Impianti Clima - Numero 11 - Anno 2012 by Impianti Clima

DICEMBRE GENNAIO 2013

clima

impianti Il media digitale per lâ&#x20AC;&#x2122;HVAC

numero

Il rischio bioclimatico invernale La corrosione e le batterie a micro-canali

Pompe di calore e refrigeratori ad assorbimento acqua e ammoniaca

r cgr oupai r condi t i oni ng

RCGROUPS. p. A•Vi aRoma,5•27010Val l eSal i mbene( PV) ,I t al y•www. r cgr oup. i t•i nf o@r cgr oup. i t•T el .+39( 0)382433811•Fax+39( 0)382587148

IL SEGNAVENTO

Efficienza energetica o rinnovabili L

e recenti polemiche scatenate sull’utilizzo di ingenti incentivi per il fotovoltaico e in generale sulle rinnovabili porta di attualità, come se peraltro non lo fosse sempre, quella di poter disegnare per il futuro del nostro paese una strategia energetica nazionale che ci permetta di uscire dalla stretta dipendenza dagli idrocarburi, di cui siamo importatori netti, e al contempo assicuri una diminuzione dei valori di emissioni dell’anidride carbonica nei termini prefissati, il tutto ovviamente garantendo un prezzo finale dell’energia competitivo almeno per gli standard europei. Fatta dunque salva la necessità di cercare di sostituire il più possibile con fonti rinnovabili la dipendenza dagli idrocarburi, per rimanere in ambiti compatibili con l’economia e la competitività del sistema produttivo diviene necessario adoperarsi anche attraverso un consistente aumento dell’efficienza energetica del comparto edilizio e dei relativi impianti ad esso asserviti. Il parco degli edifici presenti sul nostro territorio consuma più di un terzo (48 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio, Mtep) del consumo energetico totale (133 Mtep), ma soprattutto emette una quantità di 96 Mton di CO2, pari a circa il 20% di tutto il comparto abitativo dell’Unione Europea. Il nuovo Piano d’Azione per l’Efficienza Energetica (PAEE) presentato nel luglio 2011 ha posto come obbiettivo il risparmio di 16 Mtep entro il 2020, ma una stima

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dell’ Energy& Strategy Group indica in circa 44 Mtep il possibile risparmio teorico da qui al 2016, lasciando cosi spazio a notevoli margini di miglioramento degli obiettivi prefissati. Di questo potenziale di risparmio, rilevanti parti sono attribuite alla caldaie a condensazione e a biomasse, alla pompe di calore e alla building automation. Dalle medesime proiezioni si osserva come gli interventi di efficienza energetica consentano un riduzione delle emissioni di anidride carbonica dalle due alle quattro volte migliori della stima più favorevole per il solare fotovoltaico. Certo non si vuole qui portare a scegliere tra le due alternative, rinnovabili o di efficienza energetica, essendo tra loro essenzialmente complementari, ma viceversa spostare l’attenzione sulla grande opportunità che viene offerta, anche grazie alla nuova attenzione del legislatore, per lo sviluppo e l’innovazione di soluzioni tecnologiche indirizzate ad aumentare l’efficienza energetica dei nostri edifici, che a differenza dei prodotti fotovoltaici interamente legati alla politica di produzione della repubblica cinese, possono ritornare in gran parte a beneficio della nostra industria, riportando al centro del mercato l’intelligenza e la capacità imprenditoriale italiana. Luca Ferrari Marketing Advisor

DICEMBRE 2012

Contenuti Il rischio bioclimatico invernale

N. 11 - Dicembre/Gennaio 2013

La corrosione e le batterie a micro-canali

Pompe di calore e refrigeratori ad assorbimento acqua e ammoniaca

Danish bank Nykredit’s Headquarters in Copenhagen

Efficienza della ventilazione

La denominazione generica di Indoor Air Quality (IAQ) per definire le condizioni di salubrità all’interno degli edifici non residenziali spesso non restituisce in modo completo la realtà delle situazioni che si producono. Uno dei fattori responsabili di questa distonia è il valore, non sempre sufficientemente approfondito, dell’efficienza di ventilazione, visto anche come conseguenza diretta dei ricambi d’aria esterna.

Il rischio bioclimatico invernale

18 Tra le conseguenze del riscaldamento globale, si osserva un progressivo aumento nella frequenza di inverni miti, seguiti da primavere precoci e da estati torride. Un andamento accompagnato da un maggior numero di giornate caratterizzate da temperature che si differenziano fortemente dalla media stagionale e da eventi atmosferici violenti. Tutto ciò influisce sullo stato della nostra salute, attraverso vari meccanismi d’azione.

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La corrosione e le batterie a microcanali

24 I compressori volumetrici rotativi, sia scroll, sia a vite, evidenziano prerogative interessanti nelle applicazioni su apparecchiature di refrigerazione dellâ&#x20AC;&#x2122;acqua condensate ad aria o ad acqua. La loro efficienza / convenienza dipende spesso dalla capacitĂ complessiva e dalla tipologia di riduzione del carico frigorifero richieste dai refrigeratori.

La tecnologia della pompe di calore e dei refrigeretoria ad assorbimento con ciclo acqua-ammoniaca

I refrigeratori e le pompe di calore ad assorbimento costituiscono una categoria a se stante di apparecchiature per la climatizzazione e sono per tipologia tecnologica in alternativa alle macchine frigorifere a compressione di vapore azionate elettricamente.

Rubriche 6. Monitor

36. Linea Calda

17. Globetrotter

37. Il minimalista

23. Il Graffio

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MONITOR IMPIANTI CLIMA E’ SOCIAL SEGUICI SU:

accredito certificatori regione lombardia La Delibera IX/4416, approvata dalla Giunta Regionale della Lombardia il 21 novembre scorso, consente l’accreditamento nell’elenco dei certificatori anche ai laureati in Scienze e tecniche dell’edilizia, Scienze e tecnologie fisiche, Scienze geologiche, Fisica, Pianificazione territoriale e urbanistica, Scienze della natura, Scienze e tecnologie geologiche. Inoltre, non sarà più richiesta l’abilitazione all’esercizio della professione tra i requisiti per l’esercizio dell’attività di certificatore energetico. Resta fermo l’obbligo di frequentare un corso di formazione che, per durata e contenuti, sia stato ritenuto idoneo da Cestec. Per i corsi iniziati dopo il 1° ottobre 2013 scatterà l’obbligo di sostenere l’esame conclusivo presso il Cestec e e non presso l’ente formatore. Sarà inoltre obbligatorio

l’aggiornamento quinquennale per i certificatori accreditati, pena la loro cancellazione dall’elenco. I dipendenti comunali accreditati come cer-

tificatori potranno svolgere l’attività di certificazione anche su edifici ubicati nel Comune nel quale prestano servizio. Relativamente alle procedure, viene introdotta la possibilità di autodichiarare l’esclusione dall’obbligo di allegazione dell’Attestato di Certificazione Energetica (ACE) negli atti di compravendita e locazione. Sarà cioè possibile dimostrare, anche con autocertificazione, che il proprio immobile non necessita della relazione di un tecnico perché privo di impianto termico. In questo caso, nell’atto di compravendita non dovrà essere esibita la relazione del tecnico, ma solo l’autocertificazione. L’accesso alle informazioni contenute nel Catasto Energetico Edifici Regionale sarà aperto a tutti i cittadini.

criteri contenimento consumo energia È stato pubblicato sul Bollettino regionale della Liguria il Regolamento 6 del 13 novembre 2012 che definisce i criteri per il contenimento dei consumi di energia degli edifici, la metodologia di calcolo della prestazione energetica, i requisiti minimi e le le modalità per la redazione e il rilascio dell’attestato di prestazione energetica. Il Regolamento attua l’articolo 29 della Lr 22/2007 in materia di energia, come modificata dalla Lr 23/2012 per recepire la Direttiva 2010/31/Ue

relativa alla prestazione energetica nell’edilizia. In sintesi

definisce: definisce: - i criteri per il contenimento dei consumi di energia; - la metodologia di calcolo della prestazione energetica

degli edifici; - i requisiti minimi e le prescrizioni specifiche per gli edifici o le unità immobiliari, anche con riferimento all’uso di fonti rinnovabili; - i criteri e le modalità per la redazione e il rilascio dell’attestato; - le modalità per il versamento del contributo; - le modalità di svolgimento delle verifiche a campione; - ulteriori casi di ristrutturazione parziale dell’edificio; - ulteriori casi di esonero dall’obbligo dell’attestato.

