Pompe di calore di grande taglia
Le pompe di calore di grande taglia rendono il calore ambientale e il calore eliminato utilizzabili ai livelli di capacità e temperatura richiesti dai processi industriali, dai fornitori di energia e dalle infrastrutture comunali. Forniscono calore per processi industriali, alimentano reti di teleriscaldamento locali e distrettuali, recuperano calore che altrimenti andrebbe sprecato oppure combinano riscaldamento e raffreddamento in sistemi reversibili.
Per i costruttori di impianti, le pompe di calore di grande taglia e industriali offrono opportunità a lungo termine nel settore dell'approvvigionamento termico industriale e della transizione energetica. Ogni impianto deve essere adeguato alla fonte di calore disponibile, alla potenza termica richiesta, alla temperatura di mandata, al refrigerante e alle condizioni di funzionamento.
BITZER fornisce componenti per pompe di calore industriali e di grandi dimensioni, tra cui compressori a pistoni, a vite e scroll, scambiatori di calore, inverter di frequenza e altri componenti elettronici. La scelta del prodotto dipende dall’applicazione e dai relativi dati operativi.
Che cos’è una pompa di calore di grande taglia?
Una pompa di calore di grande taglia è un impianto ad alta capacità progettato per fornire calore ai livelli di potenza e temperatura richiesti, in particolare per le reti di teleriscaldamento e le applicazioni industriali. In pratica, le pompe di calore industriali con una potenza termica a partire da circa 500 kW vengono generalmente definite pompe di calore di grande taglia. Le capacità dei sistemi raggiungono spesso l’ordine di diversi megawatt.
A seconda della configurazione dell’impianto e del refrigerante utilizzato, le pompe di calore di grande taglia possono raggiungere temperature fino a +100 °C e oltre. Una pompa di calore industriale, al contrario, non è caratterizzata da un intervallo di potenza fisso. Il termine descrive il suo campo di applicazione: può fornire calore di processo, recuperare il calore eliminato industriale o supportare il sistema combinato di riscaldamento e raffreddamento. Le pompe di calore industriali possono quindi funzionare sia in campi di potenza bassi che elevati.
Come funziona una pompa di calore?
Una pompa di calore preleva energia termica da una fonte a bassa temperatura e la porta a un livello di temperatura più elevato utilizzando energia elettrica. Il calore utile risultante viene trasferito a un dissipatore di calore, come ad esempio un processo industriale, una rete di teleriscaldamento o un impianto edilizio.
Il circuito del refrigerante è costituito da quattro componenti principali:
- Evaporatore: assorbe l'energia termica dalla fonte di calore. Il fluido frigorigeno evapora a bassa pressione e bassa temperatura.
- Compressore: comprime il vapore del fluido frigorigeno. Aumento della pressione e della temperatura.
- Condensatore: trasferisce il calore al dissipatore. Il fluido frigorigeno si condensa e rilascia energia termica.
- Valvola di espansione: riduce la pressione e la temperatura prima che il refrigerante rientri nell’evaporatore.
Questo processo consente di utilizzare in modo efficiente il calore ambientale e il calore eliminato per applicazioni industriali, teleriscaldamento e sistemi reversibili di riscaldamento e raffreddamento.
In che modo le pompe di calore contribuiscono alla decarbonizzazione?
Le aziende sono sottoposte a una pressione crescente affinché rendano più efficienti i processi ad alto consumo energetico e riducano la dipendenza dai combustibili fossili. Le pompe di calore di grande taglia favoriscono questa transizione portando il calore ambientale e il calore eliminato a livelli di temperatura utili.
Tra le applicazioni tipiche figurano il riscaldamento nei processi industriali, le reti di teleriscaldamento e i sistemi reversibili di riscaldamento e raffreddamento. Sostituendo o integrando la produzione di calore basata sui combustibili fossili, le pompe di calore di grande taglia possono ridurre le emissioni di CO₂, migliorando al contempo l'utilizzo delle fonti energetiche disponibili.
