulici: evitare di scaldare e raffreddare l’accumulo, a servizio dell'impianto e non della produzione di acqua calda sanitaria, e non avere circolazioni “parassite”. Si consiglia quindi di mettere almeno una valvola a tre vie verso il bollitore e di installare le valvole di ritegno per non avere dei controflussi all’interno dei generatori.
Consumo e costo di esercizio di una pompa di calore
Il consumo elettrico e i costi di esercizio di un impianto a pompa di calore dipendono da diversi fattori, tra cui le dimensioni dell'impianto, il coefficiente di prestazione (COP) della pompa di calore, le tariffe energetiche locali e l'utilizzo dell'impianto.
Qual è il consumo minimo di energia elettrica per una PDC di 10 Kw in modulazione di riscaldamento prima di spegnersi?
Il consumo minimo dipende dai settaggi della macchina, dalle condizioni ambientali in quel momento e dalla funzione che sta espletando. Si può stimare che nelle condizioni di mantenimento della temperatura del circuito primario una pompa di calore abbia un consumo tra 1 e 2 Kw elettrici.
In presenza di un impianto fotovoltaico e batterie ad accumulo, la pompa di calore è il sistema che comporta minori costi di esercizio (tenendo in considerazione il costo dell’impianto FV e il fatto che può servire tutte le utenze elettriche)?
Certo. Il discorso generale si basa sul fatto che il solare è una fonte aleatoria che va gestita e dipende molto dalle dimensioni della batteria. Con un impianto FV dimensionato correttamente si può raggiungere l’autonomia energetica nei mesi da marzo-aprile fino a settembre-ottobre; purtroppo nei mesi autunnali e invernali questa condizione non è verosimile in quanto la quota di energia proveniente dal sole si riduce notevolmente.
Le pompe di calore e la Raccolta R
Questi moderni generatori sfruttano come sorgente l’elettricità e basano il loro funzionamento su un ciclo di compressione ed evaporazione di gas contenuto all’interno di un circuito principale, senza dunque alcuna combustione e con limitate capacità di riscaldamento del fluido vettore.
La sorgente elettrica non è prevista nel campo di applicazione del D.M.1 dicembre 1975, pertanto questo tipo di generatore non è soggetto agli obblighi dettati dalla Raccolta R, a prescindere dalla sua taglia.
Se si interviene in centrale termica per la sostituzione della caldaia e si installa uno scambiatore di calore (creando un circuito primario e uno secondario) si è obbligati ad intervenire anche sui componenti del circuito secondario? come vasi di espansione ecc..?
Il circuito primario sarà soggetto a tutte le disposizioni della raccolta R, quindi deve avere tutti i dispositivi di sicurezza, di protezione e di controllo adeguati e adeguatamente dimensionati. Nel caso in cui i dispositivi di sicurezza del circuito primario intervengano a temperature inferiori ai 110 °C, al secondario si può pensare di andare ad intervenire con dispositivi ordinari, adeguatamente dimensionati. L’aumento della temperatura comporta comunque un aumento della pressione anche al lato secondario, pertanto è necessario proteggere anche questo lato.
Il vaso di espansione a servizio del generatore modulare (Rif. fig. 49 - Rivista Idraulica 65) deve essere collegato sulla mandata, rispetto alle raccomandazioni della Raccolta R? Se collegato sul ritorno è facile che il progetto venga bocciato?
Per quanto attiene la posizione di installazione del vaso di espansione occorre sottolineare il fatto che tanto le indicazioni contenute nella norma tecnica UNI EN 12823 ed. 2005 “impianti di riscaldamento negli edifici – progettazione dei sistemi di riscaldamento ad acqua”, quanto considerazioni attinenti le sollecitazioni di carattere termico sul vaso di espansione, portano a ritenere preferibile l’installazione del vaso di espansione sulla tubazione di ritorno. In ultimo, sulla questione in discussione, non può non essere rilevato il fatto che nella precedente versione della Raccolta non vi era alcuna imposizione circa l’installazione sulla tubazione di mandata del vaso d’espansione. In base all’interpretazione che viene fatta della raccolta R, può essere che il vaso di espansione collegato sul ritorno possa non essere corretto e di conseguenza la pratica venga bocciata.
È possibile installare - in qualche caso specifico - una valvola di intercettazione a servizio del vaso di espansione?
Nel caso in cui l’impianto non ricada nel campo di applicazione della Raccolta R, è possibile introdurre un dispositivo di intercettazione del vaso d’espansione che ne permetta una manutenzione semplificata.
Ho progettato un impianto a Pompa di calore funzionante anche in raffrescamento ; nello schema funzionale ho utilizzato un separatore-collettore per separare circuito primario dal secondario ma non ho inserito accumuli inerziali perchè il volume d'acqua delle tubazioni è sufficiente. Qualcuno mi suggerisce che per avere un funzionamento corretto della PC in raffrescamento io debba bypassare ,con la tubazione di mandata del circuito primario, il separatore-collettore per non penalizzare la pompa di calore dovuti alla stratificazione . Ora, se il separatore-collettore fungesse anche da accumulo lo capirei ma se, il predetto separatore non ha questa funzione...non capisco dove si pone il problema della stratificazione
In reply to Ho progettato un impianto a… by michele fina
Buongiorno, il separatore collettore garantisce la portata minima di funzionamento della pdc, non è quindi necessario introdurre un ulteriore by-pass. Il separatore collettore non ha un volume d'acqua così importante da poter consentire una stratificazione, pertanto questo genere di problema non si dovrebbe porre. Tuttavia, rimane il dubbio sull'effettivo quantitativo di acqua disponibile una volta che il circuito secondario è in funzionamento parziale o minimo. La valutazione dovrebbe essere fatta sul volume sempre disponibile, quindi fino al primario del separatore collettore.