ITBO20130479A1 - Modulo idronico polivalente modulante - Google Patents

Modulo idronico polivalente modulante

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ITBO20130479A1
ITBO20130479A1 IT000479A ITBO20130479A ITBO20130479A1 IT BO20130479 A1 ITBO20130479 A1 IT BO20130479A1 IT 000479 A IT000479 A IT 000479A IT BO20130479 A ITBO20130479 A IT BO20130479A IT BO20130479 A1 ITBO20130479 A1 IT BO20130479A1
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chiller
chilled water
temperature
modulating
hot
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IT000479A
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Luca Invernizzi
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Luca Invernizzi
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Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: “Modulo idronico polivalente modulanteâ€
DESCRIZIONE
Campo dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un Modulo Idronico Polivalente Modulante installabile in abbinamento a refrigeratori di liquido di qualsiasi tipologia condensati ad acqua, per ottenerne la trasformazione in unità polivalenti in grado di produrre acqua refrigerata ed acqua calda in modo contemporaneo od indipendente, con completa modulazione della potenza termica, della potenza frigorifera, del prelievo/cessione di calore dal fluido di smaltimento; l’ invenzione si riferisce altresì all’ installazione in abbinamento ad unità polivalenti condensate ad aria, per ottenerne la trasformazione in unità polivalenti con condensazione ibrida aria/acqua. Sfondo dell'invenzione
Esistono sul mercato diversi modi per recuperare ed utilizzare il calore di condensazione prodotto dai refrigeratori di liquido (siano essi a ciclo di Carnot o di altra tipologia).
Qualora siano provvisti di semplice recupero di calore mediante desurriscaldatore o recupero totale, la produzione di calore à ̈ subordinata alla contestuale presenza di carico frigorifero, essendo di fatto la macchina regolata per soddisfare unicamente alla produzione di acqua refrigerata, e la disponibilità di acqua calda al condensatore della macchina non à ̈ quindi garantibile in ogni momento.
Esistono poi sul mercato delle unità dette polivalenti che, grazie alla presenza di uno scambiatore aggiuntivo e di un complicato sistema di utilizzo del gas refrigerante, sono in grado di soddisfare la richiesta contemporanea ed indipendente di acqua refrigerata ed acqua calda, a fronte però di un notevole costo dell’apparecchiatura e di aumentata complessità e problematicità della stessa .
Esistono altresì sul mercato delle unità polivalenti che sfruttano un ciclo frigorifero semplice, abbinato ad un complesso e ridondante sistema interno aggiuntivo di switch idronici (ottenuti ad esempio con una serie di valvole a due e tre vie, ed un totale di 4 pompe interne) che ottengono in questo modo la produzione contemporanea o indipendente di fluidi caldi e freddi, con attivazione però di cicli per lo più on/off senza possibilità di modulazione della potenza termica prodotta, o della cessione / prelievo di calore dal fluido di smaltimento.
Presentazione dell'invenzione
La presente invenzione à ̈ relativa ad un Modulo Idronico Polivalente Modulante abbinabile a qualsiasi tipologia di refrigeratore di liquido (di seguito denominato per brevità “chiller†) appartenente ad una di queste categorie:
- Refrigeratore di liquido condensato ad acqua,
- Pompa di calore reversibile condensata ad acqua posta in modalità raffreddamento,
- Refrigeratore di liquido (o pompa di calore reversibile) condensato ad aria con recupero di calore totale o parziale mediante deviazione dei gas caldi in uscita dal compressore su scambiatori per la produzione di acqua calda,
- Unità polivalenti o a recupero totale condensate ad aria a due scambiatori idronici per la produzione contemporanea ed indipendente di acqua refrigerata ed acqua calda.
L’ inserimento impiantistico del Modulo Idronico Polivalente Modulante consente di continuare ad utilizzare il chiller per la produzione di acqua refrigerata secondo le richieste delle utenze fredde, soddisfacendo contemporaneamente alla richiesta di acqua calda delle utenze calde mediante calore prelevato dal condensatore del medesimo chiller, in modo contemporaneo od indipendente alla produzione di acqua refrigerata, con gestione modulante della potenza prodotta, trasformandolo di fatto in una unità polivalente.
