Analisi delle caratteristiche del clima invernale in Italia

Indice Analisi delle caratteristiche del clima invernale in Italia

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Temperature e umidità invernali di alcune città in Italia -Torino 5 -Novara 6 -Milano 7 -Brescia 8 -Mantova 9 -Verona 10 -Venezia 11 -Ferrara 12 -Modena 13 -Siena 14 Influenza di temperatura e umidità sulle prestazioni delle pompe di calore aria-acqua

15

La soluzione Baxi: un sistema ibrido integrato

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-Software Hybrid Wizard

19

1

Analisi delle caratteristiche del clima invernale in Italia L'Italia e' conosciuta come uno dei paesi con il clima più mite e gradevole. Ad una più approfondita analisi delle caratteristiche climatiche del nostro paese emerge come in verità ci siano delle differenze importanti dovute all'estensione geografica (soprattutto in latitudine) che, in certi casi associata all’altitudine di alcune località, portano a climi piuttosto rigidi.

Immagine da satellite dell'Italia settentrionale coperta da nebbia.

2

Una delle specificità climatiche più marcate riguarda l’andamento delle temperature e dell’umidità dell’aria. Al contrario di altri paesi europei, alcune zone geografiche italiane hanno molto spesso un clima invernale particolarmente freddo e umido per un periodo di tempo molto lungo, che normalmente inizia già alla fine del mese di ottobre e prosegue fino all’inizio di marzo.

7000

Numero di ore invernali

6000 5000 4000

61%

61%

3000

37%

2000

41%

52%

50%

VERONA

VENEZIA

56%

49%

37%

45%

1000 0 TORINO

NOVARA

MILANO

BRESCIA

MANTOVA

FERRARA

MODENA

SIENA

T ≤ 4 °C e UR ≥ 85%

Temperature orarie rilevate nei mesi di dicembre, gennaio, febbraio del periodo 2007-2010 (fonte: Meteo Italia srl, Arpa Emilia Romagna - Mantova, Venezia, Siena: fonte CTI - anno tipo climatico temperature orarie mesi di dicembre, gennaio, febbraio)

Nel grafico possiamo vedere come numerose città abbiano un elevato numero di ore invernali in cui le temperature sono particolarmente fredde (4°C o inferiore) e l’umidità relativa alta (85% o superiore).

E’ noto che tali condizioni sono spesso riscontrabili nel nord Italia e soprattutto in città della pianura padana, ma, come possiamo vedere nella tabella sottostante, il fenomeno della nebbia (combinazione di temperatura bassa e umidità alta) è riscontrabile in modo frequente anche in alcune città del centro e sud Italia.

Giorni di nebbia Torino

Milano

Piacenza

Brescia

Vicenza

Bologna

Frosinone

63

101

71

84

55

63

67

Medie periodo (1980-1999 in gg/anno)

3

Un’altra caratteristica geografica italiana, cioè i circa 7.500 km di coste marine, ha un’importante influenza sul tasso di umidità relativa delle città che si affacciano al mare. Nei periodi invernali la coincidenza di basse temperature e alti tassi di umidità porta quindi alla formazione frequente di nebbie.

Un esempio emblematico è la costa alto adriatica, dove nella maggioranza delle ore invernali l’umidità è statisticamente molto elevata: la stazione di rilevazione meteo ARPA del Lido di Volano ha contato il 61% delle ore invernali con umidità relativa maggiore all’85% (calcolata sul totale dati di umidità relativa orari dei mesi DicembreGennaio-Febbraio del periodo 2007-2010, fonte: ARPA Emilia Romagna)

Tassi di umidità relativa in città della costa adriatica Gen

Feb

Mar

Venezia

81%

77%

81%

Porto Tolle

81%

77%

81%

Ravenna

88%

83%

88%

Cervia

85%

80%

85%

Cesenatico

85%

80%

85%

Rimini

83%

80%

84%

Pesaro

83%

80%

84%

Fano

82%

81%

82%

Ancona

82%

81%

82%

Medie mensili ultimi 30 anni - fonte: il Meteo.it / dati storici 4

Considerando la specificità climatica italiana, di seguito riportiamo delle elaborazioni grafiche relative a temperature e umidità di alcune città italiane.

