I risultati ottenuti in questa ricerca mettono in luce importanti possibilità applicative per la tecnologia pompa di calore con accumulo in sottoraffreddamento.
124 I maggiori benefici si ottengono quando le condizioni climatiche esterne prevedono temperature di poco sopra lo zero e umidità relative elevate per la lungi periodi durante l'inverno: è questo il caso del clima di Padova e di gran parte della Pianura Padana. In queste situazioni climatiche la macchina studiata offre notevoli benefici sia di risparmio energetico che di condizioni di lavoro dell'impianto di riscaldamento: si può risparmiare un 5% circa di energia elettrica in 8 ore di funzionamento facendo funzionare l'impianto di riscaldamento con una temperatura di mandata che differisce, al limite, di meno di 2°C rispetto a quella di progetto, per solo 6 minuti per ogni ciclo.
La possibilità di sfruttare una tecnologia di controllo del defrosting più avanzata, rispetto a quella su base temporale, potrebbe consigliare l'applicazione della tecnologia studiata anche in siti con inverni più rigidi. Quando la temperatura media esterna è di molti gradi sotto lo zero, tuttavia, il defrosting diventa un problema molto meno importante nel funzionamento complessivo della macchina. In queste circostanze l'investimento maggiore che la macchina con accumulo in sottoraffreddamento sicuramente richiederebbe non sarebbe giustificato. Dal punto di vista applicativo un fattore importante da tenere in considerazione, oltre a quello economico, è senza dubbio quello dello spazio disponibile. Avendo preso in esame un applicazione in ambito residenziale occorre sottolineare che in alcune situazioni la presenza di un accumulo in più all'interno dell'abitazione potrebbe essere problematica sotto questo punto di vista. In alcune circostanze, specialmente nelle ristrutturazioni, non è presente nelle abitazioni un locale adibito a centrale termica. Anche lo spazio per l'accumulo dell'impianto di riscaldamento spesso non è presente e si deve ricorrere, come visto, all'installazione di pompe di calore in presa diretta con l'impianto stesso. La soluzione studiata tuttavia prevede un serbatoio adibito al sottoraffreddamento di dimensioni abbastanza contenute rispetto alla potenza installata. Si ritiene
125 che un serbatoio di 30 litri sia un ingombro accettabile dal punto di vista dello spazio disponibile e anche le complicazioni impiantistiche che la tecnologia richiede non sono troppo complesse.
Dal punto di vista economico non è possibile fare una valutazione precisa del costo della tecnologia in esame. I componenti aggiuntivi che la macchina richiede rispetto alla pompa di calore tradizionale sono uno scambiatore a piastre, una pompa ed un serbatoio di accumulo di piccole dimensioni. Si ritiene che il prezzo di acquisto della macchina potrebbe essere competitivo sul mercato considerando le potenzialità di risparmio energetico che essa riserva. I costi da sostenere per le aziende produttrici per lo sviluppo della tecnologia e per l'aggiornamento delle macchine a catalogo potrebbero invece risultare più significativi.
I benefici messi in luce dalla ricerca effettuata giustificano, a parere di chi scrive, lo svolgimento di prove sperimentali per la verifica della tecnologia sviluppata. L'apparato sperimentale dovrebbe prevedere l'utilizzo di due camere climatiche riscaldate una con pompa di calore tradizionale e l'altra con la macchina con accumulo in sottoraffreddamento. Con dei sensori di temperatura nelle camere è possibile monitorare le fluttuazioni di temperatura durante il funzionamento della macchina, ciclo di defrosting compreso. L'installazione dovrebbe essere effettuata in una località in cui la situazione climatica preveda inverni molto umidi con temperature medie per lunghi periodi attorno agli zero gradi centigradi. L'esperimento potrebbe essere condotto per la durata intera della stagione di riscaldamento oppure in specifiche giornate al variare del clima esterno. In questo modo è possibile verificare i reali vantaggi che pompa di calore con accumulo di sottoraffreddamento offre sia dal punto di vista del risparmio energetico che da quello comfort termico negli ambienti riscaldati. Sarebbe opportuno anche confrontare le due macchine utilizzando diversi tipi di terminali e diverse configurazioni del sistema di riscaldamento, per esempio con la presenza o meno del serbatoio inerziale dell'impianto.
126 Per tutti i motivi sopra elencati si può ritenere che la pompa di calore con accumulo in sottoraffreddamento sia una tecnologia che si presta ad approfondimenti e abbia discrete possibilità di applicazione in ambito termotecnico.
127
Bibliografia
Articoli scientifici e tesi sperimentali: An experimental study on defrosting heat supplies and energy consumptions during a reverse cycle defrost operation for an air source heat pump, Dong, Shiming Deng, Yiqiang Jiang, Liang Xia, Yang Yao;
Comparison between hot-gas bypass defrosting and reverse-cycle defrosting methods on an air-to-water heat pump, Dong Huang, Quanxu Li, Xiuling Yuan;
An experimental investigation on reverse-cycle defrosting performance for an air source heat pump using an electronic expansion valve, Minglu Qu, Liang Xia, Shiming Deng, Yiqiang Jiang;
A novel Temperature&Humiditye&Time defrosting control method based on a frosting map for air-source heat pumps, Jiahe Zhu, Yuying Sun, Wei Wang, Yijing Ge, Lintao Li, Jingdong Liu;
Modello semplificato per la valutazione dello sbrinamento all'evaporatore di pompe di calore, Maicol Franco, Tesi Magistrale, Univerisità degli Studi di Padova, Relatore Prof. MIchele De Carli, A.A. 2013/2014.
Testi:
Refrigerating Engineering, E. Granryd et al., Royal Institute of Technology, KTH, Stockholm, 2011;
Termodinamica Applicata, A. Cavallini, L. Mattarolo, Cleup Editore;
Trasmissione del Calore, C. Bonacina, A. Cavallini, L. Mattarolo, Cleup Editore;
128
I Fluidi Frigorigeni, Cavallini, Del Col, Doretti, Zillio, Pubblicazione per l'AREA Science Park, Gennaio 2007.
Dispense e appunti:
Appunti delle lezioni e slides corso di Tecnica del Freddo, prof. Del Col, a.a. 2013/2014, Università degli Studi di Padova, facoltà di Ingegneria Meccanica;
Appunti delle lezioni e materiale integrativo corso di Termotecnica, Prof. Mariotti, a.a. 2013/2014, Università degli Studi di Padova, facoltà di Ingegneria Meccanica;
Appunti delle lezioni e dispense corso di Termodinamica Applicata, prof. Luisa Rossetto, a.a 2012/2013, Università degli Studi di Padova, facoltà di Ingegneria Meccanica;
Appunti e Slides corso di Impianti Termotecnici, Prof. De Carli, a.a. 2013/2014, Università degli Studi di Padova, facoltà di Ingegneria Meccanica;
Appunti e Slides corso di Energy and Buildings, Prof. De Carli, a.a. 2013/2014, Università degli Studi di Padova, facoltà di Ingegneria Meccanica. Siti internet: www.engineeringvillage.com; www.sciencedirect.com; www.daikin.it; www.arpa.veneto.it