Nel nuovo progetto “LC R290 – Low Charge Heat Pump Solutions“, l’Istituto Fraunhofer per i sistemi di energia solare ISE intende sviluppare soluzioni di facile utilizzo che possano essere diffuse per sostituire i sistemi di riscaldamento a gas e a olio nelle case plurifamiliari esistenti. Un’area di interesse è rappresentata dai sistemi di riscaldamento in cui verranno utilizzate pompe di calore che si basano sul propano, refrigerante naturale e rispettoso del clima (R290). Per l’implementazione pratica e rapida dei sistemi a pompa di calore a propano, il Fraunhofer ISE ha fondato un consorzio di progetto con aziende del settore del riscaldamento e dell’edilizia residenziale.
«Abbiamo bisogno di soluzioni standardizzate di pompe di calore per l’industria abitativa per sostituire i sistemi di riscaldamento a gas e a olio per tutte le applicazioni. Il propano è diventato un refrigerante riconosciuto per l’industria delle pompe di calore ed è ora ampiamente utilizzato per le pompe di calore installate all’esterno. Ora abbiamo bisogno di soluzioni che possano essere facilmente implementate anche all’interno» spiega la dott.ssa Lena Schnabel, responsabile del Dipartimento di Tecnologie di Riscaldamento e Raffreddamento del Fraunhofer ISE. Il nuovo progetto congiunto con un budget di 7 milioni di euro, finanziato dal Ministero Federale Tedesco per gli Affari Economici e l’Azione per il Clima, mira a colmare questa lacuna.
Soluzioni per tre campi di applicazione
Sostenuto dalle industrie del riscaldamento e dell’edilizia, il Fraunhofer ISE mira a sviluppare soluzioni per i seguenti tre campi di applicazione delle pompe di calore: sistemi di riscaldamento indipendente, sistemi di riscaldamento centralizzati installati all’interno e pompe di calore esterne in classi di prestazioni più elevate.
Se le pompe di calore a base di propano devono essere utilizzate in sostituzione di impianti di riscaldamento a gas indipendenti o centralizzati a gas e a gasolio in cantina, è necessario osservare speciali requisiti di sicurezza per volumi di riempimento superiori a 150 grammi. Nel progetto “LC150”, il team del Fraunhofer ISE ha già dimostrato che è possibile ottenere una capacità di riscaldamento di 7-10 kilowatt con meno di 150 grammi di refrigerante propano. Questo risultato è la base per la loro implementazione in un concetto di riscaldamento a un piano, in cui anche lo stoccaggio e le fonti adatte sono in fase di sviluppo nell’ambito del progetto. Con il supporto dei produttori di pompe di calore e dell’industria edilizia si stanno sviluppando e dimostrando in laboratorio soluzioni per il collegamento ai sistemi idraulici e alle sorgenti, nonché controlli adeguati.
Per sostituire l’impianto di riscaldamento centrale situato nel seminterrato, verranno sviluppate pompe di calore con una capacità superiore. Anche in questo caso, i risultati del progetto “LC150” saranno utilizzati per trasferire la riduzione del refrigerante a capacità maggiori. Inoltre, saranno studiati concetti per l’interconnessione e il controllo di diverse pompe di calore e saranno identificati e testati concetti di sicurezza ampiamente implementabili.
Anche i sistemi a pompa di calore per esterni con capacità più elevate vengono ottimizzati, con particolare attenzione alla riduzione del refrigerante, allo sbrinamento ottimizzato e alla valutazione mediante test di sicurezza standardizzati. L’obiettivo è quello di poter implementare potenze maggiori con lo stesso ingombro e la stessa zona di sicurezza grazie alla riduzione del refrigerante e al miglioramento dello sbrinamento, facilitando così l’installazione di questi sistemi nelle aree urbane.
Piattaforma per una rapida conversione dal laboratorio alla fabbrica
Per lo sviluppo, Fraunhofer ISE ha scelto un progetto piattaforma accompagnato da un comitato consultivo. Ciò consente di ottenere soluzioni ampiamente supportate ad alta velocità. I produttori possono incorporare queste soluzioni nello sviluppo dei propri prodotti o continuare a lavorare in collaborazione. Le quantità di produzione più elevate che ne derivano offrono un significativo potenziale di riduzione dei costi e possono aprire ulteriori sinergie e aumentare la competitività dei produttori.
«Il progetto LC150 ha dimostrato che lavorare all’interno di una piattaforma fornisce una grande motivazione ai fornitori per eseguire i propri servizi e adattamenti specifici. Inoltre, il progetto offre ai partner opportunità di networking e consente di raggruppare le attività di standardizzazione e di preparazione al mercato, che spesso richiedono molto tempo e sono finanziariamente costose» spiega la dott.ssa Katharina Morawiez, responsabile del progetto. Le aziende partecipanti avranno accesso a tutti i risultati del progetto e delle misurazioni durante il periodo del progetto, nonché all’uso indiretto delle strutture di prova e dell’esperienza del Fraunhofer ISE nel trattare il propano. Idealmente, il vantaggio di sviluppo per i produttori partecipanti è garantito anche dai diritti di proprietà industriale (brevetti, modelli di utilità, protezione del design).
Poiché in questo progetto verranno sviluppate soluzioni di sistema, anche l’industria edilizia sarà coinvolta come partner. I produttori portano le loro condizioni limite e preferenze concrete direttamente nello sviluppo e partecipano alle soluzioni di sistema adattate. La comunicazione diretta tra diversi produttori di pompe di calore e l’industria dell’edilizia abitativa consente di sviluppare soluzioni in modo pratico e quindi di implementarle più rapidamente, accelerando così l’aumento complessivo del numero di unità.
