Termodinamica

Dalla produzione di scambiatori di calore per uso civile a quelli destinati all’industria, al navale, all’energia, ma sempre concentrandosi sulla progettazione e la costruzione customizzata. Faco, in oltre cinquant’anni di presenza sul mercato, ha sviluppato la propria strategia produttiva mantenendo sempre alti gli standard qualitativi e gli investimenti per la ricerca e l’innovazione. “Seguendo le richieste del mercato - spiega Mario Manfredi, Direttore Tecnico-Commerciale - abbiamo affinato la ricerca termodinamica e la tecnologia produttiva, ma anche le qualità dei materiale impiegati.

I compressori centrifughi rivestono un ruolo chiave nel settore “oil & gas”, essendo impiegati in svariate tipologie di applicazione, anche con potenze installate ragguardevoli. Se è vero che l’efficienza di queste macchine ha ormai quasi raggiunto un asintoto termodinamico, esiste invece l’interesse da parte dei produttori industriali ad una estensione del margine sinistro degli stadi. Per fare ciò, tuttavia, occorre migliorare la conoscenza dei fenomeni di instabilità aerodinamica che avvengono prima del pompaggio. Fra questi, il più significativo è sicuramente lo stallo rotante [1], che può dare origine a forze aerodinamiche destabilizzanti anche intense [2] e conseguentemente ad elevate vibrazioni sulla macchina [3], tali da definirne il limite di funzionamento.

In questo articolo è stato descritto il banco prova allestito nei laboratori dell’Università di Bologna per la caratterizzazione sperimentale di un sistema micro-ORC da 3 kW, funzionante con R134a. Per l’analisi vengono misurati i valori di temperatura, pressione, portata in massa e potenza elettrica netta prodotta, attraverso una serie di sensori scelti opportunamente. Il software di acquisizione real time sviluppato registra i dati e li elabora per ottenere alcuni indici di prestazione del sistema nel suo insieme e dei singoli componenti, avvalendosi della libreria termodinamica CoolProp per la determinazione dello stato fisico del fluido nelle sezioni di misura.

Dalla produzione di scambiatori di calore per uso civile a quelli destinati all’industria, al navale, all’energia, ma sempre concentrandosi sulla progettazione e la costruzione customizzata. Faco, in oltre cinquant’anni di presenza sul mercato, ha sviluppato la propria strategia produttiva mantenendo sempre alti gli standard qualitativi e gli investimenti per la ricerca e l’innovazione. “Seguendo le richieste del mercato - spiega Mario Manfredi, Direttore Tecnico-Commerciale - abbiamo affinato la ricerca termodinamica e la tecnologia produttiva, ma anche le qualità dei materiale impiegati.

Acqua ad alta temperatura, zero emissioni in atmosfera, risparmio energetico e vantaggi fiscali con il sistema a pompa di calore studiato e realizzato in Italia da TEON anche per piccoli ambienti. Una svolta per la tecnologia del riscaldamento domestico. Un’equipe di tecnici italiani ha messo a punto un sistema in grado di arrivare là dove le pompe di calore tradizionali non erano ancora riuscite: generare acqua calda a temperatura elevata, permettendo di utilizzare questa tecnologia su impianti esistenti dotati di termosifoni tradizionali e anche per piccoli ambienti. Diventa reale il sogno di risparmiare denaro contribuendo ad abbassare l’inquinamento atmosferico. MINI e MICROTINA, a differenza di tutte le altre pompe di calore in commercio permettono di raggiungere una temperatura dell’acqua fino a 85° C, quindi riscaldamento e acqua calda come da generazione tradizionale ma a costi bassissimi ed emissioni zero. Offrono inoltre una doppia funzione, riscaldano la casa d’inverno, e d’estate invece la raffreddano, utilizzando rigorosamente refrigeranti naturali e innocui. Le TINA possono essere installate negli appartamenti o nelle villette senza grossi interventi strutturali, e grazie alle loro caratteristiche “green” ci sono anche importanti incentivi fiscali. MINI e MICROTINA, rispettivamente di 30 kW e 9 kW di potenza termica, sono l’alternativa ideale a tutte le caldaie tradizionali che utilizzano combustibili fossili. Grazie all’innovativa tecnologia brevettata tutta made in Italy, la serie TINA riesce a erogare il 100% della