Il rendimento energetico degli impianti

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Uno dei problemi più frequenti in caso di scarso rendimento energetico di un edificio sono proprio gli impianti, che in caso di non ottimale funzionamento e progettazione, tendono a decrementare il rendimento medio stagionale favorendo quindi le perdite causate dalle inefficienze.  Queste cause sono da imputarsi prevalentemente alla scarsa efficienza dei singoli componenti e sono amplificate spesso da una cattiva gestione generale. Gli aspetti tecnologici e gestionali sono dunque importanti per valutare le tipologie di impianto e il loro rendimento.

Le soluzioni normalmente individuabili sono molteplici e vanno valutate singolarmente per comprenderne gli aspetti peculiari di ciascuna.E’ importante conoscere a fondo con l’aiuto di un tecnico specializzato le diverse possibilità e i rendimenti di ciascun impianto al fine di conseguire una progettazione e/o una valutazione accurata.

I generatori di calore ad alta efficienza venivano installati frequentemente negli edifici e avevano rendimenti che variavano molto in base alle condizioni di carico. Spesso nel nostro paese si tendeva a realizzare impianti decisamente sovradimensionati e questo ha portato e porta tuttora a dei rendimenti assolutamente inadeguati. In caso di sostituzione di un impianto di questo genere è necessario progettarlo in funzione del suo bacino di distribuzione in modo da migliorare le condizioni di funzionamento critico, ovvero nei giorni in cui l’apporto di riscaldamento è maggiormente richiesto (nei periodi caratterizzati da temperature esterne basse) e di funzionamento normale, quindi in condizioni climatiche più accettabili.

Le caldaie a condensazione

Le caldaie a condensazione sono un caso di generatori di calore ad alta efficienza che negli ultimi anni hanno avuto un notevole sviluppo e diffusione e si propongono attualmente come soluzioni standard per i nuovi edifici.

A differenza dei generatori convenzionali, il calore prodotto dalla combustione che viene ceduto al liquido che scorre nell’impianto tramite uno scambiatore di calore produce fumi di scarico che vengono in questo caso condotti in appositi scambiatori di calore che li raffreddano sotto i 100 gradi centigradi producendo vapore acqueo che restituisce una notevole quantità di energia.

La sostituzione di un generatore di calore tradizionale con una caldaia a condensazione consente di aumentare l’efficienza dell’impianto e ridurre i consumi energetici.

caldaia a condensazione

Schema caldaia a condensazione.

Pompa di calore ad aria a funzionamento elettrico

Un altro tipo di impianto è la pompa di calore ad aria a funzionamento elettrico. Le pompe di calore sono impianti di generazione che funzionano sulla base del ciclo termodinamico delle macchine frigorifere.

Tralasciando gli aspetti tecnici le pompe di calore elettriche dal punto di vista della produzione energetica rappresentano una ottima alternativa ai generatori di calore; gli elementi di criticità sono rappresentati dai rendimenti in caso di temperature esterne molto basse. In questo caso è frequente accoppiare ad una pompa di calore ad aria elettrica una caldaia a condensazione.

Pompe di calore geotermiche

Schema di funzionamento di una sonda geotermica.

Schema di funzionamento di una sonda geotermica verticale.

Esistono inoltre delle soluzioni che sfruttano le condizioni energetiche del terreno: sono denominate pompe di calore geotermiche.

Il terreno infatti contiene grandi quantità di energie disponibili che se ben sfruttate possono ridurre drasticamente i costumi di energia per il riscaldamento, la climatizzazione e la produzione di acqua calda sanitaria.

L’energia del terreno infatti è un energia di buona qualità che possiede caratteristiche decisamente favorevoli per la sua inerzia termica (anche a piccole profondità); questo consente durante l’estate di avere temperature più fresche dell’aria esterna e in inverno temperature più calde dell’aria esterna.

Saranno così migliorate le condizioni di scambio termico con l’ambiente e diminuiti i consumi energetici. Normalmente per sfruttare il calore presente nel sottosuolo si utilizzano delle sonde geotermiche, ovvero degli scambiatori di calore verticali con lunghezze variabili oppure delle serpentine posizionate a piccole profondità in posizione orizzontale. Questa è una soluzione molto interessante anche in relazione alle politiche di sostenibilità ambientale promosse da istituzioni e progettisti.

Pompe di calore ad acqua di falda

Una altra soluzione che permette l’interazione suolo-edificio-energia sono le pompe di calore ad acqua di falda, che prelevano direttamente dalle falde del sottosuolo quantità di energia utilizzate per l’approvvigionamento dell’edificio.

La disponibilità di una fonte energetica a temperatura praticamente sempre costante consente un rendimento dell’impianto mediamente elevato.

Le pompe di calore invece a gas rappresentano comunque una valida alternativa alla caldaia a condensazione in quanto la fonte energetica è sostanzialmente la stessa; i costi però sono più elevati ed è necessario predisporre uno spazio esterno all’edificio per l’installazione degli impianti.

Per ridurre i consumi

La scelta impiantistica è certamente rilevante ai fini del funzionamento ma è anche importante predisporre una rete distributiva efficiente per limitare le perdite e le dispersioni; è utile dunque lungo le reti predisporre un isolamento termico delle tubazioni che consente a una quantità maggiore di calore di raggiungere dalla centrale i terminali scaldanti. Negli edifici esistenti la coibentazione può essere realizzata in maniera piuttosto agevole nei tratti di tubazione a vista mentre è necessario un intervento piuttosto invasivo e complicato per raggiungere le tubazioni incassate.

Un’altra strategia certamente molto efficace per il contenimento dei consumi energetici è rappresentata dal controllo e la regolazione locale dei flussi attraverso un sistema termostatico o di zona. Attraverso questi dispositivi si riesce a effettuare un controllo locale e puntuale delle temperature interne e sfruttare in maniera ottimale gli apporti energetici esterni.

Esistono inoltre altri dispositivi per garantire una gestione autonoma anche in sistemi centralizzati attraverso sistemi denominati ripartitori di consumi energetici che consentono una contabilizzazione dei consumi e una ripartizione equa su base di procedure concordate.

Infine possiamo citare i dispositivi legati alla ventilazione meccanica controllata che consente un ricambio d’aria continua degli ambienti. Nel caso in cui questi dispositivi siano affiancati a dei recuperatori di calore è possibile recuperare gran parte del calore contenuto nell’aria estratta e di preriscaldare l’aria immessa.

In maniera approssimativa sono stati elencati alcuni sistemi di produzione energetica e di distribuzione presenti nei nostri edifici; nell’ambito della valutazione energetica è necessario conoscere gli impianti esistenti e valutare le condizioni di esercizio per predisporre soluzioni che vanno dalla sostituzione integrale del sistema, al miglioramento della rete distributiva, all’aggiunta di nuovi elementi. Nel caso di progettazione ex-novo l’edificio dovrà essere progettato accuratamente per limitare le dispersioni energetiche e rendere l’edificio energeticamente performante.

E’ necessario in relazione alla soluzione intrapresa sviluppare un un piano economico e realizzativo accurato per verificarne l’effettiva compatibilità con l’esistente, l’ambiente e le condizioni di sicurezza necessarie; questo consente una maggiore consapevolezza nell’intervento e una gestione maggiormente oculata che permette il corretto funzionamento dei diversi impianti durante il loro ciclo di vita.

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