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IN VIGORE DIRETTIVA EFFICIENZA ENERGETICA È stata pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale dell’Unione europea ed è entreta in vigore il 5 dicembre la Direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica. La nuova Direttiva impone agli Stati di fissare obiettivi indicativi nazionali per il 2020 e introduce misure giuridicamente vincolanti per favorire un uso più efficiente dell’energia in tutte le fasi della catena energetica, dalla trasformazione alla distribuzione per il consumo finale. Inoltre gli stati dovranno incentivare la diffusione di contatori “intelligenti” che misurino il consumo effettivo e forniscano informazioni sul reale tempo d’uso del riscaldamento, del raffrescamento e, in generale, dell’energia. Tutti i nuovi contatori installati dovranno essere di questo tipo. E nei condomini e negli edifici polifunzionali con impianti centralizzati o con teleriscaldamento dovranno essere installati, entro il 31 dicembre 2016, anche i contatori individuali per misurare il consumo di acqua calda per ciascuna unità. Il testo integrale della direttiva è scaricabile direttamente al sito: http://eur-lex.europa.eu/it/index.htm

NUOVO SITO WILO

Con il motto "più facile navigare, più facile trovare", Wilo SE, ha completamente rilanciato il suo sito web declinandolo localmente nei paesi di riferimento. Nuovi focus tematici e aree specifiche dedicate a prodotti e applicazioni, assistenza tecnica e formazione, progettazione e analisi, danno il benvenuto ai visitatori con una home page che li proietta immediatamente nel mondo Wilo SE. Il nuovo sito punta molto sull’informazione e sulla formazione professionale per dare agli esperti del settore idrotermosanitario tutti gli elementi per svolgere al meglio il loro lavoro. www.wilo.it

Obbligo etichettatura per i condizionatori dell’aria e dei ventilatori Entrano in vigore il primo gennaio 2013 i nuovi requisiti di efficienza energetica minima e di consumo massimo di energia per i condizionatori d'aria come dettati dal Regolamento (UE) n. 206/2012. Dal primo gennaio dell'anno successivo entreranno invece in vigore ulteriori criteri e valori, piu' restrittivi in termini di efficienza energetica minima e consumi massimi di energia. L’'etichettatura sarà obbligatoria anche per i condizionatori d'aria con una potenza refrigerante minore o uguale a 12 kW (kilowatt), alimentati dalla rete elettrica, nell’etichetta sarà possibile conoscere le principali caratteristiche tecniche, le prestazioni e il consumo di energia di ciascun modello. Copia del Regolamento è disponibile al seguente link: http://eur-lex.europa.eu

nomine in Zehnder group Paolo Masetti è il nuovo responsabile delle attività in Italia di Zehnder Group in Italia con i marchi Zehnder, Nest, Zehnder Tecnosystems e il marchio design Runtal.

AGGIORNAMENTO NORME EC 1-2012 UNI 11444:2012 Acustica in edilizia - Classificazione acustica delle unità immobiliari - Linee guida per la selezione delle unità immobiliari in edifici con caratteristiche non seriali UNI EN 14597:2012 Termostati per il controllo e la limitazione della temperatura di sistemi di generazione di calore EC 1-2012 UNI/TS 11445:2012 Impianti per la raccolta e utilizzo dell’acqua piovana per usi diversi dal consumo umano - Progettazione, installazione e manutenzione

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acquisiZione in casa trox

TROX ha acquisito la divisione ventilazione industriale di TLT-Turbo GmbH, società del gruppo Siemens AG con sede a Bad Hersfeld, assorbendo anche i 170 dipendenti presenti. Le altre divisioni, con un organico composto da 330 unità, rimarranno invece all'interno del gruppo Siemens come TLT-Turbo.

Con il nome di TROX TLT, la nuova società sviluppa, produce e vende sistemi di ventilazione ad efficienza energetica e di estrazione fumo per varie tipologie di applicazioni, come aeroporti, negozi, garage sotterranei, hotel, edifici industriali, centri congresso ed infrastrutture. "Con questa acquisizione, stiamo perseguendo in maniera consistente l'obiettivo strategico del Gruppo TROX di diventare fornitore completo di componenti e sistemi per il trattamento dell'aria" afferma Lutz Reuter, CEO del Gruppo TROX, spiegando le ragioni che sono alla base dell'operazione.

pensilina fotovoltaica a concentratori solari luminescenti Eni ha inaugurato la prima pensilina fotovoltaica dimostrativa sviluppata sulla base di una tecnologia innovativa di sfruttamento dell’energia solare che consente di generare energia elettrica attraverso concentratori solari luminescenti. L’impianto, che sarà utilizzato come laboratorio all’aperto per testare il comportamento dei nuovi dispositivi, è dedicato al parcheggio di mezzi per la mobilità elettrica e consente la ricarica delle batterie attraverso la corrente elettrica generata dai pannelli. La pensilina fotovoltaica Eni è in grado di produrre circa 500 Watt nominali di energia elettrica generati da 192 lastre fotovoltaiche trasparenti gialle. Ogni lastra è costituita da

un materiale plastico con minime quantità di coloranti brevettati da Eni. La pensilina fotovoltaica Eni è basata su una tecnologia e materiali innovativi sviluppati dalla società presso il proprio Centro Ricerche per le Energie Non Convenzionali - Istituto Eni Donegani di Novara.

panasonic per un natale solidale Per Natale la divisione solare di Panasonic punta alla solidarietà dando vita ad una campagna donazioni sulla propria pagina Facebook. Dal primo dicembre fino a Natale, ogni giorno Panasonic Solar posterà una domanda riguardante l'inverno, il Natale e il risparmio energetico: per ogni risposta ricevuta saranno donati 5 centesimi di Euro all'ONG World Vision, e al suo progetto di un centro educativo per gli studenti delle scuole superiori di Gavar e le zone di Vardenis, in Armenia. Un'azione

che si propone di educare i bambini della comunità su come il degrado dell'ambiente possa inci-

dere sulla salute e come la prevenzione e la gestione dei rifiuti nelle comunità possano apportare dei cambiamenti positivi nella vita delle persone. Per sostenere questo progetto è sufficiente andare sulla pagina www.facebook.com/PanasonicSol ar.it e rispondere al quesito del giorno con curiosità, esperienze personali, consigli e suggerimenti. La collaborazione tra Panasonic Solar e World Vision si sviluppa sul progetto di educazione ambientale per i giovani.

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L’efficienza del ventilazione

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o scopo principale di un impianto di ventilazione è di rimuovere gli agenti inquinanti che non possono essere eliminati convenientemente in qualunque altro modo e mantenere in tal modo le condizioni di salubrità in ambiente. In apparenza, questa che dovrebbe essere una semplice e continua operazione di rimozione e sostituzione in ambiente della quantità d’aria “esausta”, in realtà risulta un’operazione complessa che investe tutta una serie di fattori nel campo della climatizzazione in generale, primi fra tutti le condizioni di IAQ e di risparmio energetico. Prova ne è che a questo fine negli ultimi anni sono state prodotte e successivamente aggiornate diverse normative rivolte a specificare le condizioni ambiente indoor (EN 15251), in cui si osservano con particolare attenzione nella ventilazione degli ambienti, i valori dei ricambi d’aria esterna. Nonostante ciò, risulta a tutt’oggi molto impegnativo e difficilmente schematizzabile una valutazione sull’efficienza della distribuzione dell’aria in ambiente. Inoltre è bene ricordare che la presenza degli occupanti modifica a volte in modo sostanziale il processo di ventilazione e diluizione degli inquinanti, compromettendo spesso i risultati previsti.

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Gli indici di ventilazione Espresso in termini di disturbo, un sistema di ventilazione può assumere una caratteristica simile a quella descritta nella figura 1. Da qui è facile osservare che fino a un determinata portata d’aria gli effetti positivi della ventilazione aumentano con l'aumento della portata, in quanto viene diminuita la concentrazione delle sostanze inquinanti. Viceversa, quando la portata d’aria raggiunge un valore ottimale, un qualsiasi aumento supplementare arreca soltanto un effetto marginale sulla diluizione degli agenti inquinanti o sull'abbassamento della temperatura. In compenso, aumentano in modo più che proporzionale gli effetti indesiderati delle correnti d’aria e della rumorosità in ambiente. Se a queste semplici considerazioni si aggiunge, come ormai è ampiamente noto, che non solo la quantità della portata d’aria immessa in ambiente determina le condizioni di IAQ, è facile definire un indice di efficienza di ventilazione che sostanzialmente contraddistingue il processo di miscelazione dell’aria e la distribuzione di una sostanza inquinante all'interno della zona occupata. Allo stesso modo, sono stati individuati diversi altri indici idonei a valutare in maniera specifica le caratteristiche della ventilazione degli ambienti climatizzati. E’ dunque importante conoscere e interpretare i distinti indici per avvalersi di una buona comprensione delle caratteristiche intrinseche del processo di ventilazione.

