L’installazione delle pompe di calore ad assorbimento è associata ad un sistema di accumulo termico ad acqua sotterranea formato da due pozzi distanti circa 80 metri che raggiungono uno strato sabbioso acquifero a circa 110 metri di profondità. Una serie di collettori solari raccolgono l’energia termica del sole durante il periodo estivo, forniscono l’acqua calda sanitaria al quartiere ed inviano il surplus di energia all’accumulo sotterraneo.
Durante l’inverno, l’energia accumulata viene recuperata attraverso l’uso delle pompe di calore ad assorbimento acqua/acqua GAHP GS, che ricevono il calore accumulato a bassa temperatura attraverso uno scambiatore e ne innalzano il livello termico per fornire agli appartamenti sia il riscaldamento sia l’acqua calda sanitaria. Il miglioramento dell’isolamento degli edifici e l’adeguamento delle superfici di scambio del sistema di distribuzione a radiatori, contribuiscono all’efficienza complessiva del sistema, rendendo possibili eccellenti risultati, con efficienze puntuali superiori al 150%.
Il consumo energetico medio di ogni utenza è passato da 1.930 m³ di gas annui, a 525 m³, con una riduzione di oltre il 70%!

Il sistema energetico di Benny Farm
Per quanto riguarda in particolare l’ambito energetico, vi si trovano installati diversi sistemi, che includono tecnologie solari, recuperi termici sia ad aria sia ad acqua, distribuzione con sistemi radianti, impianti geotermici.
Per 24 delle unità abitative sono state impiegate le pompe di calore ad assorbimento a gas Robur, le sole pompe di calore geotermiche che operano con il ciclo ad assorbimento acqua-ammoniaca alimentato a gas naturale, combinando i vantaggi del recupero di energia rinnovabile dal sottosuolo ai vantaggi dell’utilizzo del gas, senza bisogno di impegnare rilevanti potenze elettriche.

Le pompe di calore ad assorbimento geotermiche
Le pompe di calore ad assorbimento Robur utilizzate in questo progetto sono le GAHP Serie GS, adatte per applicazioni geotermiche. Il sistema geotermico, costituito da 5 pozzi verticali di 168 metri di profondità, è integrato in un più generale sistema di gestione delle acque che include il riutilizzo dell’acqua piovana ed il riciclo dei reflui.
Le pompe di calore ad assorbimento acqua-ammoniaca sono le uniche che consentono di fornire acqua calda fino a 60 °C, mantenendo efficienze molto elevate.
Grazie alle alte temperature di mandata, si è potuto mantenere il sistema originario di distribuzione di calore con caloriferi in ghisa, minimizzando il costo dell’intervento.
In condizionamento estivo, l’acqua refrigerata prodotta dalle macchine ad assorbimento Robur è invece utilizzata per la deumidificazione dell’aria.
Un costante monitoraggio dell’impianto per oltre un anno di funzionamento, ha mostrato l’efficacia e l’affidabilità della soluzione adottata, consentendo di recuperare energia dal sottosuolo con valori di efficienza stagionale superiori al 125%, che hanno portato agli utenti tangibili risparmi di gestione.

Il progetto
Il fabbricato è costituito da 12 unità immobiliari disposte su tre piani fuori terra e servite da due corpi scala. Progettualmente si sono coniugati gli aspetti estetici e tradizionali del territorio con le esigenze di risparmio energetico, puntando alla massima semplicità esecutiva
e al miglior rapporto prestazioni/costi.
Obiettivo dell’iniziativa immobiliare era dimostrare nel concreto la fattibilità e l’economia di esercizio di un edificio in latero-cemento
con fabbisogno energetico per il riscaldamento invernale di 12,4 kWh/m²a, dato sensibilmente inferiore a quello imposto dalle attuali normative.
L’idea che ha animato la progettazione dell’edificio è stata anche quella di verificare quanto già sperimentato in interventi unifamiliari di più modesta entità su di un complesso immobiliare di dimensioni considerevoli. In questa ottica è stata quindi progettata una struttura edilizia che utilizza le migliori tecnologie sul mercato sia per i materiali dell’involucro che per l’impiantistica. In particolare, nelle scelte operate, si è tenuto conto dei seguenti parametri:

• orientamento e posizione dell’edificio;
• forma e configurazione geometrica dei volumi;
• caratteristiche costruttive e dell’involucro;
• sistemi solari passivi per il guadagno termico;
• sistemi di ombreggiamento;
• materiali e tecnologie.

