Generazioni di rete (1G–5G)
Le reti di teleriscaldamento e teleraffrescamento (DHC) sono raggruppate in generazioni sulla base delle loro temperature di esercizio. La generazione determina quali tipi di sorgente di calore siano fattibili, quanto calore le tubazioni disperdano durante il trasporto e quali apparecchiature necessitino gli edifici nelle loro sottostazioni. TESSA supporta la progettazione e la simulazione di reti di qualsiasi generazione, incluse le reti di anergia 5G.
Le cinque generazioni in sintesi
| Generazione | Temp. di mandata tipica | Note |
|---|---|---|
| 1G | ≥ 200 °C | Vapore; ora obsoleto; perdite di calore estremamente elevate |
| 2G | 90–120 °C | Acqua in pressione; diffuso nelle reti urbane più vecchie |
| 3G | 70–90 °C | Acqua calda; il teleriscaldamento più comune dell'attuale generazione |
| 4G | 30–70 °C | Bassa temperatura; adatto a edifici a basso consumo energetico e pompe di calore |
| 5G | 5–25 °C | Loop ambiente; gli edifici estraggono/immettono tramite pompe di calore |
Da 1G a 4G: distribuzione centralizzata del calore
Nelle reti dalla prima alla quarta generazione, il calore è prodotto centralmente e trasportato agli edifici. Il fluido è più caldo di quanto gli edifici necessitino, quindi il calore fluisce fuori dalla rete in ogni sottostazione. Il compromesso chiave è tra temperatura di mandata e perdita di calore:
- Temperatura di mandata più elevata → maggiore differenza di temperatura → tubazioni più piccole a parità di potenza, ma più calore disperso nel terreno per metro di tubazione.
- Temperatura di mandata più bassa → minori perdite nelle tubazioni, ma gli edifici potrebbero necessitare di interventi di riqualificazione (radiatori più grandi o riscaldamento a pavimento) per funzionare con la mandata più fredda, e le pompe di calore centrali diventano più efficienti.
Man mano che la temperatura di mandata scende da 3G a 4G, le pompe di calore centrali diventano più interessanti (COP più elevato a fronte di un salto termico minore), il solare termico e il calore di scarto diventano più facili da integrare e le perdite di calore diminuiscono significativamente.
5G: loop ambiente e reti di anergia
Le reti di quinta generazione operano all'incirca alla temperatura del terreno — abbastanza vicine da rendere trascurabili le perdite di calore delle tubazioni. Anziché trasportare il calore centralmente, la tubazione trasporta un potenziale termico: gli edifici con fabbisogno di riscaldamento estraggono calore dal loop tramite una pompa di calore; gli edifici con fabbisogno di raffrescamento cedono calore nello stesso loop.
Questo rende il raffrescamento una risorsa termica gratuita. Il calore di scarto proveniente dal raffrescamento (che altrimenti sarebbe ceduto all'aria) viene ridistribuito agli edifici che necessitano di riscaldamento. Nei quartieri a uso misto con carichi simultanei di riscaldamento e raffrescamento, il 5G può ridurre significativamente il consumo totale di energia primaria.
Principali implicazioni progettuali del 5G
- Ogni sottostazione di edificio necessita di una pompa di calore — la rete è troppo fredda per soddisfare direttamente il fabbisogno degli edifici. Questo sposta l'investimento dalla centrale energetica alle sottostazioni.
- Protezione antigelo — il fluido può scendere sotto gli 0 °C alla massima estrazione nei climi freddi, quindi si utilizza spesso una miscela di glicole.
- Bilancio termico — se il quartiere è a prevalenza di riscaldamento, l'estrazione dal loop raffredderà il terreno nel tempo e il COP delle pompe di calore diminuirà. Le sorgenti di rigenerazione (solare termico, dry cooler, calore di scarto) contribuiscono a mantenere la temperatura del terreno. Vedere Campi di sonde geotermiche.
- Modello di perdita di calore — TESSA imposta la perdita di calore delle tubazioni a zero per le reti in modalità raffrescamento e combinate, poiché le temperature di esercizio sono prossime a quella ambiente.
Scegliere una generazione in TESSA
La generazione di rete è determinata implicitamente dalle temperature di mandata e ritorno impostate nella configurazione del fluido di lavoro della rete, e dal tipo di sottostazione assegnato a ciascuna connessione di edificio:
- Temperatura di mandata ≥ 60 °C + sottostazioni con scambiatore di calore o dirette → rete di riscaldamento 3G/4G.
- Temperatura di mandata 10–20 °C + sottostazioni con pompa di calore booster → rete di anergia 5G.
TESSA non richiede di dichiarare un numero di generazione — la simulazione si adatta in base alle temperature e ai tipi di sottostazione configurati.
Prossimi passi
- Modello dati di reti e sorgenti di calore — fluido di lavoro, temperature di mandata/ritorno e tipi di sottostazione.
- Perdita di calore e simulazione — quando la perdita di calore viene calcolata e quando viene impostata a zero.
- Campi di sonde geotermiche — modellazione della temperatura del terreno per i loop di anergia 5G.