Rispetto alle unità polivalenti presenti sul mercato, questo sistema presenta una minore complessità, un costo decisamente inferiore, minori problematiche di utilizzo e criticità, un COP del ciclo frigorifero (Coefficient Of Performance) maggiore a parità di componenti per via della minore complessità e quindi minori perdite di carico del circuito frigorifero stesso, nonchà ̈ una capacità di modulazione totale della potenza frigorifera e termica prodotta, e della potenza termica prelevata o ceduta al fluido di smaltimento.
I cicli di attivazione dei compressori sono sensibilmente ridotti rispetto alle unità polivalenti presenti sul mercato, che sottopongono i componenti meccanici ad uno stress incomparabilmente superiore, per via della maggiore necessità di commutare con frequenza le modalità di funzionamento.
L’ apparecchiatura à ̈ inoltre capace del controllo della temperatura minima di condensazione per l’ avviamento di impianti con fluidi freddi, e del controllo della temperatura di restituzione del fluido di smaltimento per il rispetto delle normative cogenti, nonché del controllo della quantità di fluido di smaltimento utilizzato, limitato al minimo teorico.
Caratteristica peculiare dell’ invenzione à ̈ che può essere abbinata a qualsiasi refrigeratore di liquido standard dei tipi sopra descritti, indipendentemente dal costruttore, dalle caratteristiche dello stesso, o della tipologia costruttiva.
Inoltre con questa configurazione il sistema risulta già fornito di uno scambiatore intermedio di protezione tra il gruppo frigorifero e l’acqua di falda. L’ investimento iniziale risulta pure sensibilmente inferiore a qualsiasi altra tipologia di apparecchiatura che ottenga questi risultati.
Breve descrizione dei disegni
Lo schema riportato nella tavola “DISEGNO 0†mostra lo schema funzionale interno dettagliato della presente invenzione Modulo Idronico Polivalente Modulante, delimitato da un box con linea continua.
Lo schema riportato nella tavola “DISEGNO 1†mostra l’ inserimento dell’ invenzione Modulo Idronico Polivalente Modulante, rappresentata in un box con linea continua, in un contesto impiantistico che preveda alcuni elementi esterni esistenti rappresentati con una linea tratteggiata (apparecchiature e componenti impiantistici standard presenti sul mercato, non oggetto della presente invenzione), con i quali il Modulo Idronico Polivalente Modulante interagisce,.
Descrizione dettagliata di una forma di attuazione dell'invenzione Una forma di attuazione preferita, anche se non limitativa della presente invenzione, viene ora descritta con riferimento alla tavola “DISEGNO 1†, sulla base delle seguenti definizioni delle diciture ivi indicate:
1. MODULO IDRONICO POLIVALENTE: box idronico con preferibilmente otto connessioni, oggetto del presente brevetto, composto da:
- Una struttura di sostegno e contenimento
- Otto connessioni idrauliche (A…..H) la cui funzione à ̈ successivamente descritta
- Uno scambiatore di calore (S1)
- Un sistema di circuitazione idraulica, composto dalle tubazioni denominate (1)….(25), dalle valvole di non ritorno VC1,VC2, dalle valvole a 2 vie con attuatore modulante VP e VM, dalle valvole a 3 vie con attuatore on/off V1 e V3 (del tipo a totale flussaggio durante la commutazione), dalla valvola a 3 vie con attuatore modulante V2 (del tipo a totale flussaggio durante la commutazione)
- Una serie di sonde di temperatura TC, TA (remota), TS1, TS2, TR - Una regolazione mediante un comune PLC o altro sistema che provveda al funzionamento dell’assieme come successivamente descritto 2. CHILLER: qualsiasi refrigeratore di liquido (come detto sopra, denominato per brevità “chiller†), appartenente ad una di queste categorie: - Refrigeratore di liquido condensato ad acqua,
- Pompa di calore reversibile condensata ad acqua posta in modalità raffreddamento,
- Refrigeratore di liquido (o Pompa di calore reversibile) condensato ad aria con recupero di calore totale o parziale mediante deviazione dei gas caldi in uscita dal compressore su scambiatori per la produzione di acqua calda,
- Unità polivalenti o a recupero totale condensate ad aria a due scambiatori idronici per la produzione contemporanea ed indipendente di acqua refrigerata ed acqua calda.
