6.2 Impianti
6.2.3 Modello ibrido scelto e schema unifilare
152
Volume Serpentine 2 300 l AF P
P
Colonna ai radiatori
AC
M A
C
C/F
M
TA
6
8
9
13
16
17
18
20 22
B 26
B
GAS 230V
11
15
Øi 32 /Øe 43 x 5.5
Øi 40 /Øe 49 x 4.5
SIMBOLOGIA
M
ANGSANGIDSDIANGSANGIDSDIANGSDS
Øi 20 /Øe 25 x 2.5
Øi 15 /Øe 20 x 2.5
Øi 15 /Øe 20 x 2.5
28
U.I Pompa di calore: VITOCAL 200-S AWB-E-AC 201.D3 Dati generali:
Dimensioni (HxLxP): 880x450x370 mm;
Peso:45 kg;
Potenza utile: 14,20
Coefficiente di rendimento (COP): 4,80
Caldaia a condensazione: VITODENS 200-W B2HF Potenza nominale 29,3 kW
Rendimento stagionale: 98% (Hs) / 109% (Hi) Efficienza energetica secondo Reg. UE nr. 811/2013 -Riscaldamento: A / 94% (mod. 25 e 32 kW) -Produzione di acqua calda sanitaria: A -Sistema: A+ (con telecomando ambiente Vitotrol 200 o 300; modelli 25 e 32 kW) Campo di modulazione fino a 1:20
Bruciatore MatriX-Plus con sistema di controllo combustione Lambda Pro Plus Corpo caldaia Inox-Radial in acciaio inox
Display posizionabile in alto o in basso sulla caldaia H2 Ready 20% : certificata per il funzionamento con il 20% di contenuto di idrogeno nel metano
P
Øi 80 /Øe 130 Acciao Inox
1 U.I Pompa di calore: VITOCAL 200-S AWB-E-AC 201.D3 Dati generali:
Dimensioni (HxLxP): 880x450x370 mm;
Peso:45 kg;
Potenza utile: 14,20
Coefficiente di rendimento (COP): 4,80
10
594
Øi 40 /Øe 49 x 4.5 Øi 40 /Øe 49 x 4.5
Øi 40 /Øe 49 x 4.5 Øi 40 /Øe 49 x 4.5
Øi 40 /Øe 49 x 4.5
Øi 32 /Øe 43 x 5.5
Øi 32 /Øe 43 x 5.5
Øi 32 /Øe 43 x 5.5
Øi 32 /Øe 43 x 5.5 Øi 32 /Øe 43 x 5.5 Øi 32 /Øe 43 x 5.5
Øi 32 /Øe 43 x 5.5
Øi 32 /Øe 43 x 5.5
Pompa ricircolo sanitario Vitocell 100-E
Vaso d'espansione Vitocal
Sensore temperatura accumulo
Valvola miscelatrice sanitario Sensore temperatura mandata impianto
Defangatore Vitocal Vitocal 200-S AWB-E Unità esterna Vitocal
Regolazione Vitotronic 200 WO1C Sensore ambiente esterno Vitocal
Vitodens 200-W B2HF
Sensore ambiente esterno Vitodens
Solarcell MAX R2BC-HPI
Sensore temperatura bollitore Vitocal Rele comando caldaia
Sensore equilibratore idraulico Vitodens
Completamento miscelato KM-BUS
Pompa di circolazione impianto
Sensore temperatura mandata miscelato Termostato di blocco
Acqua fredda sanitaria Acqua calda sanitaria A
B
C Circuito radiante
Sensore temperatura bollitore Vitodens Compensatore idraulico
Termoregolazione esterna ambienti 10
9
17 4 1
5 6 7
18
21 19
22 23 15 16 12 3
8
11
13
24 25 26 2
20 14
27
Valvola miscelatrice a tre vie
28
Valvola estrazione con servomotore 230V
31 30 29
Circuito termoarredi D
Unità di servizio HMI
Pompa di sanificazione Completamento EM-P1
2
230/400V
1
4
5
7
EM-P1
5-6 74 409
14
156
Sensore temperatura generatore supplementare
Giunto antivibrante flangiato
3
25
27 30
29
2 9
153 L’interfaccia ibrida pensata dal fabbricante, la si vede molto bene nello schema unifilare riportato, il quale è stato rimaneggiato e reso un po' più snello, è stata tolta la parte elettrica e lato riscaldamento è stata lasciato un solo circuito per i radiatori;
di conseguenza, sono stati tolti alcuni componenti impiantistici che comunque sono presenti nella descrizione a lato dello schema.
