Analisi e ottimizzazione di pompe di calore polivalenti low-GWP in impianti water-loop con recupero di calore

Il presente elaborato di Tesi analizza le prestazioni di un impianto installato presso un supermercato a Mill Hill, Londra, composto da due pompe di calore aria-acqua (PLE) e una pompa di calore acqua-acqua (WLE) operanti con refrigerante R454B. Queste macchine regolano il bilancio termico del water-loop, smaltendo il calore in eccesso d’estate e recuperandolo d’inverno per il riscaldamento degli ambienti. L’obiettivo dello studio è valutare l’efficienza energetica, economica e ambientale dell’impianto attuale e confrontarlo con due configurazioni alternative basate su pompe di calore polivalenti operanti con refrigerante R290, caratterizzato da un basso GWP. L’analisi prevede la simulazione delle macchine presenti nelle tre alternative di impianto tramite il software Ref.Box, al fine di ricavarne mappe prestazionali. Successivamente è stato sviluppato un modello di calcolo in Excel, il quale valuta l’efficienza stagionale tramite i coefficienti SCOP e SEPR secondo la normativa EN14825 ed effettua una simulazione dinamica oraria a partire da valori di temperatura estratti da test reference year. Inoltre, è stata effettuata un’analisi economica VAN per stimare i costi operativi e il tempo di ritorno dell'investimento e un’analisi dell’impatto ambientale mediante l'indicatore di emissione TEWI. La Tesi è strutturata come segue: il Capitolo 2 introduce il funzionamento e la teoria delle pompe di calore e delle pompe di calore polivalenti; il Capitolo 3 esamina le proprietà dei fluidi refrigeranti, con un focus sulle alternative low-GWP; il Capitolo 4 descrive la metodologia di calcolo sviluppato e il processo di simulazione effettuato; il Capitolo 5 confronta le tre configurazioni in termini di efficienza, impatto ambientale e convenienza economica. I risultati mostrano che la configurazione con sole pompe di calore polivalenti, terzo impianto, risulta la più efficiente, garantendo una riduzione dei consumi energetici e una minore impronta ambientale.