3. ACCUMULO ACQUA CALDA: accumulo acqua calda per le necessità impiantistiche (ad esempio, alimentazione ranghi caldi per impianti a 4 tubi, batterie di post riscaldo, piscine, riscaldamento indiretto di acqua calda sanitaria “ACS†, etc). La sonda remota TA del sistema viene posizionata nell’ accumulo caldo.
4. FLUIDO SMALTIMENTO: acqua di pozzo, o fluido intermedio oppure salamoia od altro fluido proveniente da fonte geotermica o da altra sorgente di calore. Detto fluido presenta una temperatura sufficiente allo scambio termico di seguito descritto e necessario al funzionamento del sistema.
L’ inserimento del Modulo Idronico Polivalente Modulante consente di ottenere i seguenti risultati in relazione al contesto impiantistico di riferimento:
- Nel caso di CHILLER in solo raffreddamento (oppure Pompa di calore reversibile condensata ad acqua posta in modalità raffreddamento) collegato ad un fluido di smaltimento, si ottengono i seguenti risultati: - produzione di acqua refrigerata proporzionalmente alla richiesta delle utenze fredde (con un risultato legato alla regolazione e capacità modulante del chiller utilizzato, le cui performance sul lato acqua refrigerata dell’ impianto non vengono modificate dall’ accoppiamento con il Modulo Idronico Polivalente Modulante).
- produzione di acqua refrigerata secondo le richieste lato impianto, e contemporanea produzione di acqua calda, con modulazione della potenza termica in funzione della richieste delle utenze calde: se il calore recuperato al condensatore risulta eccedente rispetto alla richiesta delle utenze calde, il sistema provvede allo smaltimento della esatta quota parte di calore in eccesso, mediante cessione di calore al fluido di smaltimento; se invece il calore disponibile al condensatore risulta inferiore alle richieste delle utenze calde, il sistema provvede all’ integrazione della esatta quota parte aggiuntiva di potenza termica necessaria, mediante prelievo di calore dal fluido di smaltimento.
- produzione indipendente di sola acqua calda proporzionalmente alla richiesta delle utenze calde, mediante inversione idraulica in pompa di calore del chiller, e prelievo del calore necessario dal fluido di smaltimento. - controllo della temperatura di scarico del fluido di smaltimento per ottemperanza alle normative cogenti.
- controllo della temperatura minima di condensazione del refrigeratore di liquido utilizzato, permettendo la messa a regime di sistemi con volumi importanti di acqua nell’ impianto a temperature inferiori alla minima temperatura di condensazione sopportabile dal gruppo frigorifero.
- protezione del refrigeratore di liquido dalla corrosione mediante lo scambiatore intermedio in caso di fluidi di smaltimento corrosivi.
- particolarità del sistema à ̈ che non à ̈ richiesto nessun tipo di interazione particolare con il refrigeratore di liquido, che può essere di qualsiasi tipologia e con qualsiasi modalità di funzionamento. Unica interazione prevista à ̈ la facoltà di abbassarne il set point acqua refrigerata qualora le temperature del fluido di smaltimento lo richiedessero.
- Nel caso di unità polivalenti o a recupero totale condensate ad aria a due scambiatori idronici per la produzione contemporanea ed indipendente di acqua refrigerata ed acqua calda, con l’ abbinamento al modulo idronico polivalente, collegato ad un fluido di smaltimento, si ottengono i seguenti risultati:
- trasformazione dell’unità in una unità polivalente ibrida funzionante con condensazione alternativamente ad aria o ad acqua, con produzione contemporanea od indipendente di fluidi caldi e freddi e contestuale recupero di calore).
- nella condensazione ad acqua il sistema fornisce le performance descritte in precedenza come quando collegato ad un chiller.
- nella condensazione ad aria vengono mantenute le performance dell’ apparecchiatura polivalente utilizzata.