Per i costruttori di soluzioni integrate, ciò crea opportunità nei settori dell'industria, dell'approvvigionamento energetico e delle infrastrutture comunali. Per garantire un’implementazione di successo è necessario trovare il giusto equilibrio tra potenza termica, livelli di temperatura, caratteristiche della fonte di calore, efficienza, affidabilità e rapporto costo-efficacia.
BITZER supporta i progetti relativi alle pompe di calore con componenti compatibili e con la propria esperienza nelle tecnologie di compressione e di trasferimento di calore.
Dove vengono utilizzate le pompe di calore industriali e di grande taglia?
Le pompe di calore industriali e di grande taglia vengono utilizzate ovunque sia possibile valorizzare fonti di calore a bassa temperatura per ottenere calore utile. Tra le applicazioni tipiche figurano il riscaldamento nei processi industriali, le reti di teleriscaldamento e i sistemi reversibili di riscaldamento e raffreddamento.
| Applicazioni | Potenza termica | Esempi |
| Edifici commerciali | 50 kW to megawatt range | Pompe di calore aria/acqua, acqua/acqua e salamoia/acqua, nonché gruppi condensatori reversibili |
| raffreddamento di processi industriali | 50 kW to megawatt range | Processi di essiccazione, galvanoplastica e altri processi termici; soluzioni standard o sistemi progettati su misura |
| Teleriscaldamento | Several hundred kW to >100 MW heating capacity | Reti locali di teleriscaldamento, quartieri residenziali e reti di riscaldamento industriale; sistemi modulari personalizzati |
| Recupero di calore | Application-dependent | Utilizzo dell'energia termica proveniente dall'aria di scarico, dal calore eliminato, dai data center, dagli impianti frigoriferi o dai processi industriali |
Quando una pompa di calore funziona in modo efficiente?
Una pompa di calore funziona in modo più efficiente quando il differenziale di temperatura tra la fonte di calore e la temperatura utile richiesta è ridotto. Minore è la differenza di temperatura, minore è l'energia elettrica necessaria per ottenere la potenza termica desiderata.
Tale efficienza è garantita da:
- temperature di alimentazione adeguate
- un sistema di distribuzione del calore progettato in modo adeguato
- fonti di calore sempre disponibili
- componenti efficienti, in particolare il compressore
Il coefficiente di prestazione (COP) descrive il rapporto tra la potenza termica e l'energia elettrica di azionamento in condizioni operative definite. Il coefficiente di prestazione stagionale (SCOP) valuta l’efficienza effettiva dell’impianto a pompa di calore nell’arco di un intero anno. Per il funzionamento in modalità raffreddamento, il parametro equivalente è il coefficiente di efficienza energetica stagionale (SEER). La potenza di riscaldamento ottenibile e il COP dipendono dalla progettazione dell'impianto e dalle condizioni di funzionamento.
Quali fluidi frigorigeni sono adatti alle pompe di calore?
La scelta del fluido frigorigeno dipende dal progetto dell'impianto, dalle condizioni di funzionamento e dai livelli di temperatura richiesti. I fluidi frigorigeni adatti alle pompe di calore dovrebbero presentare proprietà termodinamiche favorevoli, tra cui un’elevata capacità termica volumetrica e un elevato coefficiente di prestazione (COP).
Oltre ai requisiti tecnici, occorre tenere conto anche degli sviluppi normativi. Nell'Unione europea, i quadri normativi di riferimento includono il Regolamento UE sui gas fluorurati (F-Gas) n. 573/2024 e le potenziali restrizioni relative ai PFAS previste dal Regolamento REACH sulle sostanze chimiche.
Con l'accelerarsi del graduale processo di eliminazione dei fluidi frigorigeni fluorurati, i fluidi frigorigeni naturali come il propano (R290), l'isobutano (R600a) e il CO₂ (R744) stanno assumendo un'importanza sempre maggiore nei nuovi impianti a pompa di calore. La scelta del refrigerante ottimale dipende dalle temperature di evaporazione e di condensazione, oltre che dalle condizioni presenti sul lato della fonte di calore e su quello del dissipatore di calore.
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