TORINO A Torino nel 71% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C Temperatura esterna

2000

Numero di ore invernali

1500

1000

500

0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Torino nel 44% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

Umidità relativa

2500

Numero di ore invernali

2000

1500

1000

500

0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: Meteo Italia srl - dati orari relativi al periodo Dicembre 2007-Febbraio 2010 (mesi dicembre, gennaio, febbraio) 5

NOVARA A Novara nel 74% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C Temperatura esterna

2000

Numero di ore invernali

1500

1000

500

0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Novara nel 48% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

2000

Umidità relativa

Numero di ore invernali

1500

1000

500

0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: Meteo Italia srl - dati orari relativi al periodo Dicembre 2007-Febbraio 2010 (mesi dicembre, gennaio, febbraio)

6

MILANO A Milano nel 65% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C Temperatura esterna

2500

Numero di ore invernali

2000

1500

1000

500

0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Milano nel 54% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

2000

Umidità relativa

Numero di ore invernali

1500

1000

500

0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: Meteo Italia srl - dati orari relativi al periodo Dicembre 2007-Febbraio 2010 (mesi dicembre, gennaio, febbraio)

7

BRESCIA A Brescia nel 66% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C

Temperatura esterna

2500

Numero di ore invernali

2000

1500

1000

500

0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Brescia nel 84% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

Umidità relativa

5000

Numero di ore invernali

4000

3000

2000

1000

0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: Meteo Italia srl - dati orari relativi al periodo Dicembre 2007-Febbraio 2010 (mesi dicembre, gennaio, febbraio)

8

MANTOVA A Mantova nel 70% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C

Temperatura esterna

800 700

Numero di ore invernali

600 500 400 300 200 100 0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Mantova nel 82% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

2000

Umidità relativa

Numero di ore invernali

1500

1000

500

0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: CTI (anno tipo climatico) - dati orari relativi ai mesi dicembre, gennaio, febbraio (totale ore considerate 2160)

9

VERONA A Verona nel 60% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C

Temperatura esterna

3000

Numero di ore invernali

2500

2000

1500

1000

500

0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Verona nel 77% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

Umidità relativa

4000 3500

Numero di ore invernali

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: Meteo Italia srl - dati orari relativi al periodo Dicembre 2007-Febbraio 2010 (mesi dicembre, gennaio, febbraio)

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VENEZIA A Venezia nel 76% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C Temperatura esterna

800 700

Numero di ore invernali

600 500 400 300 200 100 0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Venezia nel 60% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

1000

Umidità relativa

Numero di ore invernali

800

600

400

200

0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: CTI (anno tipo climatico) - dati orari relativi ai mesi dicembre, gennaio, febbraio (totale ore considerate 2160)

11

FERRARA A Ferrara nel 58% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C

Temperatura esterna

1000

Numero di ore invernali

800

600

400

200

0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Ferrara nel 49% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

Umidità relativa

800 700

Numero di ore invernali

600 500 400 300 200 100 0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: CTI (anno tipo climatico) - dati orari relativi ai mesi dicembre, gennaio, febbraio (totale ore considerate 2160)

12

MODENA A Modena nel 66% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C

Temperatura esterna

2500

Numero di ore invernali

2000

1500

1000

500

0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Modena nel 71% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

Umidità relativa

3500 3000

Numero di ore invernali

2500 2000 1500 1000 500 0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: Arpa Emilia Romagna (stazione di Albareto) - dati orari relativi al periodo Dicembre 2007-Febbraio 2010 (mesi dicembre, gennaio, febbraio)

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SIENA A Siena nel 51% delle ore invernali la temperatura è ≤ 4°C Temperatura esterna

1200

Numero di ore invernali

1000

800

600

400

200

0 -9 °C -8 °C -7 °C -6 °C -5 °C -4 °C -3 °C -2 °C -1 °C

0 °C

1 °C

2 °C

3 °C

4 °C > 4°C

A Siena nel 78% delle ore invernali l’umidità relativa è ≥ 85%

1500

Umidità relativa

Numero di ore invernali

1200

900

600

300

0 < 70%

70-75 %

75-80%

80-85%

85-90%

90-95%

95-100%

Fonte: CTI (anno tipo climatico) - dati orari relativi ai mesi dicembre, gennaio, febbraio (totale ore considerate 2160)

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Influenza di temperatura e umidità sulle prestazioni delle pompe di calore aria-acqua La pompa di calore è una tecnologia che negli ultimi anni sta riscuotendo un crescente interesse in molteplici applicazioni impiantistiche anche nel settore residenziale.

