damento a pannelli radianti
Per primo si riportano i risultati ottenuti dalle simulazioni relative al- l’impianto di riscaldamento a pavimento radiante nel caso di solo riscalda- mento (simulazioni da 1 a 8 secondo la numerazione di tabella 6.1). Come `
e possibile notare dal grafico di figura 6.1 la soluzione migliore dal pun-
to di vista delle prestazioni della macchina `e la logica di regolazione Pro-
porzionale accoppiata con la logica di regolazione Climatica. Le prestazioni della macchina vengono confrontate sulla base dei COP medi stagionali su tutto il periodo di riscaldamento, ricavati come rapporto tra l’energia termi- ca totale fornita dalla pompa di calore durante l’intero periodo considerato e l’energia elettrica assorbita totale durante lo stesso periodo.
Risultati ottenuti
Figura 6.1: Confronto tra i COP medi stagionali su tutto il periodo di riscaldamento ottenuti dalle simulazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8.
Confrontando, infatti, tra le diverse logiche che regolano la potenza for- nita si vede che con la logica di regolazione Proporzionale il valore di COP
medio stagionale della pompa di calore `e un po’ superiore rispetto al caso in
cui si `e simulata la logica di regolazione Modulante e molto maggiore rispet-
to al caso di regolazione ON-OFF. Se si confrontano, invece, le logiche di
regolazione Climatica e NO-Climatica si pu`o notare che in tutti e quattro i
casi simulati utilizzare la prima logica genera un certo miglioramento delle prestazioni.
Figura 6.2: Confronto tra energia termica fornita ed energia elettrica assorbita dalla pompa di calore in funzione dell’energia dispersa e delle simulazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
Analizzando il grafico di figura 6.2 si intuisce il perch´e di questo compor-
tamento:
• Confrontando l’energia termica fornita (colonna rossa) e quella dispersa
dall’ambiente (colonna azzurra) si nota che la prima `e, in tutti i casi,
di poco superiore alla seconda; questo significa che l’impianto riesce a soddisfare i carichi termici richiesti dall’ambiente.
• Confrontando le coppie di simulazioni 1-2, 3-4, 5-6 e 7-8 si vede che sia l’energia termica dispersa che quella fornita sono praticamente inalte- rate. Confrontando, invece, queste coppie di simulazioni tra di loro ve- diamo che l’energia termica dispersa varia dal valore massimo di 10886 kW h (regolazione ON-OFF con pompa di calore senza inverter) al va- lore minimo 10171 kW h (regolazione Proporzionale); questa differenza
`e dovuta al fatto che i pannelli radianti hanno un’elevata inerzia termi-
ca e che, come gi`a sottolineato, con la logica di regolazione ON-OFF la
pompa di calore fornisce delle potenze superiori rispetto a quelle neces-
sarie a mantenere i 20 ◦C in ambiente con conseguente aumento della
temperatura interna e quindi dei carchi termici. Questi ultimi dipen-
dono, come gi`a pi`u volte evidenziato, dalla differenza di temperatura
tra interno ed esterno e, poich´e l’andamento delle temperature esterne
`e uguale in tutti i casi l’aumento di temperatura interna crea questa
maggiore dispersione di energia. L’andamento delle temperature verr`a
meglio chiarito dall’analisi del grafico di figura 6.3.
• Analizzando i valori degli assorbimenti elettrici della pompa di calore
(colonna verde) `e possibile notare, innanzitutto, che questi sono sem-
pre inferiori nel caso di regolazione Climatica rispetto allo stesso caso
di regolazione NO-Climatica; questo fatto `e legato a quanto detto al
paragrafo 4.1.4 ed evidenziato dalla figura 4.11.
• Sempre rispetto ai valori delle energie elettriche assorbite si vede, i- noltre, che questi presentano i valori massimi nelle simulazioni 1 e 2 e minimi nelle simulazioni 3 e 4.
L’andamento dei COP medi stagionali come mostrato in figura 6.1 `e quindi
da attribuirsi a tutti questi aspetti.
Si `e gi`a anticipato che un ulteriore aspetto da non trascurare `e la tempera-
tura ambiente. Anche in questo caso sono diagrammati, in figura 6.3, alcuni valori ricavati dalle simulazioni che possono chiarire meglio le differenze tra le diverse logiche di regolazione. Le temperature ambiente, massima e mi- nima, non tengono conto del transitorio iniziale di accensione dell’impianto
il quale `e un caso particolare in quanto nelle simulazioni si `e ipotizzato che
Risultati ottenuti
simulazioni 1, 3, 5 e 7 cio`e solamente alle simulazioni con logica Climatica
in quanto i valori degli stessi parametri ma riferiti alla logica NO-Climatica sono praticamente identici.
Figura 6.3: Confronto tra i valori di temperatura ambiente massima, minima e media in funzione delle simulazioni 1, 3, 5, 7.
