Le pompe di calore nel contesto attuale e l'evoluzione verso i sistemi ibridi - intervento di Giovanni Finarelli, Viessmann, al Convegno Viessmann del 15 marzo 2016

1. Giovanni Finarelli – Accademia Viessmann Italia
MCE 2016 – POMPE DI CALORE
Tecnologie disponibili e sistemi ibridi

2. Dispositivo
2010 2015 2020 2025
Smart grid
2016 2017
Smart city
Performance ottimale, analisi di 1° principio: η - COP
Performance di sistema ottimale: analisi di 2° principio: PES
Generazione combinata, Sistema ibrido, Accumuli, Rinnovabili
FOCUS
Generazione tradizionale ?
Elettrificazione del parco auto
V2G
Interconnettività delle tecnologie
Interconnettività dei sistemi
Monitoraggio e controllo
Internet of Things
Big data
Logiche predictive
TECNOLOGIA
DL 4 Ago
2011
DL 5 Sett
2011
EU 27/2012
DL 28
Dic 2012
DL 28 Dic
2012
DL 102 Dic
2014
DL 28
Marzo 2011
Quote RES al 50%
DL 6 e 7
Luglio 2012
SEU
Quote RES al 35 %
ONERI DI SISTEMA…?
INDUSTRIALE
NORMATIVADIGITAL
CRITERIA
Time line
RESIDENZIALE
NUOVO CONTO TERMICO
Detrazioni IRPEF 65%/50% Detrazioni IRPEF…?
DL 28
Marzo
2011
DL 26
Gen
2010
Sistema
Protocollo IPMVP
EVOLUZIONE MECCANISMO TEE

3. Dispositivo
2010 2015 2020 2025
Smart grid
2016 2017
Smart city
Performance ottimale, analisi di 1° principio: η - COP
Performance di sistema ottimale: analisi di 2° principio: PES
Generazione combinata, Sistema ibrido, Accumuli, Rinnovabili
FOCUS
Generazione tradizionale ?
Elettrificazione del parco auto
V2G
Interconnettività delle tecnologie
Interconnettività dei sistemi
Monitoraggio e controllo
Internet of Things
Big data
Logiche predictive
TECNOLOGIA
DL 4 Ago
2011
DL 5 Sett
2011
EU 27/2012
DL 28
Dic 2012
DL 28 Dic
2012
DL 102 Dic
2014
DL 28
Marzo 2011
Quote RES al 50%
DL 6 e 7
Luglio 2012
SEU
Quote RES al 35 %
ONERI DI SISTEMA…?
INDUSTRIALE
NORMATIVADIGITAL
CRITERIA
Time line
RESIDENZIALE
NUOVO CONTO TERMICO
Detrazioni IRPEF 65%/50% Detrazioni IRPEF…?
DL 28
Marzo
2011
DL 26
Gen
2010
Sistema
Protocollo IPMVP
EVOLUZIONE MECCANISMO TEE

4. LE POMPE DI CALORE NEL CONTESTO ATTUALE
Nuovi edifici – Esigenze
Una pompa di calore in un nuovo edificio può soddisfare
in maniera efficiente e conveniente:
Riscaldamento e raffrescamento
Gestione smart di sistema (VMC, FV, telecontrollo)
Accesso a tariffa D1
E, al contempo, far fronte a richieste più gravose:
Comfort ACS richiesto in crescita
RES al 50% su produzione ACS
..in caso di elevata richiesta ACS, la sola pompa di
calore è la tecnologia giusta?

