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Refrigeration units, their components and the geothermal heat pumps.
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Through the determination of changes to the traditional refrigeration cycle followed by the evolving fluids for applications to civil installations, the coefficients of performance and the second thermodynamics law efficiencies were compared, identifying the best compromise between the compared solutions.
The assessment took into account the coefficients of performance at partial loads for a correct estimate of the energy savings of multi-stage condensation and evaporation cycles.
For the design of the components of the refrigerating units, attention has been turned to:
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the advantages of using inverters in the management of the compressor, consisting in the its under dimensioning with respect to ordinary applications exploiting its wider operating range and its higher thermodynamic efficiency in particular conditions;
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the numerical study of the interaction with the ground of horizontal geothermal probes in different operating conditions starting from experimental data on an annual basis. In particular, the thermal performance of horizontal linear probes in trenches, slinky (spiral) probes and helical type probes were investigated. The results highlighted the size of the influence zone of the ground thermal field throughout the year, allowed to quantify their annual net impact, as well as to make a precise assessment of their potential for heat transfer with soil. Using complex calculation sheets and in consideration of variations in the performance of refrigeration compressors in real operating conditions at partial loads, the results of the thermal simulation calculations have been exploited to make predictions of operation in plants of different sizes. This allowed the assessment of the return on investment in different economic scenarios and, in any case, compared to traditional solutions.
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the evaluation of the real and possible advantages of the integration of geothermal and solar thermal systems for the production of hot water in small civil applications, following the regulatory requirements of the most recent Italian laws on energy saving.
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| Le macchine frigorifere, i loro componenti e le pompe di calore geotermiche |
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Tramite la determinazione di modifiche al ciclo frigorifero tradizionale per le applicazioni all'impiantistica civile, si è svolto uno studio comparativo sui coefficienti di prestazione e sui rendimenti di secondo principio individuando il migliore compromesso tra le soluzioni possibili. Le valutazioni hanno tenuto in considerazione le prestazioni ai carichi parziali per una corretta stima dei risparmi energetici di cicli a più stadi di condensazione e di evaporazione.
Per la progettazione dei componenti delle macchine frigorifere si è rivolta l'attenzione:
- ai vantaggi dell'utilizzo degli inverter nella gestione del compressore consistenti nel suo sotto-dimensionamento rispetto alle applicazioni ordinarie per il fatto che esso puà essere esercito in un più ampio campo di funzionamento e per il suo più elevato rendimento termodinamico in condizioni particolari;
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allo studio numerico dell'interazione con il terreno di sonde geotermiche orizzontali in diverse condizioni di utilizzo a partire da condizioni al contorno di origine sperimentale su base annuale. Si sono indagate in particolare le prestazioni termiche di sonde lineari orizzontali in trincea, sonde di tipo slinky (a spirale) e sonde di tipo elicoidale. I risultati hanno evidenziato le dimensioni della zona di influenza termica nel terreno durante tutto l'arco dell'anno, hanno consentito di quantificare il loro impatto netto annuale e di effettuare una valutazione precisa delle loro potenzialità di scambio. Tramite fogli di calcolo complessi e in considerazione delle variazioni delle prestazioni dei compressori frigoriferi nelle varie condizioni di esercizio ai carichi parziali, di origine commerciale, si sono sfruttati i risultati dei calcoli di simulazione producendo proiezioni di utilizzo in impianti di diversa taglia, che hanno consentito di valutare i tempi di ritorno economico degli investimenti sullo sfondo di diversi scenari economici e, comunque, in confronto alle soluzioni tradizionali.
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sulla valutazione dei vantaggi reali e possibili della integrazione di sistemi geotermici e solari termici per la produzione di acqua calda in piccole applicazioni civili, assecondando gli obblighi normativi delle più recenti disposizioni di legge in tema di risparmio energetico.
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