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GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA IN TOSCANA:

Strategie ed azioni Comuni

ScuolaSuperiore S.Anna - Pisa

21 Febbraio 2013

Esperienze degli operatori di settore nella geotermia

a bassa entalpia

Ing.Patrizio Pastacaldi


PREMESSE

• Il nostro Paese ha fatto scelte in materia di politica energetica che

hanno previsto e prevedono, per la quasi totalità del fabbisogno,

l'impiego dei combustibili di origine fossile, gas, carbone e derivati

del petrolio, realizzando per ciò una forte dipendenza energetica da

altri paesi, un costo dell'energia alquanto elevato ed un impatto

sull'ambiente affatto trascurabile.

• Le politiche energetiche comunitarie , recentemente recepite dalla

Normativa Nazionale, prevedono un forte incremento dello

sfruttamento delle fonti rinnovabili per coprire i fabbisogni di

energia degli edifici e, tra queste fonti, un posto di primo piano

spetterà alla geotermia a bassa entalpia in quanto sorgente di

energia praticamente inesauribile e dovunque disponibile.


Considerati i bassi livelli termici della

sorgente è necessario l’impiego di pompe

di calore per elevare la temperatura del

fluido termovettore ai limiti necessari per

alimentare i terminali dell’impianto di

climatizzazione e per la produzione di

acqua calda sanitaria


D.Lgs.28/2011 FONTI RINNOVABILI

“Nel caso di edifici nuovi ed edifici sottoposti a ristrutturazioni

rilevanti di superficie utile maggiore di 1000mq deve essere

assicurata la copertura del fabbisogno di energia tramite il ricorso

ad energia prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili

del:

• - 50% del consumo previsto per l’acqua calda sanitaria a partire

dal 31/05/12;

• - 20% del consumo previsto per la produzione di acqua calda

sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento quando la richiesta

del pertinente titolo edilizio è presentata dal 31/05/12 al 31/12/13;

• - 35% del consumo previsto per la produzione di acqua calda

sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento quando la richiesta

del pertinente titolo edilizio è presentato dal 01/01/14 al 31/12/16;

• - 50% del consumo previsto per la produzione di acqua calda

sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento quando la richiesta

del pertinente titolo edilizio è rilasciato a partire dal 01/01/17 "


LE POMPE DI CALORE E LA GEOTERMIA A

BASSA ENTALPIA

• - Efficienza energetica:

• - Ecocompatibilità:

- elevato rendimento di produzione Spdf

(per le macchine geotermiche sempre>>1.15/η)

- impatto visivo inesistente

- ridotte emissioni di gas serra (40%)

- incentivi


PERCENTUALI COPERTE DA FONTI RINNOVABILI IN FUNZIONE

DEL FATTORE DI RENDIMENTO MEDIO STAGIONALE Spf:

Eres=Epdc(1-1/Spf)


ASPETTI PROGETTUALI E

REALIZZATIVI DEGLI IMPIANTI DI

CLIMATIZZAZIONE

A POMPA DI CALORE GEOTERMICA


NORMATIVA DI RIFERIMENTO

(REGIONE TOSCANA)


alta entalpia

(T>150 C)

Risorse geotermiche in

funzione della temperatura

media entalpia

(90


Decreto 11/07/2011 app.C6

Impianti geotermici a bassa entalpia < 1MWt

Prescrizioni per captazione

verticale

Prescrizioni per captazione

orizzontale


RISORSE GEOTERMICHE A MEDIA E BASSA ENTALPIA

INTERESSE LOCALE

Q


SISTEMI DI CAPTAZIONE

DELL’ENERGIA GEOTERMICA A

BASSA ENTALPIA


SONDE GEOTERMICHE VERTICALI

IN RELAZIONE ALLA NOTEVOLE

PROFONDITA’ ( 100-150 ml.) VIENE

UTILIZZATA ESCLUSIVAMENTE

L’ ENERGIA GEOTERMICA

TERRENO CLIMATICAMENTE NON

PERTURBATO


SONDE VERTICALI - attrezzature


PERFORAZIONE DI UNA SONDA

VERTICALE


COLLETTORI ORIZZONTALI

I COLLETTORI ORIZZONTALI, IN RELAZIONE ALLA ESTESA

SUPERFICIE INTERESSATA ED ALLA MODESTA

PROFONDITA’ DI INTERRAMENTO SONO SCAMBIATORI

SUPERFICIALI IN TERRENO CLIMATICAMENTE

PERTURBATO.

La temperatura della sorgente è pertanto variabile con il

clima, con onda termica attenuata e sfasata.


I COLLETTORI ORIZZONTALI SONO GENERALMENTE

COSTITUITI DA TRINCEE PROFONDE CIRCA 2 METRI ENTRO

LE QUALI VENGONO DISPOSTI I TUBI DI CAPTAZIONE CON

VARIA TIPOLOGIA:

– A SERPENTINO

– LINEARE a due o a quattro tubi

– A SPIRALE

PER NS. ESPERIENZA IL COLLETTORE CHE OTTIMIZZA IL

RAPPORTO PRESTAZIONI/PREZZO E’ QUELLO LINEARE A

QUATTRO TUBI

LE TRINCEE SONO POSTE AD INTERASSE CHE VARIA IN

FUNZIONE DELL’IRRAGGIAMENTO SOLARE


TRINCEE ORIZZONTALI a 4 TUBI


Particolare scavo “trincea”

TRINCEE ORIZZONTALI

Sistema 4 tubi

particolare posa tubazione su fondo


EVOLUZIONE DELLE

POMPE DI CALORE

GEOTERMICHE


• INVERSIONE DELLE SORGENTI

• MACCHINE REVERSIBILI SUL CICLO

• PRODUZIONE A.C.S. HT CON RECUPERO TOTALE

DEL CALORE DI CONDENSAZIONE

• I COMPRESSORI DC INVERTER

• LA TECNOLOGIA “EVI” (iniezione di vapore)


I COMPRESSORI DC INVERTER

FACENDO VARIARE IL NUMERO DI GIRI DEL

COMPRESSORE SCROLL IN FUNZIONE DELLA

FREQUENZA DELLA CORRENTE ELETTRICA DI

ALIMENTAZIONE (generalmente tra 30 e 90Hz) SI OTTIENE

UN FAVOREVOLE ADATTAMENTO DELL’ENERGIA FORNITA

AL CARICO RICHIESTO (variabile nel tempo).


LA TECNOLOGIA “EVI” (*)

• Le PDC equipaggiate con compressori scroll ad

iniezione di vapore consentono di incrementare la

capacità e l’efficienza del sistema. La tecnologia

dell’iniezione di vapore, consiste nell’iniettare il

refrigerante sotto forma di vapore, a metà del

processo di compressione per incrementare

sensibilmente la capacità e l’efficienza del processo

di compressione.

• (*) per gentile concessione di GSI Control


Il compressore Scroll con tecnologia EVI, è

paragonabile ad un compressore a due stadi ma con

una fase intermedia di raffreddamento del gas.

.

.


I grafici sottostanti mostrano l'andamento del

C.O.P. al variare della temperatura esterna in due

condizioni:

- produzione di acqua calda a 40°C e a 55 °C.

Le linee rappresentano diversi tipi di compressori

Scroll oggi disponibili sul mercato che utilizzano

gas refrigerante R407C o R410A.


• Unità equipaggiate con

compressori scroll con sistema di

iniezione di vapore E.V.I. con

refrigerante R407C.

• Unità equipaggiate con

compressori scroll HP (High

Performance) senza sistema di

iniezione di vapore E.V.I gas

refrigerante R407C

• Unità equipaggiata con

compressori scroll standard con

refrigerante R407C.

• Unità equipaggiata con

compressori scroll standard con

refrigerante R410A


ESEMPI APPLICATIVI


EDIFICIO IN PISTOIA CONDOMINIO

“ENEGEO”


TIPOLOGIA IMPIANTO

L’impianto utilizza una pompa di calore reversibile

acqua/acqua con collettore orizzontale, per il

riscaldamento invernale ed il raffrescamento estivo .

La produzione di fluidi termovettori è centralizzata, con

distribuzione alle singole U.I. e con moduli di utenza

che contabilizzano l’energia termica/frigorifera e la

a.c.s.

La produzione dell’acqua calda sanitaria sfrutta il

recupero totale del calore di condensazione nella

pompa di calore.

La climatizzazione degli ambienti è realizzata con un

impianto a PANNELLI RADIANTI ED ARIA PRIMARIA


SCHEMA DEL COLLETTORE ORIZZONTALE


CENTRALE TERMICA


CLASSIFICAZIONE ENERGETICA

DELL’EDIFICIO


RISULTATI

NELLA STAGIONE INVERNALE 2011 SI SONO

RILEVATI I SEGUENTI RISULTATI :

– Energia fornita Qh (*): 89000 kWh

- Consumo elettrico rilevato (**): 29000 kWhe

– Spdf : 3.06

– Costi per consumi: Euro 6000 (*)

(*) riscaldamento, raffrescamento e a.c.s.

(**) relativo al perimetro energetico dell’impianto


grazie per

l’attenzione

ing.patrizio pastacaldi

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