Il Modulo Idronico Polivalente Modulante à ̈ descritto nella tavola “DISEGNO 0†che ne mostra lo schema funzionale e la composizione interna. Le varie forma di utilizzo e correlazione con gli altri elementi esistenti dell’ impianto sono descritte negli schemi di cui alle tavole “DISEGNO 1...4†, e mostrano il funzionamento e le interazioni del Modulo Idronico Polivalente Modulante con il refrigeratore di liquido esistente, con l’accumulo acqua calda e con il fluido di smaltimento, mediante collegamento delle connessioni idrauliche che vengono qui identificate:
connessione A): ritorno acqua refrigerata
connessione B): mandata acqua refrigerata
connessione C): ritorno dal condensatore refrigeratore di liquido, connessione D): mandata al condensatore refrigeratore di liquido, connessione E): ritorno dall’ accumulo acqua calda,
connessione F): mandata all’ accumulo acqua calda,
connessione G): arrivo fluido smaltimento,
connessione H): restituzione fluido smaltimento.
Qui di seguito riportiamo la definizione delle variabili del sistema di regolazione, con riferimento alle diciture indicate nelle tavole :
TA: temperatura accumulo caldo,
TA SET POINT: set point di temperatura desiderata nell’accumulo caldo impostabile a sistema,
DIFFERENZIALE TA1: valore differenziale impostabile a sistema, DIFFERENZIALE TA2: valore differenziale impostabile a sistema, DIFFERENZIALE TA3: valore differenziale impostabile a sistema, TC: temperatura di mandata del condensatore chiller,
TC SET POINT: set point temperatura di mandata all’ accumulo caldo, DIFFERENZIALE TC: valore differenziale impostabile a sistema, TCHH: set point corrispondente al valore massimo accettabile della temperatura di mandata del condensatore chiller,
TCLL: set point corrispondente al valore minimo accettabile della temperatura di mandata del condensatore chiller,
TR: temperatura di ritorno dall’ accumulo acqua calda,
TS1: temperatura di arrivo del fluido di smaltimento,
TS2: temperatura di restituzione del fluido di smaltimento,
TS!T: differenza massima ammissibile TS2-TS1 per rispetto normative, TS2HH: temperatura massima di scarico del fluido di smaltimento (TS2HH= TS1 valore impostabile TS!T)
La regolazione del sistema avviene secondo diverse modalità di funzionamento, di seguito descritte nei dettagli, con riferimento al DISEGNO 1.
SELEZIONE MODALITA' DI FUNZIONAMENTO
Il sistema viene avviato inizialmente in modalità A) SOLO FREDDO qui di seguito descritta:
MODO A) SOLO FREDDO
Posizionamento valvole: V1 commutata su via AC ,V2 commutata su via AC, V3 commutata su via AC.
Il fluido caldo inviato dalla pompa P1 collegata al condensatore del chiller fluisce nella tubazione 1, nella valvola V2 commutata su via AC, nella tubazione 11 e 4, nella valvola V3 commutata su via AC, nella tubazione 5 e 6, nello scambiatore S1 dove cede calore al fluido utilizzato per lo smaltimento del calore (fonte geotermica); percorre la tubazione 7 e 8, la valvola di non ritorno VC1 , la tubazione 9 e 10 e ritorna quindi al condensatore chiller.
Il fluido di smaltimento fluisce nella tubazione 16; una parte variabile della portata viene avviata nella tubazione 17 , mediante apertura modulante della valvola VP, quindi nella tubazione 18, nello scambiatore S1 dove riceve calore dal fluido caldo proveniente dal condensatore del chiller, quindi nel tubo 19.
Una quota aggiuntiva di portata del fluido di smaltimento fluisce nella tubazione 20, mediante apertura modulante della valvola VM, quindi nella tubazione 21 e 22 dove si miscela con la portata proveniente dalla tubazione 19.
In questo modo viene controllata la temperatura di restituzione TS2 del fluido di smaltimento.
L’ acqua refrigerata proveniente dall’evaporatore del chiller, spinta dalla pompa P2, dopo il passaggio nell’ impianto dell’ acqua refrigerata, fluisce nel tubo 12, nella valvola V1 commutata su via AC, nei tubi 24 e 15 e ritorna quindi all’evaporatore del chiller senza nessun trattamento.
