Determinazione delle procedure ottimali per il recupero termodinamico di calore dai locali umidi. Caso studio piano vasca di un centro sportivo natatorio coperto

In case of enhancement of plant systems, a new configuration of the thermal power system can lead to an increase in CO2 emissions into the environment and energy consumption if an optimal procedure for regulating and operating the various components of the system is not defined. This holds particularly true for swimming sports centers, where a huge amount of energy is required to generate the heat necessary to ensure comfort in the facilities and maintain the water temperature in the pools. To determine this procedure, which can be replicated in similar situations, the swimming sports center in the municipality of Arcore was chosen as a case study, which has recently undergone architectural and plant upgrading works. In particular, a cogenerator and a heat pump for recovering heat from the air extracted from the pool area were installed. Firstly, the new consumption profile was defined by analyzing the new thermal and electrical loads of the environments because the consumption history was no longer representative of the current situation after the works. Subsequently, it was found that reducing the internal temperature to 23°C during nighttime hours resulted in an overall consumption reduction of 9.3% compared to the initial state. Then, the minimum air flow rate to be introduced through the AHU (Air Handling Unit) was defined to ensure both internal loads were met and the minimum power to the finned recovery coil for the heat pump operation was guaranteed. The performance of the heat pump was then evaluated at different evaporation and condensation temperatures: at a condensation temperature of 40°C and an evaporation temperature of 8°C, an economic saving of 7% and a reduction in CO2 emissions of 19% were achieved. Finally, the combined operation of the cogenerator and the heat pump was analyzed, obtaining the optimal operating point through which it is possible to achieve a cost reduction of approximately €36,000 per year and a 30% reduction in CO2 emissions compared to what was expected in the case of non-optimization.

Nei casi di riqualificazione impiantistica, una nuova configurazione della centrale termica può condurre ad un aumento delle emissioni di CO2 in ambiente e dei consumi se non è definito una procedura ottimale di regolazione e funzionamento dei diversi componenti dell’impianto. Ciò è ancora più vero nel caso di centri sportivi natatori, per i quali è necessario un dispendio enorme di energia per generare il calore necessario sia a garantire il benessere negli ambienti e il mantenimento della temperatura dell’acqua delle vasche. Per determinare questa procedura, che sia replicabile in situazioni analoghe, si è scelto come caso studio il centro sportivo natatorio del comune di Arcore, che è stato sottoposto recentemente a opere di riqualificazione architettonica che impiantistica. In particolare, sono stati installati un cogeneratore e una pompa di calore per il recupero di calore dall’aria estratta dal piano vasca. Si è innanzitutto proceduto con la definizione del nuovo profilo dei consumi analizzando i nuovi carichi termici ed elettrici degli ambienti poiché lo storico dei consumi non era più rappresentativo della situazione attuale post lavori. Successivamente, si è verificato che l’attenuazione della temperatura interna a 23°C durante l’orario notturno comporti una riduzione complessiva dei consumi pari al 9,3% rispetto allo stato di partenza. Quindi, si è definita la portata dell’aria minima da immettere tramite l’UTA affinché venissero rispettati sia i carichi interni sia venisse garantita la potenza minima alla batteria alettata di recupero per il funzionamento della pompa di calore. Si sono poi valutate le prestazioni della pompa di calore a diverse temperature di evaporazione e condensazione: alla temperatura di condensazione pari a 40°C e di evaporazione di 8°C si ottiene un risparmio economico del 7% e una diminuzione delle emissioni di CO2 pari al 19%. Infine, si è analizzato il funzionamento combinato cogeneratore e pompa di calore ottenendo il punto di lavoro ottimale tramite il quale è possibile ottenere una diminuzione dei costi di circa 36.000 € annui e una riduzione delle emissioni di CO2 del 30% rispetto a quanto atteso in caso di non ottimizzazione.