Ottimizzazione delle prestazioni energetiche di impianti ibridi a pompa di calore mediante il software TRNSYS

In questa tesi si è analizzata l’ottimizzazione energetica di un impianto di riscaldamento a pompa di calore variando la configurazione idraulica, il sistema di controllo, la tipologia della valvola di espansione ed il sistema di integrazione. Per confrontare le varie soluzioni impiantistiche sono state condotte numerose simulazioni dinamiche annuali, mediante il software Trnsys, con lo scopo di studiare il comportamento di tali impianti in un clima come quello di Bolzano. In questo studio si sono considerate diverse taglie della pompa di calore con integrazione a resistenza elettrica o a caldaia a gas e si sono effettuate numerose simulazioni dinamiche, al fine di determinare come varia il rendimento stagionale. Nel caso di resistenza elettrica si è imposto un funzionamento parallelo di entrambi i generatori e si è valutata l’influenza della temperatura bivalente caratteristica del sistema: al crescere della potenza della resistenza si ha un crollo delle prestazioni complessive dell’impianto. Nel caso di integrazione con caldaia si è considerato sia un funzionamento parallelo che alternativo dei generatori tenendo in conto l’influenza della temperatura di cut-off al variare della temperatura bivalente: per basse temperature di cut-off non si hanno apprezzabili variazioni di efficienza tra un sistema bivalente parallelo ed uno alternativo, viceversa le prestazioni si riducono fino ad un 10% nel caso di elevate temperature di cut-off. Per valutare la fattibilità economica degli impianti simulati è stato calcolato il VAN delle diverse soluzioni dopo un periodo di 15 anni e si è constatato che un impianto con una pompa di calore di piccola taglia e con integrazione a resistenza elettrica risulta più conveniente di un impianto che utilizza la caldaia come sistema ausiliario. Tuttavia, il beneficio economico che si trae utilizzando un sistema ibrido rispetto ad un impianto a pompa di calore monovalente varia in base al costo dell’energia elettrica e del gas.