E’ risaputo che le prestazioni di una pompa di calore dipendono in modo consistente dalla temperatura della sorgente, quindi dell’aria esterna nel caso delle pompe di calore aria-acqua.

L’aria esterna è però soggetta a frequenti e continui cambiamenti di temperatura e umidità, che causano variazioni immediate sulle prestazioni delle pompa di calore, sia in termini di potenza resa che di efficienza.

Le pompe di calore aria-acqua sono infatti soggette alla necessità di effettuare l’inversione del ciclo frigorifero per effettuare lo sbrinamento della batteria evaporante esterna, a causa della formazione di brina.

Tale inversione di ciclo abbassa il rendimento totale della macchina in quanto viene spesa energia per riscaldare l’evaporatore invece che apportare calore all’acqua del circuito riscaldamento: la diminuzione di rendimento è tanto maggiore quanto più frequenti sono i cicli di sbrinamento.

Durante il funzionamento invernale si forma brina sulla superficie delle batterie evaporanti delle pompe di calore qualora si verifichino simultaneamente due condizioni: -diminuzione dell’umidità assoluta dell’aria tra ingresso ed uscita della batteria evaporante a causa del deposito sulla superficie della condensa prodotta; 15

-temperatura superficiale della batteria evaporante uguale o inferiore a 0°C. Per valori di umidità relativa sopra il 50% la temperatura dell’evaporatore si trova verosimilmente sotto la temperatura di rugiada e ciò provoca condensazione: in queste condizioni la temperatura dell’evaporatore può essere più alta, a parità di scambio termico, grazie al contributo del calore latente di condensazione e ciò migliora il COP che aumenta con maggiori temperature di evaporazione.

COP con sbrinamento

COP UR 90% COP UR 70% COP UR 50%

4

COP

3,5 3 2,5

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Temperatura esterna (°C)

Questo fenomeno fa si che maggiore è l’umidità relativa migliore è il COP fino a che la temperatura dell’evaporatore non scende sotto 0°C provocando la trasformazione della condensa in brina che in breve peggiora lo scambio termico dell’evaporatore e innesca i cicli di sbrinamento. Da quel punto in poi la maggiore umidità peggiora il COP a causa della maggiore necessità di cicli di sbrinamento. La figura sopra riportata mostra l’andamento del COP in funzione della temperatura e dell’umidità relativa dell’aria esterna: è visibile un andamento a gradino in corrispondenza della temperatura in cui si innescano i cicli di sbrinamento.

Per quanto esposto sopra, il COP è tanto più alto quanto maggiore è l’umidità dell’aria prima dell’innesco dello sbrinamento, tanto più basso quanto più è alta l’umidità dell’aria quando si innescano i cicli di sbrinamento.

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Al di sotto del 50% di umidità relativa i cicli di sbrinamento non si innescano mai in quanto la temperatura di rugiada è troppo bassa.

Da quanto sopra descritto, possiamo riassumere che la pompa di calore è sicuramente una tecnologia molto efficiente con temperature dell’aria esterna medio-alte e alti livelli di umidità relativa: grazie infatti alla combinazione di questi due fattori, la pompa di calore beneficia del calore latente di condensazione.

Invece, in situazioni di temperature dell’aria esterna medio-basse e alti livelli di umidità relativa il rendimento della pompa di calore decade molto velocemente fino a rendere questa tecnologia non conveniente in termini sia economici che energetici.

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La soluzione Baxi: un sistema ibrido integrato Considerando le caratteristiche della pompa di calore e la dipendenza del suo rendimento dalle condizioni della temperatura e dell’umidità dell’aria esterna, Baxi propone il concetto di sistema ibrido integrato, quindi l’integrazione intelligente di tecnologie funzionanti con fonti rinnovabili (come l’aria esterna della pompa di calore) con tecnologie quali la caldaia a condensazione a gas, il cui rendimento rimane costante e non dipendente dalle condizioni ambientali esterne (temperatura, umidità, irraggiamento).