5. aPotenza elettrica assorbita
Potenza sottratta
3kW Potenza erogata 4 kW
1 kW
«La quantità di energia aerotermica, geotermica o idrotermica catturata dalle pompe di calore da
considerarsi energia da fonti rinnovabili ai fini del presente decreto legislativo, ERES, è calcolata in base alla
formula seguente:
LE POMPE DI CALORE NEL CONTESTO ATTUALE
Nuovi edifici - Dlgs 28/2011
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1 2 3 4 5 6
EresDL28
Eres REALE
SCOPLimite minimo
2,5
35%
*Coeff. di conversione: 0,45
50%
*

6. 1000 W/m2
150 Wel/m2
FV
1000 W/m2
600 Wth/m2
Termico
COP 4 !
Il solare termico per la produzione ACS, è ad oggi la soluzione «green» più performante
IMPIANTI MONOVALENTI IN POMPA DI CALORE
La produzione ACS e l’importanza degli apporti solari

7. Vantaggi
Doppia utenza contemporanea (ACS/freddo) Comfort
Annullamento picchi di assorbimento causa ACS copertura FV, autonomia energetica
Pdc nel suo campo di lavoro ottimale efficienza e vita utile maggiore
FV generoso nei mesi estivi raffrescamento gratuito
In produzione ACS estiva il COP è alto, ma il
consumo elettrico di una pdc con l’aria esterna
più calda in realtà aumenta!!!
IMPIANTI MONOVALENTI IN POMPA DI CALORE
Integrare gli apporti solari conviene?

8. Il solare naturalmente aiuta a coprire, ma non può
sostituire, il fabbisogno termico di progetto.
Le Pdc monovalenti sono quindi fatalmente
sovradimensionate per le temperature medie stagionali
Fondamentale il dimensionamento adeguato degli
accumuli (sanitario e inerziale) per peak-shaving e
riduzione on-off compressore.
IMPIANTI MONOVALENTI IN POMPA DI CALORE
Criticità impiantistiche

9. 0 1000 2000 3000 4000
Luglio - Dicembre 2013
Luglio - Dicembre 2014
Luglio - Dicembre 2015
3037,78 kWh
3207,35 kWh
Consumi elettrici PdC villa Padova
2538,78 kWh
IMPIANTI MONOVALENTI IN POMPA DI CALORE
L’importanza degli accumuli
Vantaggi:
Un adeguato accumulo inerziale migliora
sensibilmente le prestazioni ed il comfort di impianto
Consente strategie di accumulo (time-shift) e peak-
shaving del carico termico/elettrico
Garantisce continuità all’impianto durante lo
sbrinamento nelle macchine A/W

10. Riduzione e redistribuzione dei carichi gravosi:
Ottimizzazione performance ACS della sola pdc
(R134-A, freon specifico per ACS)
Dimensionamento più bilanciato sui rispettivi
fabbisogni, contenimento assorbimenti elettrici
Aumento efficienza e comfort (contemporaneità
ACS e caldo/freddo)
Come già detto, non è più la singola macchina a realizzare la performance, ma la sua corretta
collocazione / interazione nel sistema!
Caldo / freddo ACS
VERSO I SISTEMI IBRIDI: POMPE DI CALORE DEDICATE
Aumenta l’efficienza di impianto

11. La pompa di calore opportunamente «sottodimensionata»,
in abbinamento ad una caldaia a supporto, risolve le
criticità della sola pdc:
Dimensionamento «centrato» sulle T medie stagionali
Contenimento assorbimenti massimi
Sfruttamento ottimale eventuale FV
Maggior comfort ACS
Aumenta l’efficienza globale di sistema, sia in termini
energetici che di costi operativi
SISTEMI IBRIDI
Efficientamento e opportunità nel mercato del retrofit

12. SISTEMI IBRIDI
L’influenza dei prezzi dell’energia
0
4
8
12
16
20
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14
Fabbisogno Potenza PDC 55°C
0,000
0,035
0,070
0,105
0,140
0,175
0,210
0,245
0,280
0,315
0,350
0
4
8
12
16
20
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14
Fabbisogno Potenza PDC 55°C
(€) Gas (€) Elettricità
0,000
0,035
0,070
0,105
0,140
0,175
0,210
0,245
0,280
0,315
0,350
0
4
8
12
16
20
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14
Potenzialità
Richiesta (kW)
Potenzialità
Richiesta (kW)
Costo energia
primaria (€/kWh)
Costo energia
primaria (€/kWh)
Potenzialità
Richiesta (kW)
Caldaia PDCCaldaia
+ PDC

13. Prezzo energia elettrica
28 Cent/kWh
Fasce orarie feriali/diurne:
Fasce orarie festive/serali:
Prezzo energia elettrica
20 Cent/kWh
SISTEMI IBRIDI
L’influenza dei prezzi dell’energia

14. Considerare i prezzi dell’energia termica ed
elettrica
Monitorare la produzione FV per dare
precedenza / innalzare set-point pdc
Dimensionare correttamente l’accumulo inerziale
per ottimizzare il time-shift
Caldaia con ampia modulazione per
funzionamento parallelo effettivo
SISTEMI IBRIDI
La gestione fa la differenza

15. *Costo calcolato con ripartizione utilizzi al 60% in F2-3, 40% in F1 (da statistiche ENEL)
Uso Domestico PdC
Tariffa - D2 D3 D1
Potenza impegnata KW 3 6 6
Costo fisso anno € € 72,8 € 190,3 € 177,2
Consumo < 1.800
Kwh/anno*
€ 0,117 € 0,178
€ 0,173
Consumo 1.800 ÷ 2.640 € 0,169 € 0,194
Consumo 2.640 ÷ 4.440 € 0,242 € 0,194
Consumo > 4.440 € 0,242 € 0,194
€ 0
€ 500
€ 1.000
€ 1.500
€ 2.000
€ 2.500
D3
D1
Uso Domestico PdC
Tariffa - D2 D3 D1
Potenza impegnata KW 3 6 6
Costo fisso anno € € 47,4 € 142,9 € 170,9
Consumo < 1.800
Kwh/anno*
€ 0,121 € 0,183
€ 0,167
Consumo 1.800 ÷ 2.640 € 0,179 € 0,200
Consumo 2.640 ÷ 4.440 € 0,247 € 0,240
Consumo > 4.440 € 0,294 € 0,283
Marzo 2015
€ 0
€ 500
€ 1.000
€ 1.500
€ 2.000
€ 2.500
€ 3.000
D3
D1
Marzo 2016
ieri
oggi
TARIFFE ELETTRICHE
Riforma AEEG, sistemi ibridi finalmente convenienti

16. Conto energia termico per sistemi ibridi:
Deve valere:
(Potenza pdc)/(Potenza caldaia) < 0,5
Conto energia termico per pompe di calore:
Conto energia termico per scaldacqua a pompa di calore:
400 euro fino a 150 litri
700 euro oltre i 150 litri
POMPE DI CALORE E SISTEMI IBRIDI
Incentivi in vigore
Detrazioni IRPEF 50-65%

17. Dispositivo
2010 2015 2020 2025
Smart grid
2016 2017
Smart city
Performance ottimale, analisi di 1° principio: η - COP
Performance di sistema ottimale: analisi di 2° principio: PES
Generazione combinata, Sistema ibrido, Accumuli, Rinnovabili
FOCUS
Generazione tradizionale ?
Elettrificazione del parco auto
V2G
Interconnettività delle tecnologie
Interconnettività dei sistemi
Monitoraggio e controllo
Internet of Things
Big data
Logiche predictive
TECNOLOGIA
DL 4 Ago
2011
DL 5 Sett
2011
EU 27/2012
DL 28
Dic 2012
DL 28 Dic
2012
DL 102 Dic
2014
DL 28
Marzo 2011
Quote RES al 50%
DL 6 e 7
Luglio 2012
SEU
Quote RES al 35 %
ONERI DI SISTEMA…?
INDUSTRIALE
NORMATIVADIGITAL
CRITERIA
Time line
RESIDENZIALE
NUOVO CONTO TERMICO
Detrazioni IRPEF 65%/50% Detrazioni IRPEF…?
DL 28
Marzo
2011
DL 26
Gen
2010
Sistema
Protocollo IPMVP
EVOLUZIONE MECCANISMO TEE

18. Grazie per l’attenzione
MCE 2016 – POMPE DI CALORE
Tecnologie disponibili e sistemi ibridi