Schema idraulico pompa di calore

Schema idraulico pompa di calore

Schema idraulico per pompa di calore per impianti base e particolari. Una panoramica su quali soluzioni impiantistiche adottare in situazioni diverse.

L’impianto determina il buon funzionamento, quindi la durata della pompa di calore e soprattutto il buon risultato.

Per primo, vediamo lo scopo del puffer.

Per secondo, come produrre l’acqua calda sanitaria ACS.

Per terzo, alcune soluzioni impiantistiche per pompe di calore aria-acqua e geotermiche.

Vediamo quale schema idraulico per pompa di calore è il più adatto a seconda delle esigenze.

Indice

L'utilizzo del puffer in un impianto con pompa di calore

Nell’articolo sul puffer ho già largamente spiegato il valore di questo oggetto negli impianti ad energia rinnovabile.
Una pompa di calore collegata direttamente all’impianto darebbe una forte sollecitazione al compressore richiedendo diverse accensioni e spegnimenti dello stesso. Gli on-off accorcerebbero notevolmente la vita del compressore e di conseguenza della pompa di calore. Il compressore ha un costo molto alto (circa il 70% dell’importo complessivo della pompa di calore).

Il primo aspetto per cui il puffer si rende necessario in un impianto con pompa di calore, è per dare al compressore la possibilità di modulare e lavorare in maniera costante con il minore numero di accensioni e spegnimenti.

Il secondo aspetto è quello di garantire all’impianto il prelievo di energia sufficiente a coprire i picchi delle richieste.

Il terzo aspetto da considerare è l’approntamento dell’acqua calda sanitaria che la pompa di calore deve essere in grado di produrre nel lungo termine di tempo.
L’ACS va calcolata in fase di progettazione sotto forma di accumulo termico puffer o boiler. Se questo calcolo non viene considerato, si rischia una situazione di scarso comfort. Perché?  Perché la pompa di calore smette di scaldare gli ambienti per dare priorità all’ACS. Inoltre i tempi di approvvigionamento di energia necessaria all’acqua calda sanitaria sarebbero lunghi e “faticosi” per il compressore.

Per un corretto dimensionamento del puffer in un impianto con pompa di calore, è consigliato considerare almeno 30-40L/kW installato. Ma questo valore va adeguato al fabbisogno di ACS e nel caso di presenza di un impianto fotovoltaico

La produzione di acqua calda sanitaria ACS con la pompa di calore

E’ fondamentale il calcolo dell’acqua calda sanitaria ACS in fase di progettazione di un impianto.
L’ACS va prodotta nell’arco di tutta la giornata e accumulata sotto forma di acqua calda. Questa acqua calda può essere “acqua sanitaria”, se si accumula in un boiler o “acqua tecnica” se la si accumula in un puffer. Se l’energia per l’ACS la si accumula sotto forma di acqua tecnica in un puffer, serve uno scambiatore a piastre per produrre ACS. Attenzione lo scambiatore a piastre (produttore di ACS istantanea) va dimensionato adeguatamente. Nel puffer non si tengono temperature elevate per tenere un COP elevato della pompa di calore.

Per questo è richiesto uno scambiatore a piastre di potenza maggiore rispetto allo standard. Il gruppo di produzione istantanea di ACS deve poter garantire acqua calda sanitaria a 41C° con acqua della rete a 10C° con temperature nel puffer anche inferiori ai 50C°.

N.B. LEGIONELLA: è conveniente prediligere il sistema con un produttore di ACS istantaneo; il boiler andrebbe portato a temperature superiori ai 70C° una volta a settimana per fare il ciclo antilegionella!

Pompa di calore nel funzionamento con il fotovoltaico

Un impianto con pompa di calore deve essere calcolato affinché sia conveniente a prescindere dalla presenza o no di un impianto fotovoltaico. Tuttavia un impianto fotovoltaico può ridurre la spesa dell’energia elettrica fino all’80%, ma per ottenere questi risultati ci sono alcuni fattori da considerare:

 

La batteria non va dimensionata per le esigenze di energia della pompa di calore ma solo per piccoli consumi durante le ore di non produzione dell’impianto fotovoltaico. Infatti l’energia in esubero dell’impianto fotovoltaico va accumulata sotto forma di acqua tecnica nel puffer. Per fare ciò, sarà sufficiente l’attivazione di una pompa per dare energia all’impianto e all’acqua calda sanitaria ACS.

Un puffer da 500l può contenere fino a 15kWh e costa meno di 1.000€ mentre una batteria da 15kWh costa 15.000€, 15 volte tanto!

