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CYPECAD MEP. Climatizzazione
Sistemi di captazione di energia geotermica

Il modulo Sistemi di captazione di energia geotermica, integrato nella linguetta Climatizzazione del programma CYPECAD MEP, è stato concepito allo scopo di dimensionare sistemi di captazione di energia geotermica per edifici.

Funzionamento

I sistemi con pompa di calore geotermica sono sistemi geotermici a bassa entalpia che si avvalgono di una pompa di calore e di un sistema di captazione posto nel sottosuolo per sfruttarne la temperatura. La chiave dell’efficienza di questo tipo di sistemi risiede nello sfruttamento dell’energia accumulata nel sottosuolo in maniera costante e stabile, in modo tale che l’energia elettrica consumata dal sistema risulti inferiore a quella consumata da un sistema convenzionale con pompa di calore.

Il modulo in questione consente di dimensionare lo scambiatore di calore geotermico, necessario per il corretto funzionamento dell’impianto, a partire dalla selezione di una pompa di calore geotermica (linguetta Climatizzazione > menu Unità centralizzate di climatizzazione > Selezione di una pompa di calore geotermica) e dalla definizione dei fabbisogni di energia che essa deve coprire (risultati ottenibili tramite i moduli Esportazione in EnergyPlus™ e Calcolo dei carichi termici estivi ed invernali).

Il calcolo dello scambiatore geotermico è basato sul processo di progettazione illustrato nel manuale della Società Americana di Ingegneri del Riscaldamento, Raffrescamento e Aria Condizionata (ASHRAE) “Ground-Source Heat Pumps: Design of Geothermal Systems for Commercial and Institutional Buildings”.

Il programma consente di calcolare:

• Il circuito interno e una pompa di calore geotermica
  Il circuito interno si dimensiona a partire dalle apparecchiature disposte che, a loro volta, si dimensionano e verificano sulla base del calcolo dei carichi termici dei locali. La pompa di calore geotermica che si definisce deve assicurare i requisiti relativi alla portata e alla potenza richiesti dal circuito interno.
• Lo scambiatore interrato con una pompa di calore geotermica
  Il programma dimensiona lo scambiatore geotermico interrato adeguato per il corretto funzionamento della pompa di calore geotermica che si inserisce, tenendo in considerazione il carico termico e il fabbisogno termico mensile indicati (dati ottenibili mediante i moduli Esportazione in EnergyPlus™ e Calcolo dei carichi termici estivi ed invernali).
• Tutti gli elementi del sistema
  Circuito interno, pompa di calore geotermica e scambiatore interrato.

Inserimento dei dati

Parametri del terreno

Al fine di garantire il corretto funzionamento di questo tipo di sistemi, sono stati implementati nuovi parametri del terreno:

• Temperatura non perturbata del terreno
  (menu Progetto > Dati generali)
  Bisogna inserire il valore desiderato.
• Conduttività termica e Capacità termica volumetrica
  (menu Progetto > Dati generali > pulsante Dati relativi alla localizzazione)
  Per definire tali parametri si hanno a disposizione due opzioni:
  • Selezione del tipo di terreno
    Si deve selezionare il tipo di terreno; il programma, successivamente, gli assegna i valori corrispondenti di Conduttività termica e Capacità termica volumetrica (CYPECAD MEP contiene valori comuni per questi due parametri associati alle più abituali tipologie di terreno).
  • Test di risposta termica
    Se è stato eseguito un test di risposta termica del terreno, è possibile definire liberamente i valori della Conduttività termica e della Capacità termica volumetrica selezionando l’opzione “Test di risposta termica”.

   

Opzioni di calcolo per il sistema di captazione di energia geotermica

CYPECAD MEP contempla alcune opzioni di calcolo di default per la distribuzione del fluido caloportatore all’interno del sistema di captazione di energia geotermica, editabili da parte dell’utente (menu Progetto > Opzioni > Distribuzione per il sistema di captazione di energia geotermica):

• Velocità massima nelle tubazioni
• Perdita di pressione massima per unità di lunghezza nelle tubazioni
• Perdite minori nelle tubazioni

Pompe di calore geotermiche

È possibile selezionare i seguenti tipi di pompe di calore geotermiche:

• Unità acqua-acqua di raffrescamento, geotermica, per installazione all'interno.
• Unità acqua-acqua pompa di calore non reversibile, geotermica, per installazione all’interno.
• Unità acqua-acqua pompa di calore reversibile, geotermica, per installazione all’interno.

Bisogna selezionare la pompa di calore geotermica adeguata per il funzionamento dell’impianto interno indipendentemente dal fatto che questi sia stato dimensionato o meno dal programma (se l’impianto interno fosse dimensionato e la pompa risultasse inadeguata, il programma emetterebbe un avviso).

Per quanto concerne la pompa di calore definita, è necessario indicare il carico termico e il fabbisogno termico mensile (per riscaldamento e/o raffrescamento, a seconda della pompa selezionata), oltre al fabbisogno termico mensile di A.C.S. (nel caso in cui la pompa di calore selezionata debba coprire anche la produzione di A.C.S.).

Elementi dell’impianto di captazione di energia geotermica

I diversi elementi costituenti l’impianto di captazione di energia geotermica sono ubicati nel riquadro di dialogo che compare una volta cliccato sull’opzione Sistema di captazione di energia geotermica (menu Impianto della linguetta Climatizzazione). Essi sono:

• Collettore in locale tecnico
• Pozzetto interrato
• Sonda geotermica verticale
• Tubazione di distribuzione orizzontale
• Tubazione di distribuzione verticale

Autorizzazioni necessarie nella licenza in possesso dell’utente

Al fine di poter eseguire il calcolo di un impianto di climatizzazione e/o riscaldamento, la licenza in possesso dell’utente deve disporre di autorizzazioni che consentano di poter utilizzare i moduli Calcolo dei carichi termici di riscaldamento e Calcolo dei carichi termici estivi (a seconda del fatto che si calcoli l’impianto per raffrescamento, riscaldamento o per entrambi), oltre ad altri moduli che dipendono sostanzialmente dalle apparecchiature e dei sistemi che lo costituiscono.

Per un impianto con sistema di captazione di energia geotermica in cui si desidera dimensionare unicamente lo scambiatore di calore interrato con una pompa di calore geotermica, la licenza d’uso deve comprendere anche l’autorizzazione per il modulo Sistemi di captazione di energia geotermica.

Infine, se si desidera calcolare l’impianto interno, è necessario che la licenza d’uso disponga anche dei moduli corrispondenti al tipo di impianto definito (Selezione di ventilconvettori, Pavimento radiante e raffrescante, Condotti di aria condizionata, Tubazioni di acqua per climatizzazione, ecc.).