potenza termica a oltre 80 gradi, pur mantenendo delle elevate prestazioni. Una pompa di calore TINA garantisce un risparmio del 60% sulla bolletta energetica e una rivalutazione della classe energetica dell’immobile. Inoltre, in presenza di un impianto fotovoltaico, l’energia necessaria al funzionamento della macchina può essere in parte autoprodotta. Mettendo in circolo acqua a temperature molto elevate, TINA aiuta a prevenire anche il rischio di batteri nascosti nelle tubature. Una volta installata nella propria abitazione, la pompa di calore della serie TINA può essere sfruttata sia d’estate sia d’inverno. Essendo MINITINA una pompa di calore che sfrutta un ciclo termodinamico, trasferisce energia termica (o anche frigorifera) all’ambiente senza alcun tipo di combustione. Il pensiero “green” di MINI e MICROTINA si riflette anche nella scelta del refrigerante: infatti TINA utilizza come refrigerante l’R600, un gas naturale e non un F-gas, tipicamente usato sul mercato. Per chi sta pensando di cambiare la propria caldaia con una MINI o MICROTINA, ci sono numerosi incentivi fiscali, dalla detrazione del 65% all’accesso al conto termico, grazie ai quali il risparmio totale dopo l’installazione può arrivare fino all’80% in meno della spesa energetica.

Decathlon è leader mondiale nella creazione, produzione e distribuzione di articoli sportivi. Il primo negozio è stato aperto in Francia nel 1976, con l’obiettivo di riunire in un unico punto vendita abbigliamento e attrezzature per tutti gli sportivi, al miglior prezzo possibile. Oggi il Gruppo conta più di 50.000 dipendenti ed oltre 550 negozi in tutto il mondo. Decathlon ha un forte focus su sostenibilità e rispetto ambientale, che si riflette sullo sviluppo di nuovi punti vendita più efficienti e meglio inseriti nell’ambiente che li circonda. In linea con i valori aziendali, Decathlon sta quindi studiando soluzioni più ecologiche per tutti i propri edifici, inclusa la nuova logistica di Brandizzo, inaugurata a fine Aprile ed in fase di certificazione LEED. L’hub nasce con lo scopo di rifornire in maniera tempestiva e sostenibile 25 negozi del Nord Italia, riducendo quindi sia i tempi di riassortimento dei punti vendita che il traffico su gomma. Il centro ha una superficie lorda di 23mq circa ed è strutturato su due cellule, una con prevalenza di picking e l’altra per lo stoccaggio di materiali voluminosi. La struttura ospita anche un centro Click&Collect per il ritiro della merce acquistata on-line ed un laboratorio regionale che si occupa di riparare i prodotti Decathlon danneggiati, per aumentarne la durabilità. Questa logistica presenta inoltre un layout assolutamente innovativo, che sarà poi replicato presso tutti i poli logistici Decathlon del Mondo, basato su piani ammezzati automatizzati, che consentono di gestire i processi in maniera più veloce, sostenibile e più redditizia. Poiché l’edificio è in fase di certificazione LEED, fin dalle prime fasi di progettazione è stata data grande attenzione alla sostenibilità. Sono quindi state fatte scelte green sia per quanto riguarda la struttura passiva con l’utilizzo di materiali riciclabili per le pavimentazioni e più in generela per tutte le opere civili, che per gli impianti meccanici. Tutta l’illuminazione è garantita con le luci a LED ad alto risparmio energetico, controllate da una demotica spinta che consente di illuminare solo le aree occupate. Sul tetto sono installati pannelli fotovoltaici ad alto rendimento, che consentono di produrre più di 350 kW di fotovoltaico e di andare in autoproduzione in fase estiva. Per quanto riguarda gli altri requisiti LEED sono stati predisposti il recupero delle acqua piovana per scopi di irrigazione, sono stati installati particolari sanitari per incidere il meno possibile sul consumo idrico dell’acqua potabile cioè con portate ridotte al minimo, e soprattutto è stato previsto il recupero dell’energia per il fabbisogno eccezionale di riscaldamento e condizionamento grazie al recupero termodinamico delle unità roof top. Grande attenzione è stata infatti data al comfort dei 150 addetti del centro, che è stato interamente climatizzato, per creare un clima gradevole durante tutto l’anno. Roberto Valentini, Project Manager Decathlon Italia afferma: “Decathlon ritiene che i propri dipendenti abbiano bisogno di un’ambiente lavorativo salubre e salutare per massimizzare il loro benessere e favorire un clima altamente produttivo. A Brandizzo si è scelto quindi di climatizzare l’itera superficie, compresa l’area deposito, per garantire ai colleghi un comfort di alta qualità.” FOCUS SULLA CLIMATIZZAZIONE La climatizzazione della nuova logistica è affidata a 15 unità roof top reversibili con sorgente aria ad elevata efficienza di tipo WSM di Climaveneta. 