Efficienza di ventilazione Luca Ferrari luca.ferrari@impianticlimc.com Impianti Clima - Dicembre/Gennaio 2013 - N. 11

E’ buona cosa partire dalla definizione dell’efficienza di ventilazione così come riportata nella famosa norma EN 15251 – 2007 che definisce lo standard generale delle condizioni ambientali indoor. Essa descrive la relazione

1. AndAmento dellA vAriAbile disturbAnte in Ambiente in funzione dell’Aumento dellA portAtA d’AriA di ventilAzione. si noto come oltre unA determinAtA portAtA d’AriA lA lineA trAtteggiAtA dei disturbi ricominci A crescere.

tra la concentrazione dei contaminati nell’aria immessa, nell’aria espulsa e nell’aria ambiente nella zona occupata (o meglio nella zona di respirazione): C -C ev = -------------------------C -C EhA

IDA

SUP

dove ev = efficienza di ventilazione C = concentrazione dei contaminati nell’aria espulsa C = concentrazione dei contaminati nell’aria ambiente C = concentrazione dei contaminati nell’aria immessa EhA IDA

SUP

L’efficienza di ventilazione dipende dalla distribuzione dell’aria e dal tipo e dalla quantità di contaminati diffusi presenti. E’ dunque possibile avere differenti valori per diversi contaminati. Nel caso di completa miscelazione dei contaminanti questo valore è uguale a 1. L’indice di efficienza di ventilazione è a sua volta basato su una valutazione “dell’età” dell’aria e sulla distribuzione di concentrazione della sostanza inquinante in ambiente.

Queste due funzioni vengono individuate in indici che rappresentano l’abilità dell’impianto di operare lo scambio dell’aria in ambiente e di efficacia di rimozione delle sostanze inquinanti. Alcuni indici sono basati sui valori mediani misurati sull’intero volume dell’ambiente, mentre altri si riferiscono esattamente a indicazioni per punti o posizioni specifiche. Ciò ha conseguenze importanti perché mentre i valori medi in ambiente forniscono una indicazione sulle prestazioni generali di un sistema di ventilazione, i valori spazio-specifici mostrano le regioni dove si potrebbe realizzare una ventilazione localizzata insufficiente. Entrambi gli indici, medi e localizzati, sono quantità misurabili con la tecnica del gas tracciante e possono essere previsti anche attraverso calcoli di fluidodinamica computazionale (CFD).

Efficienza del ricambio d’aria Come si è detto, una via per valutare l’efficacia del processo di ventilazione è quella di osservare la frequenza con cui si ricambia l’aria nell’ambiente ventilato. L’età dell’aria viene misurata dal momento in cui viene immessa in ambiente.

2. l’età

mediA dell’AriA in un punto del locAle è il

connubio dei diversi tempi di permAnenzA e di contAminAzione in Ambiente dei suoi componenti.

l’età

mediA dell’AriA nel punto di espulsione

(n),

rAppresentA il tempo minimo di ricAmbio totAle dell’AriA nell’Ambiente.

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3. nel cAso di flusso unidirezionAle (A pistone), l’età mediA complessivA dell’AriA in Ambiente è pAri AllA metà del tempo minimo di ricAmbio totAle. in questo cAso l’efficienzA di ricAmbio d’AriA rAggiunge il limite insuperAbile del 100%. 4. in presenzA nel locAle di zone di stAgnAzione, lA concentrAzione mediA dei contAminAti nell’AriA in Ambiente risultA mAggiore dellA concentrAzione dei contAminAti nell’AriA espulsA, diminuendo considerevolmente l’efficienzA di ventilAzione.

L’età media dell’aria è un concetto statistico basato sulla somma mediana della distribuzione dell’età dei suo componenti in tutti punti del locale. E' intuitivo che, tanto più breve sarà l'età media dell'aria ambiente, tanto più efficiente risulterà la ventilazione del locale stesso. L’età media dell’aria nel punto di espulsione (tn), viene espressa dalla relazione: V tn = -------------qv Il valore della costante di tempo nominale tn dipende dunque solo dal volume dell’ambiente (V) e dalla portata di ventilazione (qv). Il valore minimo di ricambio d’aria nell’ambiente, lo si ottiene con un flusso a pistone. Viceversa, per tutti gli altri processi di ventilazione il tempo medio di ricambio dell'aria, ossia il tempo di ricambio reale dell'intera portata d'aria in ambiente, dipende, oltre che da tali fattori (V, qv), anche dall'andamento del flusso d'aria nel locale stesso e può dunque variare a seconda che la diffusione avvenga per normale

miscelazione o per dislocamento. L’efficienza media del ricambio d’aria può così essere determinata dal confronto del minor tempo di ricambio possibile tn, in relazione con il tempo medio reale con cui viene effettivamente ricambiata l’aria in ambiente tr. tn tn ea= ------- x 100 = ----- x 100 tr 2t

[%]

La seconda relazione mette in evidenza come l’efficienza media del ricambio d’aria possa essere espressa anche dal rapporto tra la minore possibile età media dell’aria e l’età media dell’aria. Come detto, il tempo medio di ricambio dell'aria può essere determinato con l’utilizzo di gas traccianti (esafloruro di zolfo SF6). Con una miscelazione perfetta, l’efficienza media di ricambio d’aria vale 50%. In pratica, l'efficienza di ricambio d'aria rivela se nell'ambiente c'è tendenza al ristagno d'aria o al dislocamento. Allo stesso modo, è possibile definire l’efficienza di ricambio aria in una zona specifica dell’ambiente ventilato, in particolare nella zona occupata, in modo da comprendere se il ricambio d’aria nella zona occupata

Tabella 1 ’EfficiEnza mEdia dEl ricambio d’aria (ea) Tipo di distribuzione dell'aria

Completa e perfetta miscelazione Flusso a pistone (unidirezionale) Dislocamento In corto circuito

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Efficienza media di ricambio dell'aria 50% 100% 50 - 100% <50%

6. lA visuAlizzAzione con il cAlcolo dellA fluidodinAmicA computAzionAle (cfd) indicA l’età mediA dell’AriA (in secondi) in un’AulA scolAsticA ventilAtA con dislocAtori. l’AndAmento segnAlAto indicA come siA relAtivAmente più giovAne l’età dell’AriA in corrispondenzA dei posti A sedere e come viceversA questA AumentA nell’AvvicinArsi Ai diffusori di ripresA posti nel soffitto.

(meglio ancora nell’area di respirazione) è più rapida che nel resto del locale.

Efficacia della rimozione dei contaminati Le stesse considerazioni sviluppate per l'efficienza di ricambio d'aria possono essere trasposte per valutare la rimozione degli inquinati dall’aria ambiente. Di solito un agente contaminate “nasce” in ambiente attraverso il rilascio da parte di processi, materiali e corpi disturbanti e viene dapprima diluito attraverso l’apporto di aria di ventilazione (esterna e non), e successivamente rimosso attraverso le prese di espulsione. La qualità dell'aria in termini di concentrazione dell'agente inquinante dipende dai seguenti fattori: - il tasso di produzione dell'agente inquinante; - la portata d’aria; - la distribuzione dell'agente inquinante all'interno dell’ambiente; - la distribuzione dell'aria all'interno dell’ambiente; - la distribuzione dell’aria e dell'agente inquinante all'interno dell’ambiente dipende dalla proprietà del contaminate (più leggero, più pesante o della stessa

densità dell'aria); - temperatura dell'aria di ricambio rispetto alla temperatura ambiente; - posizione dei diffusori di mandata e di ripresa dell’aria; - posizione delle fonti di calore in ambiente. In relazione a ciò, un modo per determinare l’efficienza di ventilazione è di confrontare la concentrazione di un dato contaminante prelevato nell’aria di ripresa dall’ambiente considerato con la concentrazione media del contaminate nel medesimo ambiente: Ce ec = ---C Ce = la concentrazione dei contaminati nell’aria espulsa C = la concentrazione media dei contaminati nell’aria in ambiente In altre parole, l’efficacia di rimozione del contaminate misura di quanto l’aria viene “pulita”. Similmente all’efficienza di ricambio aria, si definisce

Tabella 2 Efficacia di disTribuzionE dEll'aria nElla zona occupaTa (E ) z

Tipo di distribuzione dell'aria

Aria fredda immessa dal soffitto Aria calda immessa dal soffitto e ripresa a pavimento Aria calda (> 8 °C) immessa e ripresa dal soffitto Aria calda ( < 8 °C) immessa dal soffitto e ripresa. L’aria immessa ha una velocità di almeno 0,8 m/s e raggiunge un altezza di 1,4 m dal pavimento Aria fredda immessa dal pavimento e ripresa a soffitto. L’aria immessa ha una velocità di almeno 0,8 m/s e raggiunge un’altezza oltre i 1,4 m dal pavimento Aria fredda immessa dal pavimento e ripresa a soffitto. L’aria viene immessa con il sistema a dislocamento unidirezionale e stratificazione Aria calda immessa dal pavimento e ripresa a pavimento. Aria di ricambio immessa in un lato opposto a quello di ripresa e/o espulsione Aria di ricambio immessa in vicinanza alla ripresa e/o espulsione

1,0 1,0 0,8 1,0

1,0 1,2 1,0 0,8 0,5

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Tabella 3 porTaTa d'aria EsTErna Voz E

Tipo di distribuzione dell'aria

1,0 1,0 0,8 1,0 0,7

Aria Aria Aria Aria Aria

85 85 85 85 85

85 85 106 85 121

fredda immessa dal soffitto calda immessa dal soffitto e ripresa a pavimento calda (> 8°C) immessa e ripresa dal soffitto calda immessa dal pavimento e ripresa a pavimento. calda immessa dal pavimento e ripresa a soffitto.24 85

Voz = portata di aria esterna da immettere nei diffusori Vbz = portata d’aria esterna alla zona occupata Ez = efficacia di distribuzione dell'aria nella zona occupata

l’indice locale di qualità dell’aria per verificare se la concentrazione della sostanza inquinante nell'aria di espulsione è maggiore di quella nella zona di respirazione e dunque l’impianto funziona in modo corretto. Va comunque ricordato che i valori della portata d’aria minima di ventilazione non dovrebbero poter variare significativamente in funzione dei carichi di inquinamento.

