Modellazione, simulazione dinamica e ottimizzazione di un unità di trattamento aria DEC accoppiata a una pompa di calore ad assorbimento acqua ammoniaca alimentata a gas

Lo scopo della seguente tesi è quello di modellare e giungere all’ottimizzazione energetica, attraverso una serie di simulazioni in regime dinamico su un periodo temporale annuale svolte col software TRNSYS 16, di un unità trattamento aria DEC (Desiccant Evaporative Cooling) accoppiata ad una pompa di calore ad assorbimento acqua-ammoniaca alimentata a gas. Questo sistema verrà chiamato con l’acronimo DeGAss. I suoi punti di forza sono la possibilità di ottenere un ciclo di deumidificazione energeticamente più efficiente e di sfruttare il calore contenuto nell’aria di espulsione per la produzione di acqua calda per la stagione invernale. L’impianto descritto è stato confrontato con un’unità di trattamento aria di riferimento che fosse in grado di garantire le stesse condizioni del flusso d’aria d’immissione, considerando l’odierno stato dell’arte del settore. Attualmente il sistema più utilizzato prevede un processo di deumidificazione con raffreddamento e post-riscaldamento ed è dotato di pompa di calore elettrica aria-acqua. Attraverso la modifica e la combinazione di vari parametri, si è giunti a formulare una versione ottimizzata del sistema DeGAss che, rispetto al sistema di riferimento, permette un risparmio di energia primaria del 25%. Nella modellazione del sistema si sono rese necessarie alcune impostazioni per il corretto funzionamento, come: l’utilizzo di un accumulo caldo, la modulazione della temperatura di mandata lato evaporatore e l’apertura quasi totale del by-pass sulla mandata del recuperatore. Un’ulteriore valutazione riguarda la possibilità di adattare l’impianto a diverse esigenze dell’utenza. In generale, sempre prendendo come riferimento l’UTA tradizionale, aumentando l’umidità d’immissione estiva i risparmi rimangono attorno al 26%. Aumentando la temperatura, il risparmio aumenta notevolmente fino al 34%. Un’ultima valutazione riguarda il vantaggio economico: a fronte di un investimento iniziale confrontabile con quello del sistema tradizionale, si ottiene un risparmio sul costo di gestione del 25%. I vantaggi principali sono l’utilizzo di fonti rinnovabili (decreto legislativo 28/2011) e il basso consumo di energia elettrica a favore di gas metano. In questo modo il sistema riduce i sovraccarichi estivi sulla rete elettrica e bilancia l’uso della rete del gas per il riscaldamento invernale dove utilizzata. Dal mio studio emergono aspetti cruciali del sistema, come la necessità di un’accurata progettazione e della realizzazione di un sistema di controllo adeguato.