10 di queste unità sono dedicate agli spazi aperti, 4 solo ai mezzanini meccanizzati ed 1 ai laboratori, per una portata d’aria totale di circa 340.000 m3/h. Nel dettaglio sono quindi state installati 7 WSM/CE 402 con free-cooling e 8 WSM/ HR con recupero di calore termodinamico per massimizzare l’efficienza energetica dell’impianto in qualsiasi condizione climatica. L’elevato COP delle unità Climaveneta, in grado di superare il 5, consente quindi non solo di rispettare i prerequisiti della certificazione LEED ma anche di soddisfare le rese a -7° e +33°imposte dalla normativa della regione Piemonte. Tutte le distribuzioni avvengono attraverso diffusione aria ad alta induzione quindi con ugelli termostatici a copertura dell’area dei depositi, mentre nei laboratori è stato installato un canale microforato ad alta induzione, che consente di raggiungere ovunque le migliori condizioni di comfort. Nonostante il capannone abbia un’altezza di 14 metri ed i canali siano stati installati a 13.70m, grazie all’ausilio degli ugelli e dei canali microforato è possibile quindi raggiungere anche le zone più protette all’interno dell’edificio. Alessandro Bergui, M&E designer, Techbau SpA afferma: “Oggi nel mondo gli edifici sono la prima causa di inquinamento e di produzione di CO2. Le auto che guidiamo sono Euro6 o Euro7, mentre gli edifici in cui viviamo non hanno ancora lo stesso focus sul contenimento degli sprechi energetici. Per il futuro nostro e dei nostri figli è fondamentale iniziare a ragionare per gli edifici come siamo già abituati a fare per l’automotive, certificando cioè il loro contenuto energetico.” e prosegue “Seguendo questa filosofia presso la nuova Logistica Decathlon abbiamo cercato di sfruttare al massimo l’energia rinnovabile, che non sfrutta combustibili fossili e non emette CO2, installando un campo fotovoltaico e selezionando unità per la climatizzazione con sorgente aria ad elevata efficienza.”

È stato presentato il lavoro di sviluppo effettuato per la realizzazione di un codice di calcolo modulare, chiamato CMT, per la simulazione termodinamica di impianti di compressione per applicazioni inerenti il settore oil & gas. In questo articolo sono stati forniti i dettagli relativi a come è stato affrontato il problema da un punto di vista della discretizzazione in elementi dell’impianto e della modellazione del sistema in termini matematici. La grande flessibilità e i tempi di calcolo molto brevi tipici dell’approccio modulare applicato ai codici di calcolo zero o monodimensionali, hanno spinto le industrie del settore a guardare con sempre più interesse verso tali strumenti. Il codice introdotto è infatti in grado di simulare, attraverso l’implementazione di una libreria di componenti elementari, una qualsiasi configurazione d’impianto

Dall’esperienza Daikin, leder nei sistemi di climatizzazione e riscaldamento, nasce un nuova soluzione in grado di rivoluzionare le regole del mercato dei sistemi per la produzione di acqua calda: si tratta dello scaldacqua in pompa di calore ECH2O, che unisce il know how dell’azienda nelle tecnologie in pompa di calore e nella tecnologia di accumulo di calore. Lo scaldacqua in pompa di calore di Daikin è composto da due unità: una motocondensante esterna con controllo a inverter e un serbatoio di accumulo del calore. Disponibile in due modelli (da 300 L e 500 L, a seconda del fabbisogno di acqua calda sanitaria) lo scaldacqua in pompa di calore ECH2O vanta ben quattro modalità di regolazione per rispondere a tutte le esigenze e abitudini di consumo. Grazie all’interfaccia integrata del pannello di controllo, la programmazione è semplice e intuitiva: 1. Modalità ECO: è la soluzione più economica in assoluto. Questa modalità funziona solamente in pompa di calore, con una riduzione notevole del consumo energetico. 