L’efficienza di ANSI/AShRAE 62.1

ventilazione

nella

La normativa americana ANSI/AShRAE 62.1 e successivi addendum si propone, tra gli altri scopi, di determinare la minima quantità di aria esterna da inviare in ambiente attraverso l’impianto di ventilazione in grado di garantire le migliori condizioni di comfort, salute (e produttività) degli occupanti. In capo alla norma viene definita una premessa che definisce un livello accettabile di qualità dell’aria la condizione per cui nell’aria di ventilazione non siano presenti concentrazioni ritenute nocive degli inquinanti conosciuti e soprattutto quando una maggioranza rilevante (80% e più) delle persone presenti non esprime sensazioni di insoddisfazione. Cosi come avviene in Europa, anche lo standard 62.1 stabilisce che vi debbano essere condizioni di ventilazione sufficientemente efficaci e contemporaneamente modifica la minima quantità di aria esterna a seconda dell’efficacia del processo di ventilazione. In particolare, nella parte 6 della norma, che costituisce il cuore dell’intera direttiva, si distingue la procedura di calcolo della minima aria esterna tra l’utilizzo del tasso di ventilazione (Ventilation Rate Procedure, VRP) o attraverso la qualità dell’aria interna (Indoor Air Quality Procedure - IAQP). Nel primo caso, la quantità di aria esterna viene predeterminata dal tipo di applicazione, dal livello di occupazione e dalla superficie ventilata. In particolare viene cosi definita una portata d’aria esterna circoscritta alla zona occupata (Breathing Zone) (Vbz): Vbz = RpPz + RaAz

(6-1)

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dove: Az = superficie netta del pavimento Pz = numero massimo di persone presenti in condizioni di normale operatività Rp = portata d’aria esterna per persona Ra = portata d’aria esterna per unità di superficie persona La zona occupata, che è facilmente distinguibile, viene definita come la regione all'interno di uno spazio ben definito in cui l'aria di ventilazione deve essere fornita. Questo concetto viene precisato per chiarire la differenza fra l’aria immessa attraverso le canalizzazioni del sistema di ventilazione e, viceversa, quella che realmente raggiunge gli occupanti nell’area occupata. La capacità dell’impianto di ventilazione di trasportare l'aria esterna alla zona di respirazione dello spazio occupato può essere descritta da due indicatori: l’efficacia di distribuzione dell'aria nella zona occupata Ez e l'efficienza di ventilazione del sistema applicato a ambienti multizona con ricircolo dell’aria interna Ev. E’ proprio infatti partendo dalla stima dell’efficacia di distribuzione dell’aria (simile alla europea efficienza del ricambio d’aria) che deve essere operata la prima selezione sulla quantità di aria esterna, in quanto importanti (e motivate) preoccupazioni sono state lungamente espresse circa le inefficienze della miscelazione dell'aria di ventilazione all'interno dell’ambiente e dunque della possibilità che l'aria esterna di ventilazione non fosse in grado di raggiungere in modo consistente la zona occupata. Il valore dell’efficacia di distribuzione dell’aria viene tabellato dalla normativa AShRAE in funzione del processo di climatizzazione (freddo, caldo, ventilazione, ricircolo ecc.) e del tipo di distribuzione (a soffitto, pavimento, laterale ecc.). In generale è facilmente riscontrabile che in regime di condizionamento il valore di Ez si approssimi all’unità, mentre diventa minore di uno per processi di riscaldamento, in quanto la miscelazione con l’aria ambiente e le possibili sorgenti calde comportano probabili risalite dell’aria. Una volta definita l’efficacia di distribuzione dell’aria si

Tabella 4 EfficiEnza dEl sisTEma di VEnTilazionE (EV) massimo (zp)

<0.15 <0.25 <0.35 <0.45 <0.55 >0.55

è così in grado di risalire alla necessaria portata di aria esterna da immettere nei diffusori con la relazione: Voz = Vbz/Ez Il processo di selezione della portata d’aria esterna termina distinguendo gli ambienti in:

Ev 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 Appendice A della norma

e Ev rappresenta l’efficienza del sistema di ventilazione. Quest’ultimo indice misura l’inefficienza di un impianto multizone con ricircolo rispetto ad uno con una portata del 100% di aria esterna. Il valore Ev viene desunto da una ulteriore tabella o attraverso un laborioso calcolo che tiene conto per l’appunto delle influenze sulla distribuzione dell’aria dei sistemi multizone. W

Sistemi a zona singola Vot = Voz Sistemi con una portata del 100% di aria esterna Vot = Sall zonesVoz E sistemi multizona con ricircolo, dove la portata di aria esterna è data da: Vot = Vou/Ev Il calcolo di Vou dipende dalla sommatoria di tutte le zone per un coefficiente di contemporaneità (diversity)

6. nellA AsHrAe 62.1, l’efficAciA di distribuzione dell'AriA nellA zonA occupAtA (ez) cercA di individuAre le inefficienze dellA miscelAzione dell'AriA di ventilAzione All'interno dell’Ambiente (tAbellA 2).in figurA, il vAlore scende A 0.8 in presenzA di AriA cAldA immessA dAl soffitto e ripresA complAnAre.

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GLOBE TROTTER

di CRISTIANO VERGANI

IncentIvI rInnovabIlI: la ce cambIa rotta

oche settimane fa, in un’affollata conferenza stampa, il Commissario europeo per l’energia Günther Oettinger ha illustrato i nuovi indirizzi che l’Europa intende seguire in tema di incentivi sulle fonti di energia rinnovabile: basta con i biocombustibili di vecchia generazione, avanti con i biocombustibili di seconda e terza generazione, che dal 2014 dovranno costituire la fonte rinnovabile principale su cui puntare per l’utilizzo nel settore dei trasporti e della generazione di energia. Per questo, la politica comunitaria degli incentivi vedrà un deciso spostamento, per esempio, dagli oli vegetali verso gli oli e i grassi derivati da sottoprodotti e da rifiuti. Questo cambio di rotta si è reso necessario perché, a conti fatti, il bilancio della CO2 relativo ad alcune biomasse si è rivelato assai meno favorevole del previsto, soprattutto a causa del cosiddetto fenomeno del Land Use Change, cioè dell’abbattimento forestale o del cambio di coltivazione che si è osservato in molte aree a favore delle specie vegetali ad uso energetico a discapito delle specie destinate all’alimentazione umana. La conversione dovrà essere molto rapida, perché altrimenti gli obbiettivi intermedi del 2020 potrebbero essere seriamente messi in discussione, quindi il Commissario ha esortato gli Stati membri a mettere in atto velocemente delle misure corretti-

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ve. Per la verità, già da tempo era nell’aria la volontà di modificare in questo senso la distribuzione degli incentivi quindi, in riferimento alla realtà italiana, i contenuti del DM 6 luglio 2012 sulle FER e del recente Piano di Strategia Energetica Nazionale (SEN) sono già adeguati a questo indirizzo. In particolare, il piano SEN indica la disponibilità del Fondo per lo Sviluppo Tecnologico e Industriale (vedi art. 32 Dlgs 28/2011) con una dotazione stimata di 100M€/anno, per l’incentivazione, tra l’altro, della gassificazione delle biomasse e dei biocombustibili di nuova generazione, mentre gli incentivi al fotovoltaico e all’eolico subiranno una progressiva diminuzione. Anche il settore italiano della cogenerazione da fonti rinnovabili si sta muovendo da qualche tempo per la sperimentazione dei nuovi biocombustibili, specialmente nell’ambito del recupero e ricondizionamento degli oli esausti da frittura, dei quali esiste ampia disponibilità a costi contenuti a differenza degli oli vegetali di palma, colza, girasole, soia ecc., il cui prezzo è andato costantemente lievitando fino all’inevitabile esclusione dal mercato a fini energetici. In parallelo, si assiste anche ad una “stretta” importante sui livelli consentiti di emissioni inquinanti, sia a livello CE, sia in ambito nazionale, vedi la recente D.g.r. 3934 6 agosto 2012 della Regione Lombardia: quindi, per il prossimo futuro, potremo contare su una cogenerazione ancora più pulita e rispettosa dell’ambiente. W

Il rischio bioclimatico

Tra le conseguenze del ris progressivo aumento nella da primavere precoci e accompagnato da un maggio te da temperature che media stagionale Tutto ciĂ˛ influisce sullo st

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o invernale

a specie umana possiede un elevato grado di adattabilità, ed ha già superato nella sua storia diversi passaggi difficili dal punto di vista climatico: tuttavia, non tutti si possono adattare facilmente a cambiamenti troppo repentini, né è possibile superare una certa soglia di tolleranza alle variazioni ambientali, che è diversa per ciascuno di noi. Ciò che per alcuni può rappresentare un semplice disagio, per altri può invece comportare un pericolo. Una persona adulta e sana, ad esempio, possiede una capacità ottimale di termoregolazione, mentre gli individui in età avanzata sono molto più carenti sotto questo aspetto, esponendosi molto di più alle conseguenze degli sbalzi improvvisi di temperatura ed umidità. Anche nei Paesi più avanzati, l’analisi statistica delle correlazioni tra clima e salute della popolazione è una scienza recente, e le rilevazioni storiche sono troppo limitate per prevedere con certezza cosa ci riserva il prossimo futuro. Ad ogni modo, è evidente l’influenza del clima sulla curva di mortalità annuale delle fasce più sensibili della popolazione, per età o perché sofferenti di varie patologie predisponenti, e quanto tale curva risenta delle variazioni climatiche in atto. Naturalmente, questo fenomeno non riguarda solo la specie umana, ma investe numerosi esseri viventi animali e vegetali, a volte con conseguenze drammatiche, come il rischio di estinzione o, al contrario, una proliferazione incontrollata. Anche queste variazioni possono determinare notevoli conseguenze sullo stato di salute umano, come, ad esempio, nel caso di variazioni ambientali favorevoli allo sviluppo di insetti in grado di trasmettere malattie.

