Raffreddamento e riscaldamento con acqua di falda all'Università Bocconi: una soluzione targata Trane
Il punto focale dell'impianto è situato nel padiglione Bligny dell’università Bocconi, sede della centrale a pompe di calore. Da qui viene erogata energia termica e frigorifera al padiglione e all'edificio di piazza Sraffa, e solo energia frigorifera al pensionato. La centrale viene gestita tramite un sistema di controllo basato su PLC industriale, completo di postazione di supervisione e installato nella sala di controllo non presidiata.
La linea guida nella realizzazione del progetto è stata l’ecocompatibilità.
In particolare, il calore necessario per il riscaldamento non è prodotto da una centrale termica alimentata a gas ma da gruppi a pompa di calore che utilizzano l'acqua di falda per il raffreddamento, con immissione zero nell'atmosfera.
L'impianto è stato studiato e strutturato utilizzando tutte le soluzioni utili a ridurre ed ottimizzare i consumi di energia ed i costi gestionali. A questo scopo risulta fondamentale il sistema di gestione Trane.
// Sistema a pompe di calore
Tre refrigeratori Trane della serie RTHD, con compressore rotativo a vite e raffreddati ad acqua, sono usati per produrre acqua fredda o calda, a seconda della richiesta. Grazie all'inversione del circuito idraulico è stato possibile usare le unità come pompe di calore ed ottenere così maggior potenza ed efficienza. Le potenze variano da 1406 kWf per il raffreddamento (funzionamento estivo) a 1236 kWc per il riscaldamento (funzionamento invernale).
La falda acquifera viene utilizzata per smaltire il calore in modalità raffreddamento, e come fonte di calore in modalità riscaldamento.
In modalità raffreddamento, l’acqua refrigerata dagli evaporatori viene inviata alle unità di trattamento aria nell'edificio e l’acqua di falda viene usata per il raffreddamento dei condensatori. In modalità riscaldamento, l’acqua calda uscente dai condensatori viene inviata alle unità di trattamento aria e l’acqua di falda è usata come fonte di calore negli evaporatori.
In entrambi i casi, la BCU (Building Control Unit, sistema di controllo di Trane) supervisiona i tre gruppi in cascata, per mantenere la temperatura dell’acqua inviata al sistema come richiesto.
In caso di necessità di raffreddamento e riscaldamento contemporaneo, l’acqua dal condensatore e dall'evaporatore vengono inviate alle unità di trattamento aria. Il set-point dell’acqua refrigerata viene controllato dal sistema di gestione dell’edificio, mentre il calore del condensatore viene usato per recupero di energia.
Tutti i gruppi funzionano a regime variabile, e quando non c’è richiesta si posizionano in stand-by.
// Acqua di Falda
L’utilizzo dell’acqua di falda per il raffreddamento o come fonte di calore a seconda delle modalità di utilizzo, rappresenta una soluzione innovativa ed efficace.
Il sistema acqua di falda è composto da 7 pozzi di estrazione che convogliano una portata massima di 880 m3/h di acqua fino all'interno del locale pompe, posto nel garage del “Padiglione Velodromo” dell’Università Bocconi.
Per evitare il danneggiamento delle unità dovuto all'introduzione di corpi esterni, è stato installato un sistema di filtrazione da 200 micron e di contabilizzazione dell’acqua, mediante un misuratore di portata volumetrico posto sulla linea di ingresso. In aggiunta, è presente un sistema di analisi in continuo dei parametri di temperatura, PH e conducibilità dell’acqua utilizzata per lo scambio termico, sia sulla tubazione in entrata che in uscita.
È presente infine uno scambiatore di calore a piastre da 1400 kWf per lo smaltimento dell’acqua calda non utilizzata dal post-riscaldamento nel funzionamento estivo.
// Controlli
Tutte le pompe, le valvole e le serrande vengono controllate dal sistema di gestione su richiesta dei controlli Trane. I componenti per inviare il flusso di acqua refrigerante e calda sono quindi impostati come richiesto dai gruppi, per soddisfare la necessità di raffreddamento e/o riscaldamento.
La comunicazione tra le unità RTHD e la BCU viaggia su un Bus dedicato che utilizza il protocollo LON-Talk, mentre la comunicazione tra la BCU ed il Gateway TSCB avviene su una connessione dedicata Ethernet. Questo consente al sistema di lavorare sulle stesse variabili del chiller, ottenendo maggiori informazioni senza il bisogno di installare componentistica aggiuntiva.
Il sistema di controllo della BCU permette quindi ai gruppi di mantenere la corretta temperatura dell’acqua refrigerata fornita alle unità di trattamento aria nell’edificio.
Ogni gruppo termofrigorifero viene gestito da un proprio sistema di controllo installato a bordo macchina.
// Conclusioni
La soluzione comporta miglioramenti a livello energetico ed ambientale in termini di:
- Risparmio energetico
- Riduzione dell’inquinamento atmosferico
- Controllo del livello della falda acquifera
Ad oggi, anche dopo diversi anni dalla realizzazione degli impianti, il sistema è perfettamente funzionante e competitivo dal punto di vista dell’efficienza operativa e della sostenibilità ambientale. Questo risultato è possibile grazie all'alto livello di affidabilità fornito dalle unità Trane, senza dimenticare inoltre il sapiente lavoro effettuato dal nostro servizio di manutenzione ordinaria, che comprende analisi dell'olio e controllo periodico delle apparecchiature per evitare malfunzionamenti o rotture impreviste.
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