2. Modalità AUTO: funziona nello stesso modo della modalità ECO. Tuttavia, in caso di bisogno, la resistenza elettrica integrata nel sistema è abilitata a entrare in funzione per garantire un comfort ottimale in tutte le situazioni. Con questa modalità, la priorità viene data al funzionamento termodinamico per favorire al massimo la parte svolta dalla pompa di calore. Tale modalità è ideale per una famiglia, poiché è possibile programmare gli orari nei quali ci sono maggiori esigenze di acqua calda per il comfort di tutti. 3. Modalità SILENZIO: l'unità esterna della pompa di calore funziona a potenza ridotta, quindi il livello sonoro generato è inferiore. È possibile scegliere il programma AUTO durante la giornata e attivare il programma SILENZIO per la notte. 4. Modalità BOOST: se vi è l'esigenza di una grande quantità di acqua calda per una durata breve, è possibile attivare la modalità BOOST. In questo modo la pompa di calore e la resistenza elettrica ausiliaria funzioneranno contemporaneamente per raggiungere il più rapidamente possibile la temperatura impostata per l'acqua calda. La modalità è direttamente accessibile dall’accumulo azionando il tasto BOOST. Questo nuovo scaldacqua a pompa di calore consente di ottenere notevoli risparmi energetici: la tecnologia in pompa di calore permette di ottenere un rendimento stagionale del 123%; inoltre, la produzione istantanea d'acqua calda, grazie all'assenza di energia supplementare per il ciclo di disinfezione dell'acqua, produce altri guadagni in termini di consumo energetico. Il nuovo scaldacqua Daikin consuma quindi fino a 3 volte di meno rispetto a uno scaldacqua tradizionale elettrico. L’accumulo termico è costituito da due strati di polipropilene tra i quali è iniettata una schiuma di poliuretano, per garantire un isolamento perfetto dello scaldacqua. Nell’accumulo, uno scambiatore corrugato in acciaio inox, con una capacità di circa 29 L, è disposto su tutta la lunghezza dell'accumulatore per garantire una stratificazione perfetta e massimizzare l’efficienza nella produzione dell’acqua. Diversamente dagli accumuli tradizionali, l'acqua calda che si utilizza non viene immagazzinata nel serbatoio di accumulo, ma riscaldata istantaneamente mentre defluisce nel serbatoio. Il serbatoio di accumulo a vaso aperto viene riempito, in fase di installazione, con un’acqua chiamata "acqua tecnica": quest’acqua immagazzina l'energia e la restituisce in un secondo momento per riscaldare l'acqua calda sanitaria. L’acqua di rete, fredda, entra in uno specifico scambiatore corrugato e viene riscaldata secondo il principio della produzione istantanea. L'assenza di stoccaggio dell'acqua influisce fortemente sulla qualità dell'acqua sanitaria prodotta, che risulta pura. In tal modo si elimina completamente ogni rischio di legionella. L’isolamento del serbatoio è realizzato tramite due strati di polipropilene tra i quali è iniettata della schiuma di poliuretano (5,6 cm). Questa tecnologia non necessita di alcuna specifica protezione anticorrosione. Il polipropilene è anche una garanzia di lunga durata e robustezza (resistenza agli urti). Modularità e flessibilità L’unità da 500 L presenta grande flessibilità grazie alla predisposizione di uno scambiatore aggiuntivo, al quale è possibile collegare un sistema solare in pressione o un generatore ausiliario anche preesistente. Flessibilità e modularità rendono l’unità adatta sia a soluzioni residenziali che commerciali: collegando in parallelo più unità posso soddisfare grandi esigenze di acqua calda sanitaria. Semplicità di installazione e manutenzione L'unione della pompa di calore con il serbatoio di accumulo e l'assenza di apparecchiature come il vaso di espansione rendono molto più facile l'installazione di questo sistema. La compattezza consente inoltre l'installazione in spazi ridotti. I vantaggi dello scaldacqua ECH2O Daikin:  Prodotto compatto: ingombro al suolo ridotto, equivalente a quello di un frigorifero domestico.  Semplice da riempire e svuotare: il prodotto è stato pensato per essere semplice da installare, avviare e manutenere.  