La proposta Baxi di sistemi ibridi integrati si compone di soluzioni in grado di garantire elevati rendimenti che permettono inoltre di raggiungere le migliori classi energetiche per il massimo valore dell’immobile. L’obiettivo del valore dell’immobile è oggi diventato la chiave per una progettazione sia dell’involucro che dell’impianto in termini di massimi risultati ottenibili come classe energetica dell’edificio. La specificità climatica italiana impone un approccio di progettazione dell’edificio coerente quindi non solo considerando le massime prestazioni invernali raggiungibili con alti investimenti nell’isolamento dell’involucro.

La soluzione Baxi, proprio perché fa lavorare diverse tecnologie / fonti energetiche in base alla situazione meteo-climatica esterna, è in grado di sopperire alle criticità climatiche che si presentano e risulta quindi particolarmente adatta per l’Italia dove tipicamente il periodo invernale si presenta freddo e umido.

Il sistema ibrido integrato Baxi inoltre garantisce significative riduzioni delle emissioni rispetto alle migliori soluzioni attualmente esistenti nel mercato (a parità di performance erogate). L’offerta Baxi di sistemi ibribi integrati si concretizza nelle seguenti soluzioni: • Luna Platinum CSI: questa soluzione nasce dall’integrazione di diverse tecnologie (solare termico, pompa di calore aria/acqua, caldaia a gas a condensazione) in un unico prodotto monoblocco dalle dimensioni compatte. Al suo interno, la CSI contiene un serbatoio di accumulo di acqua primaria che beneficia di tutti gli apporti gratuiti da fonti rinnovabili, anche per la produzione di acqua calda per il riscaldamento.

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Grazie ad una gestione elettronica altamente sofisticata e ad un continuo monitoraggio dei fattori climatici esterni, il sistema è in grado di verificare puntualmente l’apporto di energia rinnovabile e il rendimento della stessa. Nel caso di avverse condizioni di temperatura esterna dell’aria e di gradi di umidità critici o in mancanza di irraggiamento solare, il sistema fa intervenire la caldaia a gas a condensazione in quanto in queste condizioni meteo-climatiche risulta più efficiente e meno inquinante. Luna Platinum CSI soddisfa inoltre le necessità di climatizzazione sia invernale che estiva, oltre che alla produzione di acqua calda sanitaria.

• Sistemi PCIB: questi sistemi integrano una o più caldaie a condensazione (Luna Platinum o Luna Duotec MP) con una o più pompe di calore aria/acqua reversibili, con un ulteriore eventuale integrazione del solare termico o di un'altra fonte energetica (termo camino, caldaia a legna, etc). Il sistema è gestito elettronicamente da un centralina elettronica di sistema (System Manager) fornito con i pacchetti PCIB. Grazie alla presenza di una pompa di calore reversibile, il sistema produce acqua refrigerata per il raffrescamento estivo (accumulo puffer da 100 lt in acciaio inox fornito con i pacchetti).

Software Hybrid Wizard Hybrid Wizard è il nuovo, ed inedito in Italia, software di computo e simulazione del funzionamento di un sistema ibrido. Dati in input alcuni dati relativi all’edificio su cui si desidera installare il sistema, la localizzazione geografica e l’anno di costruzione (tipologia di involucro edilizio), Hybrid Wizard permette di valutare il rendimento di un sistema ibrido simulando le ore in un intero anno solare e valutando il coefficiente di prestazione medio stagionale reale nell’uso in sanitario e riscaldamento. Il database su cui si basa il software include le informazioni su irraggiamento solare, temperatura e umidità dell'aria esterna relative alla specifica località di installazione del sistema. Il software permetterà di valutare le prestazioni dell’impianto sia graficamente che con tabelle di comparazione rispetto ad altri generatori e sistemi.

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Solare?

Geotermica?

Eolica?

Elettrica?

Solare?

Termica?

Geotermica?

Idrica?

Solare?

Termica?

Elettrica?

Termica?

Idrica?

Eolica?

Termica?

Idrica?

Solare?

Geotermica?

Elettrica?

Eolica?

Solare?

Eolica?

Elettrica?

Idrica?

Geotermica?

Solare?

Termica?

Eolica?

Geotermica?

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