Analisi tecnico economica di un investimento per l’installazione di un impianto di cogenerazione e di pompa di calore in un complesso universitario

L'aria esterna è una sorgente sempre disponibile in misura illimitata anche se non del tutto gratuita dato che di solito è necessario movimentarla tramite opportuni ventilatori, il limite maggiore è indubbiamente la variabilità della sua temperatura il cui calo riduce le prestazioni della pompa di calore proprio quando maggiore è il carico termico dell'edificio,così come si può vedere dal grafico dove è indicato in base alla temperatura esterna il carico richiesto dell’edificio e la potenza che riesco a sviluppare con la pompa di calore.E’ possibile individuare una temperatura di bilanciamento in cui la resa della pompa di calore coincide con il fabbisogno dell'edificio. Al di sopra di tale temperatura la potenza resa è eccedente e quindi la macchina deve parzializzare per adeguarsi alla richiesta. Viceversa al di sotto è necessario l'intervento di un altro generatore di calore per soddisfare l'intero carico. Ovviamente si può pensare di dimensionare la macchina tale che la posizione della temperatura di bilanciamento in prossimità o sotto al punto di minima temperatura esterna invernale prevista. Si rischia però così di installare una pompa di calore la cui potenza è utilizzata solo per brevi periodi all’anno, risulta allora difficile dimostrarne la convenienza economica. Occorre però ricordare che la taglia della macchina reversibile è il più delle volte determinata dalla esigenza di condizionamento estivo. Il punto di bilanciamento risulta così automaticamente determinato dalla potenza in riscaldamento conseguente alla potenza frigorifera installata. In base alle tariffe elettriche e del combustibile fossile usato dalla caldaia si individua un COP limite al di sotto del quale conviene utilizzare la caldaia invece della pompa di calore. Essendo che il COP dipende,per una fissata temperatura interna desiderata, dalla temperatura esterna ne risultera una temperatura esterna limite o temperatura di commutazione al di sotto del quale conviene appunto commutare la produzione termica dalla pompa di calore alla caldaia. Nelle pompe di calore che utilizzano, come sorgente fredda, l'aria esterna un ulteriore calo di resa dipende dalla necessità di sbrinamenti della batteria esterna. Infatti in tali macchine la formazione di ghiaccio sulla superficie esterna dell'evaporatore è normalmente inevitabile quando la temperatura di evaporazione scende sotto lo zero.