Montaggio pompa di calore

Montaggio pompa di calore aria acqua

Ci sono principalmente 3 tipi di pompe di calore aria acqua:

  • Compressore all’interno dell’edificio e unità esterna di scambio con l’aria
  • Compressore inglobato nell’unità ventilante di scambio esterna (sempre nel caso di PDC con gas R290 a propano)
  • Compressore e unità ventilante di scambio con l’aria tutte all’interno dell’edificio (lo scambio con l’aria avviene attraverso 2 finestre di aspirazione ed espulsione realizzate sull’edificio)

 

Nel caso della pompa di calore con compressore all’interno dell’edificio e unità esterna ventilante per lo scambio per l’aria, la linea di collegamento è riempita con il gas refrigerante e l’installatore deve essere in possesso del patentino FGas.

Negli altri 2 casi non serve perché il collegamento alla pompa di calore è solo fatto con un impianto ad acqua, cioè idronico.

Montaggio pompa di calore acqua acqua, geotermica

Le pompe di calore acqua acqua, geotermiche, hanno il circuito gas montato in fabbrica. Per questo motivo tutti i collegamenti sono solo idronici, cioè vengono riempiti con acqua tecnica.

Sul lato scambio con l’acqua di falda si può fare una diretta aspirazione ed espulsione passando attraverso filtri e uno scambiatore di calore.

Se invece si vuole creare un circuito chiuso per scambiare con l’acqua di falda o fiume o lago, il circuito chiuso va glicolato per evitare il ghiacciamento.

Stesso principio vale per le sonde geotermiche orizzontali o verticali dove il circuito chiuso ad acqua per lo scambio con la terra va glicolato per evitare la formazione di ghiaccio.

Schema pompa di calore aria/acqua con puffer e boiler

Qui di seguito uno schema idraulico per pompa di calore aria-acqua con puffer e boiler per la produzione dell’acqua calda sanitaria ACS.

Areotermia – MONOBLOCCO ACCUMULO INERZIALE E BOLLITORE -min

Schema pompa di calore aria/acqua con puffer e e produttore istantaneo ACS

Qui di seguito uno schema di impianto per pompa di calore aria-acqua con puffer e produttore istantaneo per la produzione dell’acqua calda sanitaria ACS.

Areotermia – puffer ACS con puffer CALDO&FREDDO-min

Schema pompa di calore geotermica acqua/acqua con DRYCOOLER al posto delle sonde geotermiche

Qui di seguito uno schema di impianto per pompa di calore geotermica acqua-acqua con puffer e produttore istantaneo per la produzione dell’acqua calda sanitaria ACS.

Areotermia-PDC geotermica con recupero e Drycooler-min

Schema impianto pompa di calore areo-geotermica con sistema HTR

Di seguito uno schema di impianto per pompa di calore areo-geotermica acqua-acqua con evaporatore esterno e sonde geotermiche. Il sistema abbina le caratteristiche del sistema geotermico a quelle del sistema ad aria.

Nel sistema c’è un puffer e un produttore istantaneo per la produzione dell’acqua calda sanitaria ACS. La particolarità è il sistema HTR che sfrutta le alte temperature prodotte dalla PDC, per mandarle direttamente al puffer sanitario. Di conseguenza questo avviene durante il normale ciclo del caricamento del puffer del riscaldamento a 35C°. Perciò la produzione dell’acqua calda sanitaria ACS viene approntata senza priorità, ossia durante il caricamento dell’impianto di riscaldamento.

Ibrido Areo-geotermia con sistema HTR-min

Schema impianto pompa di calore geotermica gamma industriale

Qui di seguito uno schema di impianto industriale per pompa di calore geotermica acqua-acqua con puffer e boiler per la produzione dell’acqua calda sanitaria ACS.

Geotermia – gamma industriale HP-min

Schema impianto pompa di calore areo-geotermica con HP e recupero totale

Qui di seguito uno schema di impianto per pompa di calore areo-geotermica acqua-acqua con evaporatore esterno e sonde geotermiche. Questo sistema abbina le caratteristiche del sistema geotermico a quelle del sistema ad aria.

Nel sistema c’è un puffer e un boiler per la produzione dell’acqua calda sanitaria ACS.

La particolarità è il sistema HP a recupero totale che permette il raffreddamento e il riscaldamento simultanei, la soluzione per esigenze elevate.

Areo-geotermia con HP e recupero totale-min

Schema impianto pompa di calore con R290 monoblocco

Qui di seguito uno schema di impianto per pompa che utilizza gas R290 abbinata a un monoblocco interno all’edificio.

Nel sistema c’è un piccolo puffer e un boiler per la produzione dell’acqua calda sanitaria ACS.

La praticità con il monoblocco è che gran parte dell’impianto non necessita di essere realizzato portando un risparmio di tempo e spesa sull’installazione.