Manutenzione ridotta e componenti accessibili: l'assenza di stoccaggio di acqua calda sanitaria consente di ridurre notevolmente la manutenzione dell'apparecchio.  Accessibilità connessioni serbatoio: le principali connessioni del serbatoio di accumulo (collegamento frigorifero e collegamento idraulico) sono tutte disposte in alto, e quindi facilmente accessibili. È possibile collegare l’accumulo ai pannelli solari a svuotamento automatico Solaris DB (Drain-Back) posti sul tetto della casa. Il collegamento è semplice poiché lo scaldacqua ECH2O è dotato di uscite per l’impianto solare premontate in fabbrica. L’eccellente scambio termico e la semplicità di installazione e di utilizzo sono i principali vantaggi della soluzione a svuotamento automatico Solaris DB. L’accumulo da 500 L, in alternativa, può essere associato a pannelli solari pressurizzati Solaris P. Funzione Smart Grid per connessione al fotovoltaico L’installazione di una pompa di calore elettrica valorizza il lavoro dell’impianto fotovoltaico, per un miglior risultato in termini di comfort, investimento e autoconsumo. Accrescere la quota di autoconsumo grazie all’utilizzo di pompe di calore significa non solo valorizzare il proprio sistema fotovoltaico ma anche accrescere il proprio grado d’indipendenza energetica rispettando l’ambiente. La funzione Smart Grid consente di trasformare un surplus di energia elettrica proveniente dal fotovoltaico in energia termica stoccata nell’accumulo tecnico integrato. Lo stoccaggio di energia termica si attua a livello pratico tramite innalzamento a un livello superiore della temperatura dell’accumulo tecnico integrato.

Il modello ibrido consente di simulare un impianto equipaggiato con compressore alternativo considerando l’influenza reciproca tra la macchina e l’impianto. La peculiarità del modello ibrido è di far interagire la simulazione del compressore nel dominio del tempo con quella acustica dell’impianto nel dominio delle frequenze. Il valore aggiunto di questa interazione multi-dominio è nella possibilità di beneficiare dei vantaggi della modellazione quasi-stazionaria per il compressore e di quella acustica per l’impianto. La prima consente di valutare in dettaglio il ciclo termodinamico e la dinamica valvole del compressore con un basso costo computazionale, mentre la seconda permette di modellare configurazioni di impianto geometricamente complesse risolvendo un sistema di equazioni lineari (basso costo computazionale).

Il complesso dei nuovi Ospedali Riuniti Padova Sud sorge al centro di un’ampia area verde a Monselice e presenta un impianto orizzontale con tre corpi fabbrica per un totale di 75.000 m2 di superficie lorda. Gli edifici sono alti non più di tre piani fuori terra più due livelli tecnici. Il profilo ondulato delle coperture ricorda il paesaggio delle colline circostanti e consente al complesso di inserirsi in maniera armonica nel contesto in cui sorge. hall, South Padua United Hospitals, Este - Monselice, Aymeric ZublenaIl tema del risparmio energetico è risultato infatti vitale fin dalle prime fasi della progettazione del nuovo ospedale. L’analisi energetica svolta in fase di progettazione ha portato alla scelta di un sistema di trigenerazone basato su 2 motori da 802 kWe e 1 assorbitore da 900 kWf. I vantaggi connessi all’impiego di un sistema di trigenerazione sono la riduzione dei consumi energetici e delle relative emissioni inquinanti, la defiscalizzazione per l’acquisto del metano e l’ottenimento dei TEE con la loro conseguente valorizzazione economica. Per aumentare ulteriormente l’efficienza energetica della struttura ospedaliera, al sistema di trigenerazione è stato affiancato un campo geotermico, composto da 1300 sonde verticali a ciclo chiuso. Le sonde sono attestate su 3 pompe di calore NECS-WN/B di Climaveneta, poste nelle sottocentrali termofrigorifere e collegate direttamente ai collettori di distribuzione secondaria. Il campo geotermico in inverno produce acqua calda a 45 °C (potenza complessiva 450 kW; COP 4,5), mentre in estate mette a disposizione acqua refrigerata a 7 °C (500 kW; EER 5,0). Oltre al risparmio economico, questa fonte di energia