Contestualmente avvengono queste modulazioni mediante regolazioni PID (proporzionale, integrale e derivativa).
Modulazione PID valvola VP per mantenimento temperatura TC al set point temperatura minima condensazione TCLL (es 30°C).
Modulazione PID valvola VM per mantenimento temperatura TS2 al set point temperatura massima di scarico pozzo TS2HH (es 20°C).
In questo modo viene soddisfatta la richiesta di acqua refrigerata delle utenze fredde come normalmente avverrebbe con il chiller esistente, con modulazione della portata di fluido di smaltimento necessaria allo smaltimento del calore di condensazione. Contestualmente viene controllata la temperatura di restituzione del fluido di smaltimento, e minimizzata la quantità di fluido di smaltimento necessaria alla cessione del calore di condensazione.
Se la temperatura dell’accumulo caldo TA < (TA SET POINT – DIFFERENZIALE TA1), allora il sistema si porta in MODO B) PRIO FREDDO CALDO MODULANTE, descritto nel seguito.
MODO B) PRIO FREDDO CALDO MODULANTE Posizionamento valvole: V1 commutata su via AC ,V2 commutata su via AB, V3 commutata su via AC.
Il fluido caldo inviato dalla pompa P1 collegata al condensatore del chiller fluisce nella tubazione 1, valvola V2 commutata su via AB, tubazione 2, attraverso l'accumulo acqua calda dell’impianto, nel tubo 3 e 4, nella valvola V3 commutata su via AC, nel tubo 5 e 6, nello scambiatore S1 dove cede la quota parte di calore in eccedenza ( rispetto alle esigenze delle utenze calde ) al fluido di smaltimento, nei tubi 7 e 8, nella valvola di non ritorno VC1, nel tubo 9 e 10, per fare poi ritorno al condensatore del chiller. Il fluido di smaltimento fluisce nella tubazione 16; una parte variabile della portata viene avviata nella tubazione 17 , mediante apertura modulante della valvola VP, quindi nella tubazione 18, nello scambiatore S1 dove riceve calore dal fluido caldo proveniente dal condensatore del chiller, quindi nel tubo 19.
Una quota aggiuntiva di portata del fluido di smaltimento fluisce nella tubazione 20, mediante apertura modulante della valvola VM, quindi nella tubazione 21 e 22 dove si miscela con la portata proveniente dalla tubazione 19.
In questo modo viene controllata la temperatura di restituzione TS2 del fluido di smaltimento.
L’acqua refrigerata proveniente dall’evaporatore del chiller, spinta dalla pompa P2, fluisce nel tubo 12, valvola V1 commutata su via AC, tubo 24 e 15 e ritorna all’evaporatore del chiller senza nessun trattamento.
Il calore prodotto sul lato accumulo caldo dal Modulo Idronico Polivalente Modulante à ̈ quindi la sola parte del calore di condensazione recuperabile (disponibile in eccedenza) effettivamente richiesta dalle utenze calde in quel momento; l’esatta quota parte di potenza termica in esubero viene invece ceduta al fluido di smaltimento.
Contestualmente avvengono le seguenti regolazioni:
Modulazione PID valvola VP per mantenimento temperatura TC di mandata all’ accumulo caldo al set point TC SET POINT (es 50°C).
Modulazione PID valvola VM per mantenimento temperatura TS2 al set point temperatura massima di scarico pozzo TS2 HH (es 20°C).
Se la temperatura TR > TC SET POINT – DIFFERENZIALE TC il sistema si riporta al MODO A) SOLO FREDDO in quanto l’ accumulo di acqua calda à ̈ soddisfatto.
Se la temperatura dell'accumulo caldo TA < (TA SET POINT – DIFFERENZIALE TA2), allora il sistema si porta in MODO C) PRIO CALDO MODULANTE FREDDO, descritto nel seguito.
Se la temperatura di mandata del condensatore chiller TC > TCHH, allora il sistema si porta in MODO A) SOLO FREDDO, descritto nel seguito.