Le particolarità del clima Italiano

caldamento globale, si osserva un frequenza di inverni miti, seguiti e da estati torride. Un andamento or numero di giornate caratterizzae si differenziano fortemente dalla e e da eventi atmosferici violenti. tato della nostra salute, attraverso vari meccanismi d’azione. Cristiano Vergani cristiano.vergani@impianticlima.com Impianti Clima - Dicembre/Gennaio 2013 - N. 11

Il nostro Paese, inserito per gran parte della propria estensione nel Mediterraneo, gode di una collocazione particolarmente felice dal punto di vista meteorologico. L'inerzia termica delle masse d'acqua che ci circondano ha un effetto protettivo per quanto riguarda le escursioni termiche estreme: ciò non può comunque evitare che, in determinate zone geografiche, si possano occasionalmente verificare delle variazioni termiche consistenti, che si possono anche protrarre per diversi giorni (ondate termiche, di calore estivo o di freddo invernale). In particolare, questi fenomeni sono più probabili nelle zone a carattere continentale (Pianura Padana e Pianura Veneta occidentale) e subcontinentale (aree interne collinari dell'Italia centrale e meridionale, della Sardegna e della Sicilia). La pianura lombardo-veneta, protetta a nord dalle Alpi, forma un bacino chiuso dove le masse d'aria si ricambiano con difficoltà, con un marcato effetto di riscaldamento estivo e raffreddamento invernale. Nella piana del Po si registrano, infatti, le massime escursioni termiche annuali, in media da 21° a 24° tra i mesi di gennaio e di luglio. Anche sulle coste adriatiche, in particolari condizioni (vento di caduta) è possibile riscontrare delle variazioni termiche notevoli: ad esempio, il 30 agosto 2007, a Pescara, durante il giorno la temperatura salì a 45° (un record assoluto per la città abruzzese), per ridiscendere durante la notte a 20°. Le coste adriatiche sono molto più esposte di quelle tirreniche ad occasionali escursioni termiche importanti, a causa della minore

0,4

log – rischio relativo

Variazione del rischio di mortalità in estate 0,2

1. la curva di correlazione teMperatura/Mortalità estiva, in relazione alla teMperatura percepita (cioè tenendo conto dell’effetto dell’uMidità sulla sensazione di calore), Mostra un effetto Molto Marcato ed iMMediato, oltre una certa soglia (circa 25°), Mentre la curva invernale ha un andaMento quasi

Variazione del rischio di mortalità in inverno 0,0

lineare, in relazione a variazioni di teMperatura che si protraggono per una settiMana (latenza ritardata). l'andaMento invernale influenza il successivo andaMento estivo, a causa della variazione del nuMero degli individui sensibili (harvesting stagionale).

-0,2

Temperatura percepita (lag 0-1) o Temperatura dell’aria (lag 1-6) °C

estensione e soprattutto della minore profondità del Mare Adriatico in prossimità delle coste. Per quanto riguarda le temperature estreme, la punta assoluta spetta all'entroterra di Sicilia (48,5° a Catenanuova, nel luglio del 1998) e Sardegna (Perdasdefogu, 47° il 28 luglio 1983) mentre, escludendo le zone montane, il freddo più intenso è stato registrato a Molinella (BO) nella notte tra il 12 e il 13 gennaio del 1985, con -28,8°.

Clima invernale e salute Un organismo sano può adattarsi con relativa facilità ad un graduale cambio di stagione, ma rischia di ammalarsi facilmente, quando deve affrontare all'improvviso un cambiamento di temperatura importante. A maggior ragione, un organismo già debilitato può incontrare ulteriori difficoltà di adattamento e, al limite, rischiare delle gravi conseguenze. Come purtroppo ben sanno i volon-

2. MeccanisMi di interazione tra organisMo ed aMbiente che sono alla base della terMoregolazione corporea. l'efficacia della terMoregolazione dipende forteMente dall'interazione con le condizioni aMbientali di teMperatura ed uMidità e dallo stato di buon funzionaMento degli apparati circolatorio e nervoso, che regolano gli scaMbi terMici del corpo con l'aMbiente.

tari impegnati nell'assistenza e nel soccorso degli homeless, le prime notti di inverno sono spesso fatali per gli individui dal fisico già compromesso dal logorio della vita di strada, dall'alcoolismo, dalle tossicodipendenze, dalle malattie cardiocircolatorie e del sistema nervoso. In misura inferiore, lo stesso fenomeno colpisce anche molti ricoverati nelle strutture sanitarie, in teoria ben protetti e sottoposti a cure efficaci. Le cause sono molteplici, anche se alcune hanno un effetto preponderante. Innanzi tutto, gli sbalzi termici sono un potente induttore di stress, che di per sé è causa un improvviso calo delle difese immunitarie; questo fatto, da solo, può spostare l'equilibrio in un organismo in lotta con un agente infettivo. Inoltre, l'andamento di alcune patologie risente fortemente delle variazioni di temperatura, in particolare le affezioni del sistema cardiocircolatorio. La circolazione periferica, a livello della cute, è il primo meccanismo di difesa contro le variazioni di temperatura ambientale: in caso di freddo, si ha una vasocostrizione ed una diminuzione del circolo periferico, cui corrisponde un innalzamento della pressione sanguigna ed un aumento della viscosità del sangue (emoconcentrazione). Si tratta di un insieme di condizioni che possono portare facilmente ad un affaticamento cardiaco e, nei casi più gravi, determinare un'ischemia delle coronarie e di conseguenza episodi di angina e di infarto al miocardio. A livello del sistema nervoso centrale, si possono invece determinare ischemie cerebrali di varia gravità. Viceversa, l'esposizione a temperature elevate provoca vasodilatazione, con un aumento della circolazione periferica ed un abbassamento della pressione, con rischio di collasso cardiocircolatorio. In definitiva, le variazioni di temperatura si riflettono in variazioni della pressione sanguigna e di altri parametri vitali che, in soggetti già sofferenti, possono provocare conseguenze anche fatali. Le basse temperature invernali sono notoriamente causa di malattie respiratorie, con un meccanismo d'azione complesso: l'inalazione di aria fredda provoca un abbassamento delle difese locali, mentre la frequentazione di luoghi affollati e poco ventilati provoca l'inalazione di grandi quantità di aerosol infetto e di inquiImpianti Clima - Dicembre/Gennaio 2013 - N. 11

3. durante gli inverni più recenti, MediaMente Meno freddi, paradossalMente auMenta la percentuale di ore di disagio dovute alla sensazione di freddo

- uMido, a causa del conteMporaneo increMento dell’intensità

della piovosità invernale, anche se, in Media, le giornate di pioggia sono diMinuite (il grafico si riferisce alla città di

firenze)

% ore di disagio per freddo - umido

4 1956-1967

1973-1986

1987-2000

nanti. Un insieme di fattori che provoca inevitabilmente l'insorgere di una serie di patologie che possono andare dal banale raffreddore fino a bronchiti e polmoniti molto gravi. Quando alle variazioni temperatura si accompagnano cambiamenti sfavorevoli nell'umidità relativa e nella concentrazione di inquinanti nell'aria, le conseguenze possono essere ancora più serie per le persone che già soffrono di malattie respiratorie o di sindromi influenzali. Nella stagione invernale è frequente il sovrapporsi di temperature rigide all'aumento del particolato atmosferico ed alla diminuzione eccessiva dell'umidità, un insieme di condizioni particolarmente deleterie per le affezioni del sistema respiratorio. Le statistiche mostrano un rischio molto significativo per le persone di età maggiore ai 75 anni, per le quali è consigliabile, nelle giornate caratterizzate da brusche diminuzioni di temperatura, non esporsi a temerarie escursioni all'esterno.