Da questo grafico `e possibile vedere che:
• La logica di regolazione Proporzionale ha una temperatura media di
poco pi`u bassa dei 20◦C. Anche se la differenza tra la T media ottenuta
e i 20 ◦C `e molto piccola, va tenuto conto che `e una temperatura
media e che quindi in molti casi questo tipo di regolazione non riesce a
portare la temperatura ambiente al valore desiderato (20 ◦C), questo
`
e dovuto al fatto che essa fornisce la potenza in modo proporzionale al carico termico (funzione della temperatura esterna ed interna) ma i pannelli radianti, per i motivi descritti ai capitoli 2 e 4, cedono energia termica all’ambiente con un certo ritardo rispetto all’effettivo carico. Il caso particolarmente sfavorevole per questa regolazione si ha quando il termostato ambiente, sentendo che la temperatura interna ha raggiunto un valore minore di quello del setpoint inferiore, impone alla pompa di calore di ripartire. In questo caso la macchina, fornendo potenza termica all’impianto in modo proporzionale al carico termico, tende
a fornirne sempre di meno (rispetto alle reali necessit`a) in quanto la
temperatura interna, per un certo periodo, continua a scendere a causa del ritardo nel fornire potenza all’ambiente da parte del pavimento.
Tutto ci`o amplia i tempi in cui la temperatura interna si trova al di sotto
dei 20 ◦C, facendo cos`ı raggiungere all’ambiente temperature molto
basse anche per periodi di tempo piuttosto lunghi. Questo aspetto `e
evidenziato anche dal fatto che anche la temperatura minima `e la pi`u bassa rispetto alle altre.
• Situazione contraria `e quella con regolazione di tipo ON-OFF dove, il fatto che la pompa di calore non possa modulare sulla potenza forni-
ta, fa si che essa venga ceduta dalla macchina in quantit`a maggiori
rispetto a quanto avviene con le altre logiche; inoltre, sempre a causa del ritardo nell’erogazione dell’energia termica da parte del pavimen- to, questa energia in eccesso viene ceduta all’ambiente anche dopo che la pompa di calore si spegne, innalzando cos`ı la temperatura ambiente molto al di sopra dei valori di setpoint desiderati. Questo aspetto viene evidenziato anche dal grafico riportato in figura 6.4 dal quale si evince
che la temperatura del pavimento media `e molto pi`u elevata nel caso
di regolazione di tipo ON-OFF con delle punte massime che superano
i 29 ◦C; temperatura massima limite imposta dalle norme sui pannelli
radianti [16].
• Dal punto di vista della temperatura ambiente la soluzione migliore `e
quella ottenuta con regolazione di tipo Modulante la quale `e in grado
di fornire potenza all’impianto in funzione della temperatura ambiente
cercando di ridurre i tempi di riscaldamento fornendo pi`u potenza tanto
pi`u la temperatura interna `e lontana dal setpoint superiore e limitando
i picchi di temperatura riducendo il valore di potenza fornita mano a mano che la temperatura ambiente si avvicina a tale valore.
Figura 6.4: Confronto tra i valori di temperatura superficiale del pavimento in funzione delle simulazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8.
Risultati ottenuti
Dal grafico di figura 6.4, si nota, come gi`a anticipato nel capitolo quattro al
paragrafo relativo all’inerzia termica, che il picco massimo di temperatura del pavimento si raggiunge in tutti i casi durante il transitorio di avviamento da impianto spento. Questo va a giustificare, ancora una volta, il motivo per
cui l’impianto a panelli radianti deve essere fatto funzionare con continuit`a
senza intervalli di tempo, pi`u o meno lunghi, di spegnimento.
Infine, ritornando ai grafici 6.1, 6.2, 6.3 e 6.4, si confrontino i valori ottenuti simulando le logiche di regolazione ON-OFF con macchina con compressore
a velocit`a fissa e con macchina con compressore regolato da inverter. Come
ci si aspettava, la regolazione di tipo ON-OFF, `e la peggiore di tutte, sia in
termini di COP medio stagionale, sia in termini di assorbimento elettrico,
sia di temperature troppo elevate. Utilizzando per`o la pompa di calore con
inverter ma mantenendo la velocit`a di rotazione del compressore costante
si vede che i COP medi stagionali aumentano, il valore di energia elettrica assorbita si riduce mentre l’andamento delle temperature rimane invariato.
Questo confronto `e stato effettuato, come gi`a detto, in quanto si `e voluta
estendere l’analisi al caso in cui la pompa di calore venga utilizzata anche per la produzione di acqua calda sanitaria; in questo caso la pompa di calore senza
inverter non `e in grado di fornire acqua a 60 ◦C e quindi la regolazione ON-
OFF andrebbe esclusa. Con questo confronto, per`o, si possono evidenziare
le differenze tra pompa di calore a velocit`a del compressore fissa (50 Hz) e
quella a velocit`a del compressore variabile ma regolata con un’unica frequenza
di rotazione (60 Hz) ed estenderle quindi al caso con acqua calda sanitaria.