Se temperatura TC < TCLL viene progressivamente aperta la valvola V2 verso la via AC per mantenimento della temperatura limite di mandata del condensatore chiller TC pari al valore minimo TCLL.
MODO C) PRIO CALDO MODULANTE+ FREDDO Posizionamento valvole: V1 commutata su via AB ,V2 commutata su via AB, V3 commutata su via AB. Valvola VM chiusa.
In questa modalità il sistema può eventualmente comunicare al chiller un set point per l’acqua refrigerata inferiore al nominale per garantire scambio termico tra il ritorno impianto acqua refrigerata e l’acqua di falda mediante lo scambiatore S1, nel caso in cui la differenza tra il ritorno impianto acqua refrigerata ed il fluido di smaltimento non fosse sufficiente allo scambio dell’intera potenza termica richiesta.
Il fluido caldo inviato dalla pompa P1 collegata al condensatore del chiller fluisce nella tubazione 1, valvola V2 commutata su via AB, tubazione 2, attraverso l'accumulo acqua calda dell’impianto, nel tubo 3 e 4, nella valvola V3 commutata su via AB, nel tubo 23 e 10, per fare poi ritorno al condensatore del chiller.
Il fluido di smaltimento fluisce nella tubazione 16 e 17; quindi nella valvola VP con apertura modulante, nella tubazione 18, nello scambiatore S1 dove cede calore dal fluido freddo proveniente dall’impianto acqua refrigerata, quindi nel tubo 19 e 22 con ritorno alla restituzione fluido smaltimento senza ulteriori trattamenti (essendo il fluido a temperatura più bassa del suo arrivo non à ̈ necessario alcun controllo agli effetti delle normative cogenti) .
L’acqua refrigerata proveniente dal chiller alla temperatura t1, spinta dalla pompa P2, fluisce nel tubo 12, valvola V1 commutata su AB, tubi 13 e 6, quindi nello scambiatore S1 dove riceve calore dal fluido di smaltimento, che in condizioni di carico parziale deve trovarsi a temperatura superiore alla temperatura di ritorno dell’acqua refrigerata. Fluisce quindi nel tubo 7 e 14, valvola di non ritorno VC2, tubo 25 e 15, ritornando all’evaporatore del chiller con una temperatura t2 maggiore della temperatura t1 di ingresso nel modulo idronico polivalente. In questo modo il chiller viene indotto ad aumentare la resa frigorifera per mantenere la temperatura di mandata (o ritorno, indifferentemente) dell’ acqua refrigerata impostata nel sistema di regolazione proprietario dell’apparecchiatura.
Così facendo viene aumentata la produzione di acqua calda secondo richiesta delle utenze calde (richiesta che in questa modalità di funzionamento diventa superiore alla potenza termica già disponibile al condensatore come calore di recupero) .
Il calore prodotto dal Modulo Idronico Polivalente Modulante à ̈ quindi la somma del calore di condensazione disponibile come recupero, e della quota parte di calore prelevato dal fluido di smaltimento utilizzando il chiller come una pompa di calore, per la sola quota necessaria.
A questo scopo contestualmente avvengono queste regolazioni :
Modulazione PID (proporzionale, integrale e derivativa) della valvola VP per mantenimento TA SET POINT .
Se la temperatura dell’accumulo caldo TA > (TA SET POINT+ DIFFERENZIALE TA3), allora il sistema si porta in MODO B) PRIO FREDDO CALDO MODULANTE
Se la temperatura di mandata del condensatore chiller TC > TCHH, allora il sistema si porta in MODO A) SOLO FREDDO, descritto nel seguito.
Se temperatura TC < TCLL viene progressivamente aperta la valvola V2 verso la via AC per il mantenimento della temperatura limite di mandata del condensatore chiller TC pari al valore minimo TCLL.
UTILIZZO SU CHILLER CON PIU’ CONDENSATORI
I condensatori vengono in questo caso collegati in parallelo agli attacchi del modulo idronico polivalente.
