Ristrutturazione del riscaldamento nella Hansaallee: un progetto multimilionario per la protezione del clima
Invece di sostituire le caldaie a gas naturale della rete di riscaldamento locale con altre nuove, nell'autunno del 2024 gli edifici di Hansaallee 128a - 146 (Francoforte sul Meno) sono stati convertiti in sistemi di riscaldamento a pompa di calore. Per garantire un funzionamento efficiente delle pompe di calore installate nei rispettivi scantinati, le cosiddette macchine eXergy generano le temperature più elevate per la produzione di acqua calda. La nuova soluzione combinata offre vantaggi per i residenti e per il clima: i costi di riscaldamento sono dimezzati e le emissioni locali di CO2 sono ridotte a zero.
L'incertezza dei prezzi del gas naturale, la dipendenza dalle importazioni e la protezione del clima: sono molte le ragioni a favore dell'abbandono del gas naturale. Sono stati fattori decisivi anche per l'ammodernamento del riscaldamento degli edifici da Hansaallee 128a a 146 a Francoforte sul Meno. Circa 20 anni dopo l'ultimo ammodernamento, l'associazione dei proprietari ha fatto chiudere la rete di riscaldamento locale e ha trasferito il riscaldamento delle 129 unità residenziali alle pompe di calore installate nei seminterrati dei nuovi edifici.
Costi energetici per il riscaldamento e l'acqua calda dimezzati
Questo è un motivo di soddisfazione per i residenti, poiché la sola sostituzione dell'impianto di riscaldamento a gas naturale non avrebbe comportato alcun risparmio e il passaggio a una rete di riscaldamento locale a bassa temperatura con una temperatura di mandata di 40 °C e riscaldatori interni per l'acqua calda avrebbe ridotto i costi di riscaldamento solo di 15 %. Il passaggio alla soluzione a pompa di calore ora implementata, invece, dimezza i costi di riscaldamento, riferisce Roberto Resch: „Invece di un totale di oltre 200.000 euro per il gas naturale, ora sono dovuti solo circa 100.000 euro all'anno per l'elettricità“, afferma l'amministratore delegato di Valo Immobilienmanagement Rhein Main GmbH (Francoforte sul Meno), che ha sostenuto il progetto.
Il risparmio è stato possibile grazie alla pianificazione ben ponderata della tecnologia di riscaldamento da parte dei progettisti specializzati in efficienza energetica IngKH (Eschborn). „Gli edifici degli anni “90 offrivano buone condizioni„, riferisce Manfred Reinl. “L'isolamento termico relativamente buono e il riscaldamento a pavimento rendono possibili basse temperature di mandata, mentre i locali del seminterrato con i punti di trasferimento del riscaldamento locale offrivano lo spazio sufficiente per installare le pompe di calore e gli accumulatori di calore". Poiché i centri di riscaldamento sono situati nelle case, le perdite di calore nella rete sono ormai storia: più di un decimo dell'energia si perdeva nella rete di riscaldamento.
Riscaldamento centrale con pompe di calore in ogni edificio
Reinl e il suo team hanno previsto pompe di calore aria-acqua con una potenza di 15 kW ciascuna per il riscaldamento. Nove di queste sono installate nel più grande degli edifici e tre in ciascuno degli otto condomini più piccoli. Questo garantisce la sicurezza durante i lavori di manutenzione e le riparazioni. Le unità esterne delle pompe di calore, montate sul tetto, sono abbastanza silenziose da non disturbare il sonno delle persone.
Il booster di calore alleggerisce la pompa di calore per il riscaldamento
Le pompe di calore funzionano al punto di funzionamento ideale, ovvero devono fornire solo una temperatura di mandata di circa 40 °C. Un'altra tecnologia fornisce i 65 °C abituali nei condomini per una fornitura e circolazione di acqua calda igienica: la macchina eXergy. Il eXergiemaschine è una pompa di calore acqua-acqua sviluppata da varmeco e dal suo partner svizzero BMS-Energietechnik. È adatta a temperature di sorgente e corse di temperatura più elevate - ideale per riscaldare il calore di 40 °C a 65 °C, poiché richiede solo un quinto dell'energia di cui avrebbe bisogno un riscaldatore elettrico a immersione per questa corsa di temperatura.
