GEOTERMIA
approccio prevede che, durante la stagione di raffrescamento, ovvero quando si presuppone che vi sarà un fabbisogno di raffreddamento nelle ore successive, se le temperature del circuito primario superano una determinata soglia, le torri di raffreddamento vengano attivate durante le ore notturne, approfittando delle tariffe elettriche ridotte nella fascia oraria fuori punta, in concomitanza con temperature ambientali più basse. Secondo l’ analisi di Cashman, la soglia viene valutata in ciascun circuito degli scambiatori geotermici e solo quelli che superano tale limite vengono sottoposti a preraffreddamento. Nello studio vengono analizzati i principali parametri che influenzano questa sequenza di controllo e ottenuto risultati rilevanti dai quali si deduce che risulta essere vantaggioso:-operare sulla torre con una velocità del ventilatore ridotta, con un valore approssimativo ottimale intorno al 30 %, come indicato da Cashman;-iniziare il preraffreddamento a una soglia inferiore della temperatura di uscita del sistema di scambio termico geotermico, individuando un valore quasi ottimale intorno ai 29 ° C. Oltre a ciò gli autori hanno esaminato anche la tempistica dell’ avvio del preraffreddamento, osservando che posticipare l’ attivazione della sequenza, approssimandola quanto più possibile all’ inizio dei carichi di raffreddamento significativi giornalieri, consente di ottenere un maggiore risparmio energetico. A questo punto gli autori sono passata ad eseguire un’ ottimizzazione del costo del ciclo di vita per determinare queste pratiche di controllo quasi ottimali per Cashman. A tal proposito affermano che:“ Il controllo risultante ha permesso di risparmiare 36.400 kWh all’ anno, con un conseguente risparmio attuale di 21.000 Euro( pari a circa il 15 % del costo di acquisto e gestione della torre). Tuttavia, è importante notare che nelle centinaia di casi analizzati per individuare questa sequenza ottimale, abbiamo individuato molte sequenze che hanno consentito un risparmio energetico inferiore e diverse sequenze che hanno comportato una penalizzazione energetica. Progettisti e operatori dovrebbero analizzare attentamente la propria sequenza di preraffreddamento per garantirne l’ efficacia( o addirittura il risparmio energetico”.
INCLUDERE UN BYPASS Includere un’ opzione di bypass per lo scambiatore di calore geotermico e ottimizzare il posizionamento e il valore dei setpoint di controllo per il bypass: su questo tema gli autori dello studio sostengono che è importante valutare anche i setpoint ottimali per la gestione degli scambiatori di calore geotermici, che idealmente dovrebbero disporre un bypass idoneo a ridurre il consumo energetico associato al pompaggio, quando i carichi dell’ edificio risultano bilanciati. Nel caso di sistemi disaccoppiati, come quelli analizzati, ciò assume particolare rilevanza quando i carichi sono molto ridotti in confronto all’ energia necessaria per il pompaggio nel circuito primario. Nei sistemi disaccoppiati di Cashman e East CTA, il setpoint ottimale per l’ uso dello scambiatore di calore geotermico, in modalità raffreddamento, risulta essere di circa 5-6 K inferiore al setpoint ottimale della torre di raffreddamento. Questo porta a valori di setpoint per la sonda geotermica a 25 ° C a Cashman e a 26,7 ° C a East CTA. L’ analisi di ottimizzazione ha evidenziato che, in modalità riscaldamento, è generalmente vantaggioso mantenere un setpoint piuttosto alto per la sonda geotermica. Questo permette un utilizzo più rapido del sistema geotermico e assicura che la temperatura in ingresso al ciclo termico rimanga elevata nei limiti della capacità disponibile. Tuttavia, si sottolinea che ciò non implica necessariamente che sia economicamente vantaggioso dimensionare il campo geotermico per ottenere valori minimi più alti.
Lo studio prosegue con altre dettagliate considerazioni e suggerimenti progettuali che esamineremo in un prossimo articolo. Vogliamo tuttavia anticipare in parte le conclusioni degli autori dello studio i quali affermano che i tre sistemi con pompe di calore geotermiche ibride, se implementati correttamente, possono essere una soluzione economicamente vantaggiosa per incorporare un sistema geotermico in un edifici; insommi spunti interessanti anche per noi.
Riferimenti Effective design and operation of hybrid groundsource heat pumps: Three case studies Autori: Scott Hackel a,*, Amanda Pertzborn b Affiliazioni: a Energy Center of Wisconsin, 455 Science Drive, Suite 200, Madison, WI 53711, United States b University of Wisconsin – Madison, Solar Energy Laboratory, 1343 Engineering Research Building, 1500 Engineering Drive, Madison, WI 53706, United States
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