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Jun 05, 2023

Combinazione di una pompa di calore geotermica con una caldaia

Sebbene sia possibile dimensionare una pompa di calore geotermica per soddisfare l'intero fabbisogno di riscaldamento di una casa o di un piccolo edificio commerciale, esistono altre opzioni. Figura 1. Formula 1 Figura 2.

Sebbene sia possibile dimensionare una pompa di calore geotermica per soddisfare l'intero fabbisogno di riscaldamento di una casa o di un piccolo edificio commerciale, esistono altre opzioni.

Figura 1.

Formula 1

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

I riflettori del settore HVAC continuano a puntare sui sistemi di pompe di calore geotermiche in edifici che vanno dalle case unifamiliari alle grandi strutture commerciali.

L’industria delle pompe di calore geotermiche ha organizzato associazioni di categoria regionali e nazionali che sostengono l’uso di questi sistemi, rivolgendosi ai consumatori e facendo pressione sui politici. Al giorno d'oggi, puoi aspettarti di leggere informazioni sulle applicazioni delle pompe di calore geotermiche in quasi tutti i forum che si occupano di tecnologia HVAC.

Un tipo specifico di pompa di calore, nota come pompa di calore acqua-acqua, può fornire il ponte tra l’energia geotermica e il comfort insuperabile possibile attraverso i sistemi di distribuzione idronici a pannelli radianti.

La mia azienda ha progettato diversi sistemi attorno a tali pompe di calore. Molte delle richieste che riceviamo da potenziali clienti rivelano una predisposizione verso l'uso delle pompe di calore geotermiche nei prossimi progetti.

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Sebbene sia possibile dimensionare una pompa di calore geotermica per soddisfare l'intero fabbisogno di riscaldamento di una casa o di un piccolo edificio commerciale, esistono altre opzioni. Una soluzione che si presta bene alla moderna tecnologia idronica è quella di combinare la pompa di calore con una caldaia. Questo è spesso chiamato approccio “doppio carburante” e presenta numerosi vantaggi ad esso associati.

Innanzitutto, un sistema a doppia alimentazione offre la sicurezza che una fonte di calore possa coprire parte del carico di riscaldamento se l’altra fonte di calore è fuori servizio.

Successivamente, la pompa di calore può essere dimensionata a un valore inferiore al carico di riscaldamento di progetto dell’edificio. Ciò potrebbe essere necessario a causa della superficie limitata per l'installazione del circuito di terra. Potrebbe anche essere necessario in situazioni in cui i costi di installazione del circuito di terra sono elevati.

In terzo luogo, avere una pompa di calore e una caldaia che possono funzionare simultaneamente consente tassi di erogazione di calore elevati che possono accelerare il recupero in caso di guasti del termostato, oltre a fornire tassi di recupero del riscaldamento dell’acqua sanitaria più elevati quando necessario.

Infine, in alcune località i servizi pubblici offrono prezzi dell’energia elettrica “a tempo di utilizzo” fortemente scontati durante i periodi di bassa domanda. Queste tariffe possono ridurre significativamente i costi operativi di una pompa di calore durante le ore non di punta, consentendo al tempo stesso a una caldaia a gas di soddisfare la domanda durante i periodi di “punta” quando le tariffe elettriche sono significativamente più alte. I controlli possono essere configurati per far funzionare la pompa di calore come primo stadio di generazione di calore, o come unico stadio di generazione di calore, durante questi periodi non di punta.

È meglio più basso

La maggior parte delle pompe di calore geotermiche acqua-acqua possono fornire acqua solo a temperature comprese tra 120° e 125° F senza subire diminuzioni significative del coefficiente di prestazione, nonché della capacità di riscaldamento. Per questo motivo, consiglio che qualsiasi sistema di distribuzione idronica alimentato da una pompa di calore sia progettato in modo da poter fornire il fabbisogno di riscaldamento di progetto dell'edificio utilizzando una temperatura dell'acqua di alimentazione non superiore a 120°. Ciò consente buone prestazioni dalla pompa di calore nonché il funzionamento in modalità di condensazione (ad esempio, alta efficienza) da una caldaia mod/con in un sistema a doppia alimentazione.

Un tipo di sistema di distribuzione idronico che soddisfa questo requisito è un pannello radiante a soffitto. Se adeguatamente progettato, un soffitto radiante a massa ridotta, costruito come mostrato nella Figura 1, può fornire una potenza di 28 Btu/ora/piede quadrato se utilizzato a una temperatura media dell'acqua di soli 110°. Ciò potrebbe corrispondere ad una temperatura dell'acqua di mandata di 120° e ad una temperatura dell'acqua di ritorno di 100° in condizioni di carico di progetto. In condizioni di carico parziale sono possibili temperature dell'acqua di alimentazione anche più basse.

La resa termica verso il basso del pannello radiante a soffitto mostrata in