COMBINANDO L’ ENERGIA SOLARE GRATUITA CON L’ ENERGIA ELETTRICA NECESSARIA PER LA POMPA DI CALORE, IL SISTEMA È IN GRADO DI FUNZIONARE IN MODO PIÙ EFFICIENTE RISPETTO A UNA POMPA DI CALORE TRADIZIONALE
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Gli impianti solari termici, ad acqua o ad espansione diretta, con accumulo in PCM( Phase Change Materials) sfruttano l’ energia solare per produrre acqua calda, utilizzando materiali speciali per immagazzinare il calore in modo più efficiente rispetto ai sistemi tradizionali che fondamentalmente usano acqua. Questi PCM immagazzinano un’ enorme quantità di calore latente durante il cambiamento di fase( da solido a liquido), e lo rilasciano a temperatura quasi costante quando le condizioni si invertono( da liquido a solido). Ciò permette di immagazzinare più energia in un volume ridotto e di stabilizzare le prestazioni del sistema, rendendolo più efficiente. In questo articolo, fondamentalmente provocatorio per gli addetti ai lavori, parleremo di un sistema solare ad espansione diretta, definito DX-SAHP( Direct-Expansion Solar-Assisted Heat Pumps), che altro non è che una pompa di calore solare assistita, come una delle possibili soluzioni a basso impatto ambientale alla domanda di energia termica domestica, accoppiato a un sistema di accumulo in PCM, noto per la sua elevata capacità di immagazzinare energia termica rispetto all’ acqua per unità di volume o massa, in un volume ridotto per via del cambiamento di fase. È vero che l’ acqua ha dalla sua un Calore Specifico maggiore e un costo ridotto, ma è pur vero che la Densità Energetica del PCM è notevolmente superiore ad essa, tanto da poter usare, a parità di energia accumulabile, volumi di accumulo decisamente inferiori. Uso
COMBINANDO L’ ENERGIA SOLARE GRATUITA CON L’ ENERGIA ELETTRICA NECESSARIA PER LA POMPA DI CALORE, IL SISTEMA È IN GRADO DI FUNZIONARE IN MODO PIÙ EFFICIENTE RISPETTO A UNA POMPA DI CALORE TRADIZIONALE
il termine“ provocatorio” per indurre gli addetti ai lavori a fare qualche tentativo pratico per studiare questo accoppiamento. Per quanto di mia conoscenza, esistono impianti DX-SAHP ed esistono impianti con PCM, ma mai è stato tentato un approccio tecnico unendo le due tecnologie. Lo scrivente( figura 1 e 2) fece un tentativo anni fa con un serbatoio di accumulo contenente Paraffina, che si scioglie tra i 45 ° C e i 50 ° C, ottenendo dei buoni risultati con un serbatoio di accumulo di soli 50 litri; ma per un esame più approfondito è necessario un maggior impegno di industrie e ricercatori. Un altro PCM con caratteristiche superiori che potrebbe essere utilizzato è il Nitrato di Sodio e Potassio( NaNO3-KNO3), conosciuto come“ sale solare”, e utilizzato dall’ ENEA nelle sue ricerche applicative( figura 9); non è semplice procurarselo. Il sistema DX-SAHP + accumulo PCM, è visibile nello schema di principio di figura 3. La macchina DX-SAHP è costituita da un tradizionale ciclo inverso di refrigerazione, dotato di un compressore a capacità variabile( VCC) e di una valvola di espansione elettronica( EEV). Il progetto è concepito principalmente per realizzare una soluzione impiantistica ad alte prestazioni, utilizzando componenti commerciali esistenti, in modo da mantenere più basso possibile il costo e il numero di componenti speciali. L’ apparato sperimentale è costituito dalla macchina DX-SAHP collegata a un bagno termostatico funzionante come utenza“ caldaia / riscaldatore” virtuale, relegando la temperatura del circuito al condensatore dell’ impianto frigorifero. I pannelli solari catturano l’ energia solare, scaldando un fluido frigorifero che circola al loro interno. Questo fluido caldo, a una temperatura più bassa rispetto al calore necessario, viene trasferito a un compressore frigorifero. Quest’ ultimo, integrato nel sistema, assorbe il calore dal fluido solare e lo eleva a una temperatura ancora più alta,
Figure 1 e 2- Prototipo DS-SAHP + PCM realizzato dall’ autore dell’ articolo
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