UTILIZZO SU PIU’ CHILLER IN PARALLELO
Ogni chiller viene dotato di proprio modulo idronico polivalente, apposita regolazione provvede all’inserzione in cascata dei vari moduli idronici polivalenti per la chiamata sul lato caldo .
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.
UTILIZZO CON SET POINT ELEVATI DELL’ ACQUA REFRIGERATA
Nel caso di utilizzo con set point elevati dell’ acqua refrigerata , per esempio nel caso di impianti radianti , il sistema può essere comunque utilizzato modificando la configurazione impiantistica, riportata a titolo di esempio nella tavola “DISEGNO 2†, dove il Modulo Idronico Polivalente Modulante viene collegato in serie a valle dell’ evaporatore del CHILLER anziché a monte del medesimo. L’ impianto dell’ acqua refrigerata viene separato da un disconnettore idraulico e da un sistema di miscela della temperatura, consentendo al Modulo Idronico Polivalente Modulante di lavorare a temperature sufficientemente basse da consentire quando si rende necessario il prelievo di calore dal fluido di smaltimento.
NOTA: Nella tavola “DISEGNO 2†sono indicate a solo titolo di esempio e non limitativo dell’ applicazione, per meglio chiarire il principio di funzionamento, delle temperature ipotetiche dei fluidi, corrispondenti ad un possibile stato di funzionamento in modalità C) PRIO CALDO MODULANTE+ FREDDO.
In questa modalità il sistema può essere utilizzato anche per eseguire FREE COOLING nel caso in cui la richiesta di acqua calda sia nulla e le temperature lo consentano , come indicato a titolo di esempio nella tavola “DISEGNO 3†:
Posizionamento valvole: valvola V2 commutata su AC, valvola V3 commutata su AB; valvola V1 commutata su AB.
l’ acqua refrigerata in uscita dall’ evaporatore, a compressori spenti, fluisce nel tubo 12, valvola V1 commutata su AB, tubi 13 e 6, scambiatore S1 dove cede calore al fluido di smaltimento, tubo 7 e 14, valvola VC2, tubo 25 e 15, per poi tornare a temperatura ridotta al disconnettore idraulico e quindi all’ impianto.
contestualmente avvengono queste modulazioni mediante regolazioni PID (proporzionale, integrale e derivativa):
modulazione PID della valvola VP per mantenimento del set point temperatura di mandata acqua refrigerata.
Contestualmente avviene modulazione PID della valvola VM per mantenimento temperatura TS2 al set point temperatura massima di scarico pozzo TS2HH (es 20°C).
UTILIZZO CON BASSE TEMPERATURE SORGENTE GEOTERMICA ( ad esempio scambio con sonde geotermiche verticali od orizzontali a circuito chiuso, oppure con acqua di lago )
Nel caso di utilizzo del Modulo Idronico Polivalente Modulante con basse temperature della sorgente geotermica , il sistema può essere comunque utilizzato modificando la configurazione impiantistica, riportata a titolo di esempio nella tavola “DISEGNO 4†, dove il Modulo Idronico Polivalente Modulante viene collegato in serie a valle dell’ evaporatore anziché a monte del medesimo. L’ impianto dell’ acqua refrigerata viene separato da uno scambiatore di calore e da un sistema di miscela della temperatura, consentendo al Modulo Idronico Polivalente Modulante di lavorare a temperature sufficientemente basse da consentire quando necessario il prelievo di calore con la sorgente geotemica. Se necessario l’ acqua della circuitazione afferente al Modulo Idronico Polivalente Modulante può essere glicolata per utilizzo del chiller con temperature inferiori agli 0 °C, senza necessità di glicolare il lato impianto. Un esempio di questa configurazione à ̈ fornito nella tavola “DISEGNO 4†.
