Analisi e monitoraggio di un impianto di solar cooling presso l'Idroscalo di Milano

1. POLITECNICO DI MILANO
Facoltà di Ingegneria Edile - Architettura
Corso di Laurea in Ingegneria dei Sistemi Edilizi
Anno Accademico 2011/2012
ANALISI E MONITORAGGIO
DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING
PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO
Relatore: Prof. Ing. Mario MOTTA
Correlatore: Ing. Marco CALDERONI
Tesi di Laurea di:
Riccardo BORSATTI Matr.770716

2. Premessa
Gleisdorf (AT)
Segrate (IT)
Barcelona (ES)
Pikermi (GR)
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

3. Sommario
Messa in
funzione, analisi e
Ottimizzazione
Impianto realizzato miglioramento del
dell’impianto
funzionamento del
sistema
Validazione del modello
Modello di TRNsys Processo di validazione
iniziale
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

4. Introduzione al solar cooling
D.M. 28/12/12 “Conto termico”
Il solar cooling…  Incentivazione nella produzione
di energia termica da fonti
rinnovabili (tra cui il solar cooling)
È una tecnologia che permette di produrre
acqua refrigerata partendo da una sorgente
calda (i collettori solari) attraverso delle  È una delle poche tecnologie
macchine termiche (ad assorbimento, RINNOVABILI per la
adsorbimento…) climatizzazione estiva
 I carichi di condizionamento e la
disponibilità di energia solare
coincidono
 Si riducono i picchi di potenza
 Elevati costi di investimento
 Consumi elettrici relativamente
alti
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

5. Descrizione impianto HighCombi dell’Idroscalo
Inverno
Estate
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

6. Ottimizzazione dell’impianto
 Verifica dei  Studio del software
collegamenti dei Siemens ACS Tool
sensori in ingresso al Modifiche al Modifiche al per correggere gli
PC sistema di sistema di errori della strategia
 Modifica delle monitoraggio controllo (sensori e set point)
impostazioni per in particolare su:
l’acquisizione dei dati - AWHP
(es.: “fondo-scala”) - WWHP
 Elaborazione foglio di - AS1
calcolo per analisi
 Isolamento del Tank  Collegamento del
B in estate perchè PC alla rete internet
caricato dal sistema della Provincia di
solare Milano tramite VPN
 Verifica della per il controllo da
presenza/assenza di Modifiche al remoto del sistema
glicole nel circuito Modifiche sistema  Collegamenti degli
solare all’impianto informatico apparecchi
 Sblocco WWHP Siemens al PC per
 Valutazione degli la gestione della
errori di misura strategia
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

7. Ottimizzazione dell’impianto: due esempi
Pompa di calore Acqua-Acqua (WWHP)
Valvole
Circuito
Pompe di circolazione
Problema
idraulico
Malfunzionamento WWHP Misuratore pressione
della pompa di calore
Sistema di
Set point Tin_Eva
controllo
Pompa di calore Aria-Acqua (AWHP)
AS1
Malfunzionamento Sistema di
Set point WWHP
della pompa di calore controllo
T_puffer
In particolare, in estate, la macchina si accendeva:
 Indipendentemente dalla AS1, con spreco di energia
 Fino a quando la temperatura del puffer non raggiungeva i 2°C!
Un errore simile era presente anche nel periodo invernale
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

8. Validazione modello TRNsys
Impianto installato Modello TRNsys
Inserimento dei file climatici (Tamb, Irradiazione)
Implementazione
dati di
monitoraggio Inserimento dei carichi termici reali (Qheat, Qcool)
Curve di prestazione delle macchine (AS1, AWHP, WWHP)
Verifica e modifica dei set point
Modifiche al Aggiunta delle perdite delle tubazioni (Type31) e modifica U dei serbatoi
Modello di
TRNsys Ottimizzazione della modellazione del collettore solare (e.g. IAM)
Ottimizzazioni varie
Estensione del modello su un anno per
Validazione del modello per estate
valutare il comportamento globale del
(agosto 2012) e inverno (novembre 2012)
sistema (es.: COP, consumi…)
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

10. Bilancio energetico Estate (Agosto 2012)
IEA-SHC Task38
 Errori di misura che provocano un errore nel bilancio energetico
 In prima analisi, l’errata misura "sembra" far lavorare meglio la AS1; in realtà copre circa il
60% del fabbisogno mensile
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

11. Bilancio energetico Inverno (Novembre 2012)
 Modificata la posizione dei sensori di T per chiudere il bilancio energetico per la WAHP
 La WWHP non ha funzionato, mentre il direct feeding ha coperto il 14% del carico totale
mensile
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

13. Conclusioni
L’impianto ad oggi è operativo
Impianto ottimizzato Elevate perdite agli accumuli
Forte dipendenza dagli errori di misura
Modello di TRNsys Simulazione del funzionamento annuale
validato Valutazioni su scenari alternativi e migliorativi
COPel in estate = 3.95
COPel WWHP = 4.53
COPth AS1 = 0.50
ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716

14. ANALISI E MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING PRESSO L’IDROSCALO DI MILANO Borsatti Riccardo matricola 770716