Il ruolo dei cambiamenti climatici Il fatto che i cambiamenti climatici in atto influenzino l’andamento dei decessi prematuri ed il numero, il decorso e la diffusione delle malattie, rappresenta ormai una certezza. Non tutte le conseguenze sono di ordine negativo: ad esempio, il fenomeno degli inverni a clima mite, che osserviamo negli ultimi anni, ha portato un

deciso miglioramento nelle statistiche sanitarie relative alla stagione invernale. Tuttavia, quando ad un inverno mite seguono una primavera precoce ed un'estate segnata da ondate di calore eccessivo, il segno delle conseguenze si inverte, ed il bilancio finale può sconfinare in un complessivo peggioramento. Infatti, è stato dimostrato un effetto di autocorrelazione tra gli indici di mortalità che contraddistinguono gli inverni a clima mite seguiti da una stagione estiva torrida (secondo l'andamento climatologico tipico degli ultimi anni), cioè le migliori condizioni invernali permettono la sopravvivenza di un maggior numero di individui ad elevata sensibilità che, nella maggior parte dei casi, possono però incorrere in un evento fatale in occasione delle successive ondate di calore estive (harvesting stagionale). Una primavera precoce (quando, in anticipo sul calendario storico, alcuni giorni di seguito fanno segnare una temperatura media sempre superiore a 10°), porta ad un allungamento del periodo vegetativo delle piante, aumentando l’intensità e la durata della produzione di pollini ed altri allergeni (come le spore fungine), causando uno stress maggiore sulle persone sofferenti di allergie respiratorie. L’aumento progressivo delle temperature medie annuali, porta inoltre ad un fenomeno di ampliamento delle zone di riproduzione di insetti porta-

4. iMMagine forteMente ingrandita di un virus influenzale. le epideMie di influenza, tipiche della stagione invernale in concoMitanza a condizioni cliMatiche favorevoli alla persistenza dei virus in aMbiente (teMperature inferiori a 5°c, scarsa illuMinazione solare), possono falcidiare la frazione più sensibile della popolazione.

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5. in condizioni di eccessiva uMidità, le Muffe colonizzano 100

veloceMente tutte le superfici che offrono un MiniMo di substrato adatto ad ospitarle: legno, carta e tessuti

sono l'ideale Ma, anche i rivestiMenti in plastica, se rico-

perti di un velo di sporcizia, possono ospitare delle colo-

68 70 60

nie.

56 51 42

43 37

37 30

29 30 20 10

1994

1995

1996

2000 2001 decessi

2002

2003

2004

0 1997

1998 1999 ricoveri

2005

tori di gravi malattie, specialmente delle zanzare: la malaria sta riprendendo vigore in tutto il bacino del Mediterraneo, mentre la leishmaniosi (parassitosi da protozoo) e la dengue (infezione virale), che utilizzano le zanzare come vettore, stanno ampliando di anno in anno la loro presenza dalle zone tropicali e sub-tropicali verso i paralleli più a nord, nelle zone a clima temperato. Pochi anni fa, nel nostro Paese, queste malattie erano tipiche dei viaggiatori di ritorno dai Tropici: oggi, anche una vacanza in Corsica o in Turchia può esporre a forti rischi di contagio, mentre sono in deciso aumento anche le segnalazioni di infezioni autoctone sul nostro territorio (Italia centro-meridionale ed insulare).

Accorgimenti di ordine impiantistico Come abbiamo visto, i fattori di rischio più significativi nel periodo invernale sono legati alla contemporanea presenza di più fattori negativi: un brusco abbassamento della temperatura esterna, accompagnato da variazioni importanti di umidità e della concentrazione di inquinanti. In genere, molti impianti di trattamento dell'aria presenti nelle comuni abitazioni e negli edifici pubblici e privati del settore terziario o dell'industria non sono in grado di rispondere in modo adeguato a questi transienti. Ad esempio, è difficile riscontrare un controllo efficace del tasso di umidità e di ventilazione. Anzi, la normale conseguenza all'apparire dei primi freddi intensi, consiste in una brusca diminuzione nella ventilazione degli ambienti e nella caduta dell'umidità relativa interna, specialmente nei molti edifici dove manca del tutto la ventilazione meccanica e, per cattiva abitudine o per una cattiva gestione, si tende ad un surriscaldamento dell'aria. Si può tranquillamente affermare che, per vari motivi, specialmente di ordine culturale ed economico, non c'è ancora abbastanza attenzione alle esigenze del comfort ambientale. Se questo fatto può avere delle conseguenze limitate al disagio per una popolazione adulta e sana, per le frazioni più a rischio di anziani, malati e così via, le conseguenze possono essere ben più serie. Purtroppo, sappiamo bene che molti edifici che ospitano le persone più sensibili dal punto di vista climatico non dispongono di impianti adeguati. Molte

scuole, ospedali e ricoveri per anziani posseggono impianti vecchi ed insufficienti a garantire condizioni salutari. In ogni caso, è possibile ottenere sorprendenti miglioramenti anche con interventi non troppo impegnativi: in moltissimi casi, è sufficiente un controllo dei termostati ambientali per scoprire quanti apparecchi non tarati o mal regolati esistono nei nostri ambienti. Inoltre, per tamponare i numerosi casi di umidità e ventilazione inadeguata, è possibile intervenire, se non sulla totalità degli ambienti, almeno nei locali occupati dalle persone che più necessitano di tutela, al limite ricorrendo ad apparecchiature portatili (umidificatori dotati di umidostato) o installabili con relativa facilità (aeratori da parete dotati di filtri, scambiatori di calore e quanto necessario per un adeguato trattamento dell'aria esterna). Non si deve infine dimenticare l'importante fattore di rischio dovuto alle esalazioni di monossido di carbonio. Sul territorio italiano, all'inizio della stagione invernale, i ricoveri per intossicazione da monossido di carbonio sono molto numerosi, diversi con esito fatale. Le statistiche dimostrano che, nonostante l'ampia risonanza sugli organi di informazione, gli episodi di intossicazione dovuti soprattutto all'ostruzione di scarichi e prese d'aria di piccole caldaie a gas per uso domestico si ripetono ogni anno con regolarità. Quindi, pur essendo solo indirettamente legato a fattori climatici, il rischio da monossido di carbonio deve essere tenuto nella massima considerazione da parte degli utenti e degli operatori del settore. W

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IL GRAFFIO

di LUCA FERRARI

Shale gaS

l prezzo del gas all'utilizzatore finale ha subito un incremento di quasi il 13% nel solo ultimo anno ed è passato dai 68.3 c€/mc del 2009 ai 90.2 c€/mc nel 2012. Mediamente il costo del gas nel nostro paese è superiore di circa un 36% rispetto alla media dei paesi europei (Eurostat). Ora per gli utenti italiani, pur rassegnati a vedersi addebitare bollette energetiche sempre maggiorate, penso non sia più possibile continuare ad accettare condizioni vessatorie su beni di primaria importanza come l’energia. Si perché il costo energetico ha raggiunto da noi situazioni insostenibili, mentre nel resto del mondo stanno succedendo rivoluzioni tecnologiche epocali a tutto vantaggio dei consumatori, ma che in Europa e soprattutto in Italia, non vogliamo riconoscere o che comunque scegliamo di rinviare per continuare a garantire rendite di posizioni difficilmente giustificabili. Ricordiamo inoltre che la società principale fornitore di energia nel nostro paese, rimane sempre nelle mani di enti statali che lucrano beatamente sulle esigenze primarie degli italiani. Sto qui parlando del fenomeno delle “shale gas” che ha permesso negli Stati Uniti, il primo paese ad utilizzarlo (35.000 pozzi attivi), di ridurre fino ad un terzo il costo del gas, modo per cui probabilmente già nel 2020 diventeranno autonomi da ogni approvvigionamento esterno di fonte energetica, e forse addirittura il primo paese al mondo nella produzione di metano. Non voglio addentrami sulla tecnologia dello “shale gas”, ma evidenziare che ovviamente la fortuna di estrarre il gas da questi giacimenti non è limitata al solo territorio americano, ma che anche in Europa abbiamo la certezza di notevoli depositi di questa tipologia di gas (oggi

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però con solo 20 pozzi attivi). Sennonché le autorità europee si mostrano invece più caute, ondeggiando tra le opportunità di raggiungere una maggiore indipendenza energetica e i timori ambientali legati alle attività di fracking, cosi si chiama il processo di estrazione, indicando che vi sono ancora alcune incertezze e lacune nella legislazione europea vigente e che la Commissione intenderà presentare l'anno prossimo un quadro sulla gestione dei rischi derivanti da queste tecnologia. Una cosa appare comunque evidente è che il dado è tratto e in effetti il prezzo del gas non è calato sensibilmente nei soli Stati Uniti, ma sta scendendo anche in tutto il resto del mondo. Questa direzione di mercato sembra cosi ben definita al punto che il valore di Gazprom, il colosso russo del gas, ha quasi dimezzato la sua quotazione in borsa nell'arco di un anno – e si sa gli analisti finanziari annusano sempre prima i cambiamenti di business. Di tutto questo in Italia è seguito il solo annuncio che il prezzo del gas subirà un ridimensionamento di circa il 7%, ma udite bene, a partire dall'aprile 2013, cioè con la stagione invernale terminata! Lascio al lettore ogni ulteriore commento. W

