Impianto ad aria primaria – condizioni primaverili

In condizioni primaverili l’involucro richiede una certa potenza di riscaldamento e contemporaneamente una deumidificazione in modo da mantenere in ambiente la temperatura di set point a 20 °C con un’umidità relativa del 50%: l’impianto passa ad un funzionamento ad Aria Primaria accoppiato con un sistema di Riscaldamento Radiante a Pavimento. Si sfrutta quindi la pompa di calore in funzionamento polivalente: essa produce fluido freddo all’evaporatore per alimentare la batteria di raffreddamento e tramite un desurriscaldatore e un condensatore, si effettua un recupero quasi totale in modo da poter produrre fluido caldo per alimentare il circuito idronico di riscaldamento radiante a pavimento e la batteria di post-riscaldamento;

In questa configurazione, l’Unità di Trattamento Aria avrà un funzionamento leggermente diverso rispetto alla precedente:

- La batteria di recupero sul circuito di ritorno sarà intercettata e non funzionante

- La batteria di recupero sul circuito di mandata sarà ora alimentata dal collettore caldo principale ad una temperatura di 35 °C in mandata

Di seguito verranno elencate le specifiche differenze di funzionamento; per il resto si rimanda alla sezione precedente.

Unità di trattamento aria

Come fatto in precedenza, si assume che dall’ambiente si estragga una portata

d’aria costante di 26 300 m3/h ed ipotizzando che nelle singole zone l’umidità

relativa sia del 60%. La temperatura di estrazione equivale ad una media pesata sul volume delle temperature delle singole zone (dato ottenuto dalla simulazione dinamica di involucro).

In questa configurazione l’obiettivo è quello di immettere in ambiente aria neutra alla temperatura di set point di 20 °C e compiere una deumidificazione: pertanto la batteria di recupero sul ritorno, che in precedenza raffreddava l’aria in estrazione per poi riutilizzare quel calore in fase di post-riscaldamento, ora non è più funzionale allo scopo e viene quindi intercettata ed esclusa.

Il recuperatore rotativo continua invece a funzionare: anche qui si assume che l’efficienza di scambio sensibile sia pari all’80% mentre discorso a parte merita lo scambio di vapore tra i flussi in ingresso e in uscita: come in precedenza si adotta l’ipotesi che lo scambio di vapore possa avvenir solo in direzione congeniale al processo e che se quindi il flusso di estrazione ha un’umidità specifica maggiore del flusso in immissione non ci sia scambio; inoltre trattando quantità di vapore minori rispetto al caso estivo, l’efficienza di scambio risulta maggiore, pari all’83% (come da scheda tecnica).

Il successivo passaggio in batteria di raffreddamento risulta uguale al caso precedente con la differenza che la batteria, che in estate era funzionante in continuo dato il regime a “Tutt’Aria”, in questo caso, risulterà funzionante qualora il valore di umidità specifica di immissione comporti un’umidità relativa (negli ambienti tenuti a 20°C dall’impianto di riscaldamento) superiore al 60%. Quella che in ciclo estivo era una batteria di recupero sulla mandata, ora, alimentata direttamente dal circuito idronico (T=35°C), diventa a tutti gli effetti

una batteria di post riscaldamento. Conoscendo la temperatura in ingresso e la temperatura di set point voluta, si calcola la potenza necessaria allo scambio:

C = R_&P;∙ Z_V,&P;∙ ∆!

Ipotizzando che la portata massima sia di 0,5 kg/s, si effettua il calcolo della potenza scambiata alle portate parziali tramite il metodo dell’efficienza come effettuato in precedenza e con gli stessi assunti, quindi si calcola la potenza che effettivamente verrebbe scambiata alle relative portate. La portata che determina il minimo scarto tra la potenza teoricamente necessaria e quella effettivamente resa è quella individuata per la corretta regolazione. Si calcola la temperatura di uscita dell’acqua secondo la:

!_&jk,m"j = !_&jk,P<q−b ∙ .'P<∙ !&jk,P<q− !&P;,P<q R_&jk∙ Z_V,&jk

per ciascun timestep (le variabili si riferiscono alla portata scelta per la corretta regolazione).

Sono così ottenute la temperatura e l’umidità specifica di immissione in ambiente.

Pompa di calore

Un report fa il resoconto dei circuiti idronici di alimentazione del freddo (per la batteria di raffreddamento) e del caldo (per l’impianto di riscaldamento radiante a pavimento e per la batteria di post riscaldamento). La produzione di Acqua Calda Sanitaria è demandata ad un impianto solare termico (non oggetto di studio), che si assume riesca a soddisfare l’intero carico in periodo primaverile. In questa configurazione si insegue la produzione di fluido freddo e la pompa di calore funziona da polivalente: si stabilisce la temperatura di evaporazione a 4 °C e l’evaporatore fornisce una portata d’acqua (comandata dalla batteria di raffreddamento) ad una temperatura poco superiore (i bassi fattori di carico permettono uno scambio ad efficienza quasi unitaria, data la portata di progetto di 16 kg/s). La pompa sarà quindi accesa o spenta in funzione della batteria di raffreddamento

La pompa polivalente permette il recupero quasi totale del calore di condensazione attraverso un desurriscaldatore e un condensatore (gas-acqua) in serie. L’acqua viene riscaldata fino a 35 °C e viene inviata al circuito idronico per alimentare i pannelli radianti e la batteria di post riscaldamento.

Si ipotizza un rendimento globale di scambio dell’80%, mentre la temperatura di acqua in ingresso agli scambiatori sarà il risultato di una miscelazione fra la portata d’acqua di ritorno del circuito radiante (supposta a 30 °C) e dalla batteria di post riscaldamento.

Si calcola la portata d’acqua prodotta: se insufficiente, una caldaia di back up sopperirà al fabbisogno; se sovrabbondante, il gas verrà inviato ad uno scambiatore gas-aria.

Caldaia di Back up

Un contalitri controlla la produzione d’acqua calda della pompa di calore. Se essa risulta insufficiente, attiva una caldaia a metano che arriva in aiuto. Ipotizzando una temperatura dell’acqua di adduzione di 15 °C si calcola l’energia prodotta.

0 = R_;Pj4P9":&∙ Z_V,&jk∙ ∆! [uñ]

La caldaia viene dimensionata sulla massima potenza necessaria, considerando che ogni timestep equivale a 1800 secondi.

C_(&j#smV = 0'&p

1 ]dRr`]r_ (1800 `) [uï]