In particolare, avremo la pompa di calore che va a lavorare sul suo accumulo inerziale, come equilibratore idraulico. La logica di lavoro si basa sulle temperature, in particolare la pompa di calore se le temperature sia esterna che di mandata sono congeniali, dal punto di vista energetico che economico, avremo che la pompa di calore va a lavorare direttamente sull’impianto. Se la pompa di calore si trova in difetto di potenza ma è ancora convenite rispetto alla caldaia, succederà che la sonda identificata col numero 18, rileverà che la temperatura effettiva verso l’impianto non corrisponde più alla curva climatica impostata nella pompa di calore e quindi la regolazione impostata dalla pompa di calore andrà a chiedere l’intervento della caldaia, la quale interverrà sul compensatore idraulico 14 e quindi che cosa succederà? Che il ritorno dell’impianto verrà scaldato per quanto è possibile dalla pompa di calore, poi avremo una miscelazione tramite la valvola a tre vie sulla mandata all’impianto identificata 17, che parzializzerà la portata per fare in modo che quello che produce la pompa di calore vada ad essere integrato in caldaia attraverso il compensatore per poi andare a soddisfare la sonda di mandata impianto che poi manderà ai radiatori, con il rispetto della curva climatica impostata nella pompa di calore. Quello appena visto è un funzionamento bi-valente in parallelo, poiché ho il contributo di entrambi i generatori con un occhio attento alle temperature della pompa di calore e alle portate che andiamo a gestire. Nel momento in cui l’economicità del sistema viene a decadere con la pompa di calore, quindi ci troviamo in condizione di alta temperatura di mandata o basse temperature esterne o entrambe le cose, si ha che la pompa di calore di fatto si disattiva, il ritorno passa comunque dall’accumulo inerziale e la valvola miscelatrice provvederà a far soddisfare tutto il carico dalla caldaia. Questa tipologia d’impianto mi permette di lavorare nel miglior modo possibile in base alle condizioni di temperatura esterna e di mandata all’impianto, quindi lavorare con una temperatura scorrevole dell’impianto.
Per finire la sonda di cui prima, insieme alle altre presenti nel circuito, ha un compito di monitoraggio di temperatura, ma ovviamente l’inserimento del generatore supplementare avviene sempre con criterio, ovvero nel momento in cui io rilevo un abbassamento repentino di temperatura di mandata non avrò un’immediata accensione del generatore, ma avrò una certa soglia prima di far accendere il secondo generatore, questo per evitare degli on/off inutili.
Quello che possiamo provare a fare adesso è andare ad unire i ragionamenti energetici con quelli economici; quindi, andare a vedere cosa vuol dire far lavorare i generatori in modo bi-valente alternato e parallelo e quando questi si verificano.
154 Nel grafico a sinistra possiamo vedere una generica curva di una pompa di calore, che ho cercato di adattare ai dati prestazionali di quella installata, in arancione abbiamo il fabbisogno, come si può vedere nelle condizioni di progetto a -8°C l’impianto richiede circa 26/27 kW, dato che sarà poi possibile vedere meglio nella firma energetica. In rosso abbiamo l’andamento della pompa di calore con temperatura di mandata di 55°C. Possiamo vedere che la pompa riesce a soddisfare il mio fabbisogno fino ad un certo valore della temperatura esterna, circa 1-2°C, valore abbastanza coerente con le prestazioni generali delle pompe di calore, dopo di ciò avremo un calo fisiologico delle prestazioni della pompa di calore.
Come interverrà la caldaia? Lo vediamo nel grafico al centro, dove bisogna fare due considerazioni:
1. Sicuramente la pompa di calore comincerà ad avere un abbassamento di potenza man mano che le temperature esterne si abbassano e di conseguenza avrò un fabbisogno maggiore che dovrà essere in qualche modo integrato, quindi la caldaia interverrà e lo farà in maniera bi-valente parallelo, cioè in aiuto alla pompa di calore.
2. Introducendo le curve blu e verde, andiamo a confrontare i costi di esercizio.
Quelli della caldaia a gas, la curva verde, naturalmente sono piatti e non hanno nessun’influenza, o molto poco, alle varie temperature di lavoro.
Mentre il costo della pompa di calore è un costo elettrico e ovviamente è pesato sul suo COP, quindi tanto più freddo farà fuori tanto più il COP diminuisce e di conseguenza tanto più alto sarà il costo dell’energia elettrica.
Ecco che allora avrò un funzionamento contemporaneo, pompa di calore + caldaia, fintanto che la curva blu, cioè il costo elettrico sarà inferiore alla curva verde, cioè il costo del gas. Nel momento in cui avrò la coincidenza o il superamento del costo elettrico sul gas, non avrà più senso tenere accesa la pompa di calore e quindi avremo un intervento esclusivo della caldaia e questo è il funzionamento alternato.
155 Quelli presi di fianco sono i costi medi dell’energia in Italia nel primo semestre del 2021 e possiamo vedere che il funzionamento esclusivo della caldaia sarà veramente relegato alle temperature più basse, cioè al di sotto dei -4°C circa, poi naturalmente questi valori cambiano in base alle pompe di calore installate. Quindi una pompa di calore, che non è dimensionata per il picco termico, offrirà una copertura stagionale molto elevata. Naturalmente una cosa molto interessante che riguarda la regolazione degli impianti Viessmann è che il costo elettrico della pompa di calore sarà influenzato dalle tariffe elettriche, quindi dalle fasce orarie e quindi la curva blu che si alza e si abbassa e quindi andrà ad intercettare la curva verde in punti diversi che corrisponderanno a temperature esterne diverse. Quindi in funzione dei costi dell’energia e in funzione di un eventuale impianto fotovoltaico, il funzionamento della pompa di calore si correggerà per prediligere sempre il generatore in quel momento più conveniente.
Nel terzo grafico a destra andremo quindi, a definire tre zone di lavoro, che però sono di fatto dinamiche e flessibili, in base alle condizioni di lavoro precedentemente espresse, soprattutto per quanto riguarda la commutazione fra funzionamento contemporaneo dei due generatori col funzionamento alternato nel quale la caldaia si sostituisce alla pompa di calore.
156