La corrosione e le batterie a micro-canali Massimo Vizzotto massimo.vizzotto@impianticlima.com

La corrosione dei tubi di rame impiegati negli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria è possibile e, a volte, può essere anche molto rapida. Tra le forme più devastanti di corrosione dei tubi di rame vi è quella denominata a formicaio che si manifesta con la formazione di sottilissime gallerie. Tale corrosione è poco nota, ma costituisce il 10% di tutte le cause di rottura prematura dei tubi.

n anni recenti, la formicary corrosion o ant-nest corrosion ha danneggiato numerosi impianti di riscaldamento e di raffreddamento. Conseguenza primaria di questo tipo di corrosione è la perdita di refrigerante all’interno dei circuiti frigoriferi. Le principali cause di corrosione sono da ricercarsi nei trattamenti superficiali dei prodotti, lavorati con particolari isolamenti, adesivi, lubrificanti e altro ancora. L’elenco potrebbe continuare all’infinito. I costruttori di macchine frigorifere e di condizionatori, allertati da questi inconvenienti, hanno cominciato a modificare i materiali di rivestimento, d’isolamento e le sostanze di pulizia superficiale, oltre ad indirizzarsi su soluzioni di batterie di trattamento e di scambiatori di calore interamente di alluminio.

Ma che cos’é la ”formicary corrosion”? Il termine formicary corrosion, che significa letteralmente corrosione a “nido di formica”, è un fenomeno che colpisce prevalentemente le apparecchiature di rame installate negli impianti di refrigerazione, riscaldamento e deumidificazione dell’aria. Il danno si manifesta con la fuoriuscita dei gas frigorigeni a causa di perdita di tenuta nei condotti, talvolta dopo solo pochi mesi o settimane dal primo avviamento dell’impianto e, in qualche caso, addirittura nel corso delle prove di avviamento. Questo tipo di corrosione non è molto conosciuto; spesso le rotture dei tubi sono erroneamente attribuite ad altre forme di attacco o ad accoppiamenti di differenti metalli e, ancora, alle immancabili correnti vaganti; ma Impianti Clima - Dicembre/Gennaio 2013 - N. 11

1. un esempio evaporatore a micro-canali Di alluminio. si noti, rispetto alle batterie Di conDensazione, che i tubi micro-canali sono Disposti verticalmente (Delphi corporation) 2. batteria Di conDensazione a micro-canali Di alluminio (Delphi corporation)

la corrosione a "nido di formica" identifica una forma di corrosione localizzata che si sviluppa attraverso un sistema di forature tubolari, molto sottili, visibili solo con l’aiuto di microscopi a forte ingrandimento. Le tubulature procedono attraverso lo spessore del metallo con andamento casuale, distruggendo interi grani della struttura cristallina del metallo stesso. La superficie del rame, in prossimità dei punti aggrediti, assume colorazioni che variano dal nero opaco al rosso violaceo. La colorazione è dovuta al trasporto e alla fuoriuscita dei prodotti di reazione, costituiti da ossidi di rame. L’attacco inizia sempre dalle superfici, indipendentemente se esterne o interne. Tra le cause più comuni di questo tipo di corrosione si può citare la presenza di residui di prodotti d’idrolisi di esteri o aldeidi con formazione di acidi organici a basso peso molecolare (acido formico, acetico, ecc.), oppure di composti clorurati o bromurati. La presenza di tali sostanze deriva dall’impiego di lubrificanti sintetici e di altri prodotti organici nelle lavorazioni di formazione e piegatura dei tubi, nel posizionamento delle alettature, nei processi di brasatura e nell’assemblaggio delle varie parti d’impianto. Per esempio, nella formazione dei cosiddetti "pacchi alettati" presenti in tutti gli apparecchi di uso industriale e civile per il condizionamento dell’aria e la refrigerazione, si fa largo uso di sgrassanti, lubrificanti sintetici, detergenti, flussanti di brasatura. Alcuni elementi di questi prodotti aderisco-

no alle superfici trattate e degradano nel tempo, dando origine a composti che, anche se in tracce, possono essere aggressivi per il rame. Tra le cause d’innesco della corrosione a nido di formica non vanno trascurati i trascinamenti di oli dai compressori e neanche le condizioni ambientali nelle quali opera l’impianto. Sono noti molti casi di foratura prematura di apparecchi rimasti inattivi dopo le operazioni di collaudo per la verifica della tenuta idraulica, ma anche di sistemi di refrigerazione d’aria installati in prossimità o all’interno di falegnamerie, mobilifici, industrie alimentari, cosmetiche, farmaceutiche, ecc. che fanno largo uso di prodotti organici. Gli agenti fondamentali che contribuiscono alla formazione della corrosione a formicaio sono essenzialmente quattro: il rame, l’umidità, l’ossigeno, e gli acidi organici che, come si è detto, si generano da adesivi, isolamenti di schiuma, vernici a base di olio, siliconi sigillanti, vernici di lattice, ecc. Per evitare questo tipo di corrosione è sufficiente escludere uno dei quattro elementi. Tuttavia, poiché è difficile escludere l’umidità, l’ossigeno e anche gli acidi organici utilizzati durante le lavorazioni o che si diffondono nelle centrali di aria condizionata e negli edifici in genere, la soluzione ideale rimane quella di escludere l’utilizzo del rame e delle sue leghe. La soluzione appare un po’ drastica, ma apre ad altre, tecnologicamente avanzate e dalle prerogative meritevoli di considerazione.

3. Dettaglio

Della superficie Di passag-

gio aria Di una batteria evaporante a micro-canali interamente (norDYne st. louis, mo.)

4. corrosione

Di alluminio.

a niDo Di formica sulla

tubazione Di rame Di una batteria traDizionale.

fessura, assai complessa, si è

formata a soli Due mesi Dalla Data Di fabbricazione Del componente.

(norDYne

st. louis, mo.)

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5. particolare Dei conDotti e Dell’alettatura Di alluminio Di una batteria a micro-canali Di alluminio. (norDYne st. louis, mo.)

Storia delle batterie a micro-canali Nel settore automobilistico si sono affrontate numerose sfide al fine di razionalizzare le apparecchiature di climatizzazione, riducendone i costi, le dimensioni, il peso e aumentandone l’affidabilità. Nei primi anni ’90 del secolo scorso, l’industria automobilistica ha rivoluzionato i sistemi di climatizzazione sostituendo il refrigerante HCFC-12 con quello più ecologico, ma con pressione operativa sensibilmente superiore, HFC-134a. Di fronte a tale sorta di sostanziali modifiche, l’industria automobilistica ha cercato soluzioni di batterie di trattamento che migliorassero le prestazioni, ma al tempo stesso avessero ridotte dimensioni e minore peso e, ora, dopo vent’anni di ricerche, le batterie che meglio hanno soddisfatto questi requisiti sono state quelle interamente di alluminio a micro-canali. Questa tipologia di batterie, sull’onda del successo ottenuto nel settore automobilistico, ha trovato fertile terreno anche nei sistemi di riscaldamento e di condizionamento dell’aria stabili, sia in ambienti civili, sia in quelli industriali.

Descrizione e vantaggi Le batterie a micro-canali sono realizzate con condotti estrusi di alluminio meccanicamente brasati ad alette, anch’esse di alluminio. Ogni batteria è costituita, quindi, da tre elementi fondamentali: i tubi a micro-canali, le alettature e i collettori, tutto interamente di alluminio. I tre componenti sono uniti tra loro mediante brasatura con idrogeno e azoto. L’assenza di ossigeno e di vapore d’acqua nel processo di brasatura garantisce robustezza nelle giunture e, quindi una soluzione molto resistente alle sollecitazioni o alle dilatazioni. La qualità delle batterie a micro-canali è ulteriormente evidenziata dalla minore presenza di articolazioni saldate, rispetto alle batterie con tubi di rame e alettatura mandrinata di alluminio. I collettori di alluminio facilitano il processo di flusso del refrigerante a due passaggi. Nel primo passaggio il refrigerante compresso è desurriscaldato e, in seguito, condensato (portato allo stato liquido). Nel secondo passaggio, detto di sottoraffreddamento, il refrigerante liquido è raffreddato a una temperatura inferiore a quella di saturazione prima di essere condotto in un dispositivo di espansione.

La soluzione a micro-canali permette di ottenere batterie del 50% più leggere e con un contenuto di refrigerante del 50% inferiore rispetto al design delle batterie con tubi di rame e alette di alluminio. Il trasferimento del calore è anche migliorato proprio grazie al flusso del refrigerante in un numero così elevato di minuscoli condotti. Inoltre, la realizzazione interamente di alluminio consente di ottenere una struttura complessivamente più robusta senza richiedere telai di sostegno; ma il più importante vantaggio è proprio quello che si riferisce all’assenza di corrosione a formicaio poiché l’alluminio ne è totalmente esente.