Schema pompa di calore con R290 monoblocco

Schema impianto pompa di calore con R290 con puffer e produttore ACS istantaneo

Qui di seguito uno schema di impianto per pompa che utilizza gas R290 abbinata a un puffer con scambiatore a piastre per la produzione istantanea di acqua calda sanitaria.

Nel sistema il puffer  è particolare in quanto ha una piastra di separazione al suo interno per dividere l’acqua tecnica dedicata all’ACS da quella per il riscaldamento. In questa maniera la pompa di calore dovrà produrre alta temperatura solo quando viene consumata l’acqua calda sanitaria, mentre nella parte inferiore sarà richiesta una temperatura inferiore. Nella parte bassa si terranno circa 35C° per un riscaldamento a pavimento o 45-55C° per un impianto a radiatori o fancoil.

Questo è il miglior schema d’impianto per una pompa di calore in quanto:

  • permette di approntare ACS separatamente dal riscaldamento
  • permette di accumulare energia termica dall’impianto fotovoltaico (sistema molto più economico rispetto alle batterie)
  • la produzione dell’acqua calda sanitaria tramite lo scambiatore a piastre istantaneo evita la formazione di legionella (nei boiler, o accumuli di ACS, almeno una volta alla settimana va alzata la temperatura oltre i 65C° con un conseguente spreco di energia)
Schema pompa di calore con R290 con Puffer e gruppo ACS

Schema impianto pompa di calore con R290 con puffer caldo e freddo e produttore ACS istantaneo

Qui di seguito uno schema di impianto per pompa che utilizza gas R290 abbinata a un puffer caldo con scambiatore a piastre per la produzione istantanea di acqua calda sanitaria e un puffer freddo.

Nel sistema il puffer freddo  ha la funzione di fornire all’impianto di climatizzazione estiva, raffrescamento, il volano termico necessario per evitare eccessive accensioni e spegnimenti del compressore della pompa di calore. Il volume del volano termico, puffer freddo deve avere un volume di almeno 30-40 litri/kW.

Questo è il miglior schema d’impianto per una pompa di calore caldo/freddo in quanto:

  • permette di approntare ACS separatamente dal riscaldamento/raffrescamento
  • permette di accumulare energia termica frigorifera dall’impianto fotovoltaico (sistema molto più economico rispetto alle batterie)
  • la produzione dell’acqua calda sanitaria tramite lo scambiatore a piastre istantaneo evita la formazione di legionella (nei boiler, o accumuli di ACS, almeno una volta alla settimana va alzata la temperatura oltre i 65C° con un conseguente spreco di energia)
Schema pompa di calore con R290 con Puffer caldo e freddo e gruppo ACS

Schema impianto pompa di calore con R290 da 50kW con 1 puffer caldo e 1 per produttore ACS istantaneo

Qui di seguito uno schema di impianto per pompa che utilizza gas R290 abbinata a un puffer caldo con scambiatore a piastre per la produzione istantanea di acqua calda sanitaria e un puffer solo per riscaldamento.

Da notare lo scambiatore a piastre necessario per separare il circuito di acqua tecnica della pompa di calore dal resto dell’impianto.

Schema pompa di calore 50kW con R290 con Puffer caldo e freddo e gruppo ACS
Se non hai trovato lo schema adatto al tuo impianto specifico e vorresti trovare la soluzione giusta, contattami qui.

L'impianto con la pompa di calore deve essere ben configurato

Puoi scegliere il miglior prodotto sul mercato, ma se l’impianto con pompa di calore non è adeguato al tuo edificio i risultati non sono ottimali se non scarsi.

Nell’impianto con pompa di calore la produzione dell’acqua calda sanitaria ha precise regole da seguire. Contrariamente a una caldaia a gas che produce istantaneamente l’ACS, una pompa di calore deve poter lavorare in tempi lunghi per consumare poco. Perciò bisogna sempre sapere quale è il prelievo di acqua calda sanitaria previsto, prima del dimensionamento degli accumuli.
E’ difficile chiedere alla pompa di calore di produrre velocemente l’ACS se si vuole mantenere un COP alto. Quindi con un accumulo adeguato previsto nell’impianto con pompa di calore, questa potrà lavorare a regimi bassi consumando poca energia.

Con il fotovoltaico l’impianto con pompa di calore deve tenere conto di produrre più energia durante le ore di sole e cederla all’impianto la sera facendo circolare l’acqua tecnica del puffer.

Ricordati di scegliere un bravo specialista di pompe di calore e impianti prima di decidere per una marca o l’altra!

Parti con il piede giusto

Troviamo la soluzione ideale per il tuo impianto con pompa di calore!

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