Modellazione dinamica e valutazione delle prestazioni energetiche stagionali di sistemi basati su pompe di calore aria-acqua

Questa Tesi presenta una serie di modelli numerici sviluppati per la valutazione delle prestazioni stagionali di sistemi basati su pompe di calore reversibili di tipo aria-acqua accoppiate a edifici residenziali e non residenziali. Lo sfruttamento del potenziale risparmio energetico legato all'adozione di pompe di calore èun compito difficile per i progettisti, in quanto diversi fattori come la variabilità delle condizioni climatiche esterne, la capacità delle pompe di calore di modulare la potenza termica/frigorifera erogata, la logica di controllo del sistema e la configurazione impiantistica utilizzata influiscono sulle prestazioni energetiche ottenibili. Lo scopo di questo lavoro è quello di studiare in dettaglio tutti questi aspetti. Nella prima parte della Tesi viene presentata una serie di modelli basati su un approccio di tipo "temperature class" per la previsione delle prestazioni stagionali di una pompa di calore reversibile aria-acqua. Viene proposta un'innovativa procedura di calcolo per la determinazione dell'efficienza stagionale della pompa di calore costruita come un'estensione della metodologia riportata dalla norma europea EN 14825. Tale procedura può essere applicata non solo per lo studio di pompe di calore mono-compressore (On-off HPs), ma anche di pompe di calore multi-compressore (MSHPs) ed a velocità variabile (IDHPs). Nella seconda parte della Tesi la simulazione dinamica è stata utilizzata allo scopo di ottimizzare il sistema di controllo della pompa di calore e dell’impianto. I modelli dinamici sono stati realizzati utilizzando il software TRNSYS e permettono di simulare il comportamento dinamico di On-off HPs, MSHPs e IDHPs. Lo scopo principale dei modelli dinamici presentati è quello di evidenziare l'influenza dei sistemi di regolazione della pompa di calore e della configurazione del circuito idronico utilizzato per accoppiare la pompa di calore ai terminali sulle prestazioni stagionali dell'impianto. Particolare attenzione è stata rivolta alla modellazione delle perdite energetiche legate ai cicli di on-off della pompa di calore.