Che cosa devono sapere i tecnici Molti forum online HVAC sono pieni di disinformazione in merito all’installazione e alla manutenzione delle batterie a micro-canali utilizzate come evaporatori ad aria. Queste batterie non sono più complicate di quelle tradizionali con tubi di rame e alette a pacco di alluminio, ma sono più sensibili alla carica. L'installazione degli evaporatori a micro-canali all’interno delle apparecchiature di condizionamento segue lo stesso processo di una tradizionale batteria con distributore multiplo; per cui è necessario: saldare con azoto; installare un filtro essiccatore sulla linea del liquido in prossimità della batteria; seguire il metodo della tripla evacuazione; pesare accuratamente la carica. Queste sono le stesse pratiche che devono essere seguite quando s’installa un componente o si realizza un sistema HVAC. È consigliabile avere un piccolo flusso di azoto durante la brasatura in qualsiasi linea di lavorazione, ma ancor più con le batterie a micro-canali. Se si esegue una brasatura senza azoto, si possono formare fiocchi di ossidazione che rischiano di ostruire i condotti interni delle batterie. W

Bibliografia: M. Lattanzi & D. Priestley - “Micro-Channel Evaporator-Coil Technology” - RSES Journal october 2012 Antonio De Pace - “Corrosione precoce di apparecchiature in rame” – Il Chimico Italiano nov/dic 2009 P. Battaini – “Lo studio della corrosione e delle sue cause” Esemir sas Castiglione Olona Va.

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Vi sono buone ragioni per credere che le batterie a micro-canali avranno un futuro brillante. Si stima che, nei prossimi cinque anni la quota di mercato delle batterie a micro-canali potrebbe aumentare dal 3% al 40%. Le ragioni di tale potenziale successo sono essenzialmente le seguenti: - 68% più leggere - Le batterie MC sono molto più leggere delle equivalenti a tubi con pacco alettato (FT). Esse sono, infatti, molto più efficienti, rendendo possibile l’equivalente scambio termico con unità più piccole e leggere, ma ugualmente efficaci. Il loro peso nettamente inferiore le rende più maneggevoli ed economiche per il trasporto. - 29% prezzo più stabile - Le batterie MC contengono una quantità nettamente inferiore di metallo rispetto alle batterie FT. Il contenuto di metallo rappresenta così una parte minore del costo totale e una conseguente minore vulnerabilità alle fluttuazioni dei prezzi delle materie prime. - 77% di volume in meno - Il particolare disegno dei micro-canali consente un migliore trasferimento del calore pur con una quantità inferiore di refrigerante. Le batterie MC contengono una quantità di refrigerante inferiore del 77% rispetto alle batterie FT. - 35% più piccole - L’originale progetto delle batterie MC ha permesso di ottenere scambiatori più piccoli a parità di scambio termico. Ciò consente di ottenere vantaggi competitivi, come una riduzione della dimensione delle apparecchiature e una migliore trasportabilità. Le unità con batterie MC possono essere del 35% più compatte di quelle che utilizzano batterie FT. - 100% di flessibilità nella progettazione - Le batterie MC possono essere realizzate in svariate geometrie costruttive, dalle più piccole fino a dimensioni massi-

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me di 1,5 x 4 metri e possono essere dotate di numerose opzioni di montaggio. - Maggiore efficienza di trasferimento lato aria - Le batterie MC risolvono con successo uno dei fattori che limitano le prestazioni degli scambiatori in genere fornendo un’efficienza di scambio lato aria nettamente superiore alle batterie FT. Maggiore è, infatti, la superficie dei tubi, dei raccordi e della superficie alettata a contatto con l’aria ambiente. - La brasatura tra tubi e alette migliora lo scambio termico – Il semplice contatto tra due metalli riduce sensibilmente il trasferimento del calore. Nelle batterie MC, tutte le parti sono saldate intimamente insieme così che la superficie intorno alle alette non risente d’intercapedini d’aria. - Pulizia semplificata – Polvere e sporcizia sono difficili da rimuovere dalle FT a causa della fragilità e rugosità delle alette. Le batterie MC sono resistenti agli urti e possono essere lavate con getto d’acqua. 100% alluminio – Le batterie MC sono interamente di alluminio, un metallo molto leggero che non soffre di corrosione galvanica come, al contrario, il rapporto tra rame e alluminio delle batterie FT. L’unico materiale che costituisce le batterie MC ne permette il più semplice riciclaggio. - Perdita di carico inferiore – Le batterie MC offrono una minore resistenza al passaggio dell’aria, a parità di trasferimento di calore con le batterie FT. Ciò consente di ridurre il consumo di energia elettrica di ventilazione o di incrementare ulteriormente la capacità di scambio. Riduzione della rumorosità – Il particolare disegno della batteria e la disposizione delle alettature di alluminio tra i micro-canali permette una riduzione del rumore al passaggio dell’aria.

(Danfoss Group Global – The Future Belongs to MCHE’s)

La tecnologia delle pom e dei refrigeratori ad ass con ciclo acqua-amm

I refrigeratori e le pompe di calore ad assorbimento costituiscono categoria a se stante di apparecchiature per la climatizzazione e so tipologia tecnologica in alternativa alle macchine frigorifere a comp ne di vapore azionate elettricamente.

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mpe di calore sorbimento moniaca

o una ono per pressio-

Massimo Ghisleni redazione@impianticlima.com Impianti Clima - Dicembre/Gennaio 2013 - N. 11

pesso si ritiene erroneamente che l’unica caratteristica utile per la loro scelta nelle soluzioni impiantistiche, sia costituita dalla prerogativa di offrire potenza termica e frigorifera mediante la combustione di un gas. Lo scopo che ci si propone in questa breve trattazione è quello di mostrare come le peculiarità della tecnologia ad assorbimento siano altre e di maggior importanza impiantistica rispetto a quella di primo approccio già menzionata.

Il ciclo frigorifero ad assorbimento I refrigeratori e le pompe di calore ad assorbimento acqua-ammoniaca, sono macchine termodinamiche che sfruttano un ciclo frigorifero particolare, definito nella sua attuale configurazione con il termine di ciclo GAX (Gas Absorption Heat Excanger). Il bruciatore multi gas (1) è utilizzato per scaldare la soluzione assorbente-refrigerante provocando la separazione dei due componenti per evaporazione del refrigerante nella colonna di distillazione (2). Il complesso bruciatore-colonna di distillazione viene definito generatore e nelle macchine ad assorbimento sostituisce il compressore tipico delle apparecchiature a compressione di vapore. Il vapore di refrigerante uscente dal generatore alla temperatura di circa 100 °C, attraversando il rettificatore (3) si separa dalle ultime parti d’acqua presenti ed entra alla temperatura di circa 90 °C nello scambiatore di calore a fascio tubiero (5), il quale nella stagione invernale assume il ruolo di condensatore-assorbitore della macchina. In questa parte del circuito lo scambiatore di calore funge da condensatore del refrigerante, il quale cede all’acqua dell’impianto di riscaldamento il calore latente di condensazione. Questo passaggio di stato del refrigerante costituisce quindi il primo effetto utile della macchina. Il refrigerante uscente dalla sezione di condensazione attraversa una prima sezione di laminazione (6), uno scambiatore di calore “tubo in tubo” (7) ed una seconda sezione di laminazione dove progressivamente attraverso successive diminuzioni di pressione e di temperatura è portato alle condizioni ideali per cambiare nuovamente di stato passando alla fase gassosa. Nella batteria alettata (8) infatti il refrigerante, prelevando calore dall’aria dell’ambiente esterno, evapora. In questa parte del circuito la pompa di calore importa all’interno del ciclo una porzione di energia rinnovabile aerotermica. E’ interessante sapere che il refrigerante utilizzato dalle pompe di calore GAHP nella batteria alettata può evaporare alla pressione atmosferica anche alla temperatura di -33 °C. Questa caratteristica termodinamica del refrigerante consente di prelevare energia rinnovabile dall’aria anche quando la temperatura di quest’ultima raggiunge valori fortemente negativi e, permette quindi di non aver bisogno di caldaie di back up. L’ammoniaca evaporata nella batteria alettata, dopo essersi surriscaldata nello scambiatore “tubo in tubo” (7) entra nel pre-assorbitore (9) dove incontrandosi con l’assorbente nebulizzato (l’acqua) da luogo alla razione di assorbimento vera e propria. L’assorbimento è una reazione chimica esotermica, la

1. RappResentazione gRafica di un impianto a pompa di caloRe aeRoteRmica.

quale per evolvere necessita di veder asportata l’energia termica emessa. Nel pre-assorbitore tale energia viene parzialmente utilizzata per pre-riscaldare la soluzione acqua-ammoniaca prossima a rientrare nel generatore. Per completare la reazione d’assorbimento, la soluzione viene inviata nuovamente allo scambiatore di calore a fascio tubiero (5). In questa fase del ciclo, lo scambiatore funge da assorbitore e consente di cedere al fluido termovettore dell’impianto termico una considerevole quantità d’energia termica che costituisce il secondo effetto utile della macchina. La soluzione acqua ammoniaca uscente dallo scambiatore di calore (5) viene inviata dalla pompa delle soluzioni (10) nuovamