La Progettazione

E’ stata valutata una soluzione a ciclo chiuso, basata sull’impiego di collettori parabolici lineari operanti a 160-180°C, abbinati ad un frigorifero ad assorbimento a doppio effetto ad alta efficienza. Tale sistema è genericamente composto da diversi componenti di seguito elencati:

  • Un sistema di captazione dell’energia solare a concentrazione in grado di portare il fluido termovettore ad una temperatura compresa tra 100 e 250°C (collettori solari parabolici);
  • Un sistema di accumulo caldo: considerate le temperature operative richieste per il funzionamento del chiller (160°C - 180°C), come fluido termovettore viene tipicamente impiegata acqua in pressione (6-10 bar) oppure olio diatermico;
  • Una caldaia d’integrazione in grado di produrre il calore necessario per alimentare il chiller qualora l’apporto solare risultasse insufficiente;
  • Un chiller ad assorbimento a doppio effetto con torre evaporativa per la produzione di acqua refrigerata ad una temperatura compresa tra 7 e 14°C;
  • Un sistema di accumulo “freddo” ed un sistema di distribuzione a valle.

Si è quindi effettuata un’attività di modellazione e simulazione in ambiente TRNSYS, volta alla valutazione delle potenzialità d’impiego di tale soluzione e alla possibilità di installare un impianto pilota nell’area sperimentale RSE. Tale impianto, estremamente versatile, permetterebbe lo sviluppo ed il test di logiche di gestione pensate appositamente per ottimizzare il funzionamento combinato della parte solare e della macchina frigorifera, garantendo così un maggior risparmio energetico ed una riduzione significativa dei costi operativi.

mod trnsys

Fig. B - Modello TRNSYS dell’impianto di solar cooling

Tramite il modello di calcolo è stato possibile studiare la fase di progettazione dell’impianto ed individuare i principali parametri operativi che maggiormente influiscono sulle prestazioni globali (superficie del campo solare, potenza nominale del frigorifero e volume degli accumuli). E’ stata quindi messa a punto una procedura di calcolo per il dimensionamento di un impianto di solar cooling di questa tipologia e di taglia compresa tra i 20 e il 45 kWf. Sono state simulate diverse configurazioni impiantistiche caratterizzate da opportune combinazioni dei parametri di progetto e Sono individuate quelle più idonee in base a criteri specifici. Un esempio dei risultati ottenuti è riportato in Figura C, dove è possibile individuare facilmente la zona di ottimo, caratterizzata da un elevato PER.Andamento PER

Fig. C - Andamento del PER in funzione di SF, della dimensione dell’accumulo e della potenza frigo

All’interno dell’area RSE è stata individuata un’utenza idonea per l’installazione di un impianto pilota e per la sperimentazione. In particolare è stato scelto un laboratorio, le cui caratteristiche permettono di testare sperimentalmente condizioni di esercizio molto diverse tra loro e di effettuare prove di lunga durata.

L’analisi delle caratteristiche dell’area considerata, in termini di isolamento, occupazione, tipologia di attività interne ecc., ha permesso di individuare diversi possibili scenari di funzionamento del sistema edificio-impianto. La procedura di progettazione/ottimizzazione dell’impianto è stata quindi applicata ai diversi casi considerati. I risultati delle simulazioni svolte hanno mostrato come i parametri di dimensionamento influiscano in maniera combinata sulle prestazioni, confermando, per questa tipologia di impianti, la stretta necessità di una progettazione basata unicamente su simulazioni stagionali/annuali del sistema edificio-impianto.

Una volta confermata l’effettiva potenzialità dell’impianto in termini di risparmio di energia primaria conseguibile in tutti gli scenari considerati, è stata individuata la configurazione definitiva dell’impianto sperimentale da installare presso RSE ed è stato effettuato un dimensionamento di massima dei componenti principali e degli ausiliari (piping ecc.).tabella parametri solar