NOTA: Nella tavola “DISEGNO 42 sono indicate a solo titolo di esempio, non limitativo dell’ applicazione, per meglio chiarire il principio di funzionamento, delle temperature ipotetiche dei fluidi corrispondenti ad un possibile stato di funzionamento del sistema nella modalità C) PRIO CALDO MODULANTE FREDDO
UTILIZZO IN ABBINAMENTO CON UNITA’ POLIVALENTI CONDENSATE AD ARIA PER TRASFORMAZIONE DELLE MEDESIMI IN UNITA’ POLIVALENTI CON CONDENSAZIONE IBRIDA ARIA/ACQUA
Questo risultato si ottiene posizionando il circuito frigorifero dell’ apparecchiatura polivalente in modalità freddo recupero totale durante il funzionamento in abbinamento con il Modulo Idronico Polivalente Modulante con condensazione ad acqua. Durante il funzionamento con condensazione ad aria il modulo polivalente à ̈ posizionato convenientemente per mettere semplicemente in connessione la polivalente al lato caldo e freddo dell’ impianto come normalmente avviene, lasciando funzionare l’ apparecchiatura polivalente con la normale regolazione proprietaria.

Claims (3)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura che collegata ad un refrigeratore di liquido condensato ad acqua di tipo standard , interagendo con il medesimo renda disponibile acqua calda in modo contemporaneo od indipendente alla richiesta di acqua refrigerata, mediante uno scambiatore idronico posto in serie sul circuito acqua refrigerata a monte od a valle dell’evaporatore del refrigeratore , per incrementare la temperatura del fluido di ritorno o mandata dell’impianto acqua refrigerata mediante scambio con una sorgente geotermica, allo scopo di stimolare il refrigeratore di liquido medesimo alla produzione di maggiore potenza frigorifera e quindi maggiore potenza termica al condensatore, quando necessario.
  2. 2. Refrigeratori di liquido provvisti di uno scambiatore idronico posto in serie sul circuito acqua refrigerata a monte od a valle dell’evaporatore del refrigeratore , per incrementare la temperatura del fluido di ritorno o mandata dell’impianto acqua refrigerata mediante scambio con una sorgente geotermica, allo scopo di stimolare il refrigeratore di liquido medesimo alla produzione di maggiore potenza frigorifera e quindi maggiore potenza termica al condensatore, allo scopo di rendere disponibile acqua calda in modo contemporaneo od indipendente alla richiesta di acqua refrigerata.
  3. 3. Refrigeratori di liquido polivalenti provvisti di uno scambiatore idronico posto in serie sul circuito acqua refrigerata a monte od a valle dell’evaporatore del refrigeratore , per incrementare la temperatura del fluido di ritorno o mandata dell’impianto acqua refrigerata mediante scambio con una sorgente geotermica, allo scopo di stimolare il refrigeratore di liquido medesimo alla produzione di maggiore potenza frigorifera e quindi maggiore potenza termica al condensatore, allo scopo di rendere disponibile acqua calda in modo contemporaneo od indipendente alla richiesta di acqua refrigerata.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20004881U1 (de) * 2000-03-17 2001-07-26 Thermosoft Klimatechnik Gmbh Vorrichtung zur Temperierung von Gebäude-Innenräumen
JP2002031429A (ja) * 2000-07-19 2002-01-31 Tokyo Gas Co Ltd 複合冷暖房装置
US20100230071A1 (en) * 2009-08-12 2010-09-16 Hal Slater Geothermal Water Heater
DE102010010357A1 (de) * 2010-03-05 2011-09-08 Wärmetechnik Quedlinburg Klimabau GmbH Wärmepumpenanlage für Heiz- und Kühlzwecke
KR20120137743A (ko) * 2011-06-13 2012-12-24 (주)그린이엔티 냉난방시스템에서의 잉여열 활용장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20004881U1 (de) * 2000-03-17 2001-07-26 Thermosoft Klimatechnik Gmbh Vorrichtung zur Temperierung von Gebäude-Innenräumen
JP2002031429A (ja) * 2000-07-19 2002-01-31 Tokyo Gas Co Ltd 複合冷暖房装置
US20100230071A1 (en) * 2009-08-12 2010-09-16 Hal Slater Geothermal Water Heater
DE102010010357A1 (de) * 2010-03-05 2011-09-08 Wärmetechnik Quedlinburg Klimabau GmbH Wärmepumpenanlage für Heiz- und Kühlzwecke
KR20120137743A (ko) * 2011-06-13 2012-12-24 (주)그린이엔티 냉난방시스템에서의 잉여열 활용장치

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