• caldaia e pompa di calore
• logiche di controllo
• ottimizzazione
• sistema ibrido

La presente tesi si inserisce all'interno di un'attività di collaborazione tra il Dipartimento di Ingegneria dell'Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni (DESTEC) dell'Università di Pisa e l'azienda IMMERGAS S.p.a., relativa allo sviluppo di logiche di controllo ottimizzate per il sistema ibrido TRIO costituito da una pompa di calore aria-acqua e una caldaia a condensazione istantanea. Il modello dell’intero sistema analizzato è stato creato e simulato per mezzo del software MATLAB.
Per il servizio di riscaldamento i due generatori lavorano in modo alternato e la scelta di quale deve risultare attivo avviene su base economica. Il rendimento della caldaia è assunto costante mentre l’efficienza della pompa di calore (COP) dipende dalla temperatura dell’acqua di mandata fornita, dalla temperatura esterna e dal fattore di carico inteso come rapporto tra la potenza fornita e la potenza nominale. In particolare il COP diminuisce per elevati valori della temperatura di mandata e per bassi valori del fattore di carico.
L’obiettivo di questo lavoro consiste nell'implementare e confrontare diverse logiche di controllo del sistema di generazione e verificare quale di queste permetta di raggiungere i maggiori benefici in termini di energia primaria consumata e costi di servizio, durante il periodo di riscaldamento e nelle fasi di produzione di acqua calda sanitaria. Gli interventi apportati non hanno riguardato modifiche all'apparato fisico del sistema, ma solo alla centralina di gestione, comportando costi di implementazione nulli.
Per il servizio di riscaldamento la logica che ha condotto ai risultati migliori ha permesso di conseguire un risparmio economico di circa il 5-6%. Gli interventi hanno riguardato:
- la variazione di ampiezza della banda morta di controllo della temperatura interna;
- l'utilizzo di un'efficace legge di scelta del generatore che deve risultare attivo;
- l'aggregazione delle zone termiche in cui è suddiviso l'edificio esaminato in modo da aumentare i fattori di carico della pompa di calore;
- la realizzazione di una logica di accumulo del calore nelle pareti dell'edificio, nelle ore pomeridiane dove sono attese temperature esterne maggiori e quindi COP superiori.
Per il servizio di acqua calda sanitaria (ACS), la pompa di calore si occupa di mantenere entro un range di temperature il serbatoio d'accumulo, mentre la caldaia sì occupa di sopperire istantaneamente alla differenza di temperatura tra quella richiesta dall'utenza e quella del serbatoio. In questo caso la logica che ha condotto ai risultati migliori impone alla pompa di calore, solo nel caso in cui la sua efficienza risulti superiore al limite economico, di fornire al serbatoio di accumulo tutta l'energia necessaria a riportarlo alla temperatura imposta da progetto, nelle ore più calde del giorno. Il risparmio economico conseguito si aggira attorno al 5%.
Complessivamente, per il caso studio esaminato, si raggiunge un risparmio economico di circa il 5.5% rispetto alla logica attualmente in uso.