Analisi teorica di pompe di calore ad anidride carbonica per applicazioni ad alta temperatura

La necessità di raggiungere livelli più elevati di efficienza energetica e gli ostacoli posti dalla Comunità Europea all’utilizzo dei refrigeranti fluorurati responsabili dell’effetto serra, auspicano ad un utilizzo più razionale dell’energia, soprattutto in ambito edilizio per soddisfare i fabbisogni in riscaldamento e acqua calda sanitaria. Inoltre, poiché intervenire sugli edifici futuri non è sufficiente, è necessario proporre soluzioni che si adattino, nel modo meno invasivo possibile, a sostituire i vecchi generatori di calore negli edifici esistenti, che servono i terminali d’impianto con acqua a temperature elevate. A tal proposito lo studio di tecnologie come la pompa di calore ad anidride carbonica, trattata in questo lavoro, coniuga l’utilizzo di un refrigerante naturale con la necessità di alimentare impianti di riscaldamento ad alta temperatura. Nel capitolo primo si presenta una panoramica degli scenari normativi e ambientali che hanno spinto verso una rivisitazione della CO2 come refrigerante, le cui proprietà sono presentate nel secondo capitolo. Nel capitolo tre si analizzano le proprietà di un ciclo ad anidride carbonica, nel quarto capitolo invece viene simulato l’utilizzo di tale tecnologia per la produzione di acqua ad alta temperatura, e si presenta un confronto con una pompa di calore ad R134a. Nel quinto capitolo si presentano una panoramica dei cicli modificati ad anidride carbonica presenti in letteratura e l’analisi simulata delle loro prestazioni se utilizzati per la produzione di acqua ad alta temperatura, confrontandole anche con quelle realizzate da una macchina ad HFC. Nel sesto capitolo si presenta la simulazione di un caso di studio, attraverso il dimensionamento di una pompa di calore ad anidride carbonica per riscaldamento residenziale. Nel capitolo sette viene simulato il funzionamento di tale macchina durante un anno tipo, e si presentano i risultati energetici ed economici. In appendice invece si presenta uno studio in termini di efficienza energetica e di risparmio economico sulla possibilità di abbinare ad una macchina frigorifera un campo sonde geotermiche per scaricare a terreno una parte del calore di scarto