Divisione in due zone di temperatura
In ogni centrale termica sono installati due accumulatori di calore per disaccoppiare la fornitura e il consumo di calore. Uno di questi serve come riserva a bassa temperatura e accumula calore a circa 40 °C; viene caricato dalle pompe di calore per il riscaldamento e alimenta i circuiti di riscaldamento. Il secondo accumulo, quello ad alta temperatura, ha una temperatura superiore a 65 °C nella parte superiore. Questo bollitore viene caricato dalla macchina eXergy e alimenta i riscaldatori di acqua dolce, nei quali l'acqua potabile viene riscaldata in base alla richiesta secondo il principio del flusso passante. Gli scaldacqua mantengono una temperatura costante anche durante la circolazione dell'acqua calda.
La soluzione combinata garantisce una bolletta elettrica più bassa
Poiché il fabbisogno di acqua calda è inferiore a quello di riscaldamento, le macchine eXergy (eXm) hanno una potenza inferiore rispetto alle pompe di calore. Una eXm-Pro con una potenza termica di 20 kW è installata nella casa grande, mentre la eXm-compact da 5 kW montata a parete è sufficiente negli edifici più piccoli. Le macchine eXergy sono guidate dal calore: Si avviano quando la temperatura nella parte superiore del bollitore scende al di sotto del set point di 65 °C. „Poiché le macchine eXergy gestiscono l'aumento della temperatura fino a 65 °C con un COP di circa cinque e le pompe di calore funzionano al punto di funzionamento ideale, questa soluzione combinata funziona in modo molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a una soluzione con le sole pompe di calore per il riscaldamento“, riferisce Reinl. Il passaggio del sistema di riscaldamento dai combustibili fossili all'elettricità ha naturalmente aumentato la domanda di elettricità. Per garantire che i carichi di riscaldamento invernali potessero essere soddisfatti in modo affidabile, è stato necessario rinforzare gli allacciamenti domestici di tre edifici, mentre gli allacciamenti degli altri edifici avevano una sufficiente capacità di riserva.
La tecnologia più efficiente ha un prezzo. Per rinnovare la tecnologia del riscaldamento e dell'acqua calda sono stati necessari oltre 1,5 milioni di euro. „Circa due terzi dell'importo sono stati raccolti dall'associazione dei proprietari, mentre il resto è stato contribuito dall'Ufficio federale per l'economia e il controllo delle esportazioni (BAFA), in quanto la nuova soluzione a impatto climatico zero era ammissibile al finanziamento“, spiega Resch. Un progetto che vale milioni per la protezione del clima e per il riscaldamento sostenibile ed economico dei 129 appartamenti.
Come funziona la macchina eXergy
La macchina eXergy, sviluppata da varmeco e dal suo partner svizzero BMS-Energietechnik, rappresenta un'innovazione per il settore. Stratificazione ottimale della temperatura nel serbatoio tampone (accumulatore di riscaldamento). A questo scopo, all'interno dell'apparecchio funziona una pompa di calore acqua-acqua con una potenza termica nominale Qth da 3 a 40 kW), che è progettata per un'ampia escursione termica di circa 50 K nel bollitore tampone e funziona anche con temperature alla sorgente di 55 °C e oltre. Durante il funzionamento, la macchina eXergy preleva acqua dal centro del sistema di accumulo attraverso due circuiti. Un circuito alimenta l'acqua al condensatore della pompa di calore, dove viene riscaldata prima di entrare nella parte calda del bollitore. L'altro circuito passa attraverso l'evaporatore e immette l'acqua raffreddata nell'area inferiore del serbatoio freddo.
Il La macchina eXergy è nella Versione da 3 e 5 kW disponibile come apparecchio compatto a parete (vedi immagine) e nelle classi di potenza da 5 a 40 kW di potenza termica come apparecchio a pavimento. Attualmente è in fase di sviluppo una macchina eXergy ancora più grande, ad esempio per ospedali, condomini o uso commerciale.
