Caratterizzazione di pompe di calore per stategie di decarbonizzazione con focus relativo all'accoppiamento impianto HVAC - edificio

In questa tesi di dottorato, vengono riportate le principali attività di ricerca condotte durante il programma di dottorato, concentrandosi su simulazioni dinamiche relative ad impianti a pompa di calore e su analisi delle interazioni edificio-sistema. Le analisi iniziali hanno valutato le prestazioni delle pompe di calore aria-acqua in varie condizioni climatiche, seguite da analisi dinamiche considerando gli effetti dello sbrinamento. Studi sperimentali condotti presso il Laboratorio di Fisica Tecnica dell'Università di Bologna hanno avuto l'obiettivo di valutare le prestazioni di una pompa di calore a doppia sorgente, utilizzando sia il terreno sia l'aria esterna come fonti termiche. Sono state analizzate con software di simulazione dinamica anche soluzioni impiantistiche con pompe di calore geotermiche accoppiate a sonde verticali, che prevedono il refill dal terreno tramite collettori solari termici durante l'estate. In risposta alla crisi energetica e all'aumento dei prezzi post-guerra russo-ucraina, la tesi analizza la fattibilità economica delle pompe di calore rispetto alle caldaie a gas per il riscaldamento invernale in Italia. Sono stati selezionati vari scenari, valutando risparmi energetici ed economici ottenibili utilizzando alternativamente le caldaie a gas o le pompe di calore. È stato analizzato anche l’impatto del sistema di riscaldamento (caldaia a gas o pompa di calore) sul comfort all’interno di un edificio residenziale a Bologna. Le tematiche ambientali sono state affrontate, con un focus sulla decarbonizzazione attraverso le pompe di calore. Un'analisi ha determinato le emissioni di CO2 da una pompa di calore elettrica collegata alla rete italiana, stabilendo fattori di emissione orari e stimando la produzione annuale di CO2. Infine, un'analisi dinamica di un edificio esistente a Białystok, Polonia, ha valutato le sue prestazioni prima e dopo il retrofit energetico. La tesi riporta considerazioni energetiche, economiche e ambientali che sottolineano l'importanza di soluzioni di riscaldamento sostenibili per mitigare il cambiamento climatico e garantire l'efficienza energetica.