Queste scelte hanno permesso di ottenere la certificazione CasaClima Classe A, ottenendo anche la qualifica Gold, per quanto riguarda le emissioni in atmosfera.

• l’alto costo di realizzazione del campo geotermico;
• l’impossibilità tecnica di disporre di un impianto fotovoltaico a copertura del fabbisogno della pompa di calore.

Queste considerazioni sono emerse quando per il fabbisogno energetico della struttura e per la produzione di acqua calda sanitaria si è individuata la necessita di un generatore di circa 32-35 kW.

Motivi di esclusione dell’impianto fotovoltaico
Per erogare tale potenza termica, una pompa di calore con COP 4,5 necessita di circa 7,8 kWe di fornitura elettrica. Questo avrebbe comportato un consumo corrispondente a circa 13.000 kWh annui per il servizio di riscaldamento e produzione di ACS. Se si volesse compensare questo consumo con un impianto fotovoltaico, in funzione della località, occorrerebbe l’installazione di 12kWp di pannelli fotovoltaici orientati con esposizione a sud (Fonte: Joint Research
Center – Comunita Europea).
Da una stima di massima la superficie occupata sarebbe stata compresa tra i 100 e i 120 mq. Disporre di un area adatta allo scopo risultava tecnicamente impossibile e lo spazio disponibile a tetto (al netto del solare termico) non avrebbe comunque permesso di introdurre
un sistema fotovoltaico in grado di ridurre sufficientemente le emissioni
indotte dal parziale utilizzo di corrente elettrica da rete.

Motivi di esclusione dell’alternativa geotermica
Per una pompa di calore elettrica che permetta di erogare una potenza termica di 35 kW è generalmente necessario un campo geotermico composto da almeno 5 sonde verticali da 100 mt ciascuna.
Benché la versione geotermica della tecnologia ad assorbimento GAHP-GS Robur permetta di ridurre di circa il 40-50% la dimensione del
campo geotermico, si è optato comunque per la versione GAHP-AR Robur aria-acqua, che con un’efficienza comunque notevole garantiva il
miglior rapporto tra rendimento e investimento economico.

Soluzione adottata con pompa di calore aria-aqua ad assorbimento GAHP-AR Robur
Per il fabbisogno di riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria è stata quindi scelta una pompa di calore
aria-acqua GAHP-AR Robur da circa 35 kW termici alimentata a gas metano.
Questa tecnologia, a differenza delle tradizionali pompe di calore elettriche, risente poco delle variazioni di temperatura dell’aria esterna.
Tra un funzionamento a 7 °C e uno a -7 °C, la variazione di efficienza è compresa nel 15%. La soluzione scelta ha permesso di ottenere efficienze medie stagionali molto vicine a macchine di tipo geotermico, evitando l’investimento per la realizzazione delle sonde.

Sistema di produzione di acqua calda sanitaria
In inverno la pompa di calore carica un volano termico a servizio dell’impianto di riscaldamento e dell’impianto per la produzione di acqua
calda sanitaria. L’acqua calda sanitaria è prodotta tramite scambiatori di calore a piastre in prossimità delle utenze utilizzando il fluido caldo
immagazzinato nel volano termico. In estate un sistema di pannelli solari, dimensionato per essere autosufficiente per la produzione di acqua calda sanitaria, carica il medesimo volano termico. E’ possibile
prevedere che nel periodo notturno il sistema di controllo della pompa di calore inverta la modalità di funzionamento per caricare il volano termico in luogo dei pannelli solari.

Conclusioni
Nella tabella sono riportati costi indicativi e prestazioni per le diverse tecnologie adottabili; ne emerge che in questo caso la pompa di calore ad assorbimento è il sistema più efficiente ed economico.
Inoltre lasciando inalterato l’involucro, grazie alla pompa di calore ad assorbimento, si riduce ulteriormente il consumo di energia primaria a soli 9-10 kWh/mq, portando l’immobile nella massima classe energetica.

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