rinnovabile riduce le emissioni inquinanti e costituisce una riserva di potenza termofrigorifera per l’impianto. Gemmo SpA, che ha realizzato tutte le opere impiantistiche del polo ospedaliero di Monselice, ha scelto Climaveneta per la fornitura di sistemi per il trattamento aria. Anche per il trattamento dell’aria si è optato infatti per una soluzione altamente efficiente con l’installazione di 132 unità di trattamento aria WIZARD di Climavenata che raggiungono una portata d’aria totale superiore ai 900.000 m³/h. Tutti i componenti delle unità sono stati progettati e selezionati attentamente per soddisfare i più stringenti requisiti di pulizia e igiene, tipicamente richiesti dalle strutture ospedaliere, garantendo allo stesso tempo massimo comfort in ambiente e bassi livelli di rumorosità. Cristiano Dal Seno, AHU Development Manager di Climaveneta afferma “Le unità trattamento d’aria Climaveneta sono complete di tutti i componenti necessari a garantire filtrazione, umidificazione, recupero del calore e ottimali qualità dell’aria, coerentemente con l’approccio orientato alla sostenibilità dei Nuovi Ospedali riuniti Padova Sud. Garantire il massimo comfort in ogni progetto minimizzando, allo stesso tempo, l’impatto ambientale dell’impianto e dell’intera struttura è anche la mission di Climaveneta,che da 45 anni fa del comfort sostenibile la propria bandiera”. Sempre nell’ottica dell’efficienza energetica presso il polo ospedaliero Madre Teresa di Calcutta sono stati inoltre installate ulteriori 9 pompe di calore Climaveneta per il recupero termodinamico attivo in abbinamento ai recuperatori di calore di tipo statico. Nel dettaglio si tratta di 8 NECS-WN/B di potenze diverse ed un RECS-W/B 2152 tutti forniti da Climaveneta per una potenza termica totale di 2,3 MW. Questo sistema coniuga un elevato standard qualitativo evitando qualsiasi fenomeno di contaminazione tra i flussi dell’aria e si distingue per l’erogazione pressoché costante della potenza, termica e frigorifera, anche al variare della temperatura esterna. Anche l’adozione di canalizzazioni in pannelli prefabbricati in poliuretano permette di conseguire significativi vantaggi, fra cui maggiore abbattimento acustico, e una consistente riduzione delle perdite d’aria e quindi della portata d’aria trattata con una sostanziale riduzione dei consumi energetici. Grazie a tutti questi accorgimenti e ad una progettazione integrata di struttura ed impianti il fabbisogno energetico dell’ospedale risulta complessivamente inferiore del 27% rispetto a un altro ospedale equivalente, comunque a norma. Si tratta di un risultato frutto di una consolidata esperienza e di un approccio che, sotto il profilo metodologico, potrebbe essere favorevolmente replicato in numerose situazioni. Secondo Francesco Ortolani, Direttore Generale di Gemmo SpA: “Siamo molto orgogliosi del lavoro svolto all’Ospedale Madre Teresa di Calcutta dove, grazie anche a partner come Climaveneta, abbiamo realizzato impianti tecnologici che coniugano innovazione alla massima efficienza energetica e affidabilità”. Nel caso specifico del complesso dei nuovi Ospedali Riuniti di Padova Sud, oltre al risparmio energetico, grande importanza è stata data alla sicurezza antisismica. Gli ospedali sono infatti chiamati a svolgere un’importantissima funzione di soccorso alla popolazione in caso di calamità, e devono quindi essere in grado di garantire l’efficace continuazione delle prime operazioni di pronto intervento sanitario. Questo impone di porre una particolare attenzione non solo agli elementi portanti dell’edificio ma anche a quelli impiantistici che devono essere in grado di gestire le emergenze. Anche Climaveneta ha quindi verificato la resistenza sismica delle proprie unità, con l’installazione di particolari piedini antisismici per le pompe di calore, in grado di assorbire le vibrazioni dovute ad un eventuale sisma e sottoponendo le UTA ad un attenta analisi strutturale. Affidabilità, efficienza, silenziosità sono i principali fattori che contraddistinguono da sempre le unità Climaveneta e che sono risultati indispensabili nella realizzazione di una struttura ospedaliera moderna come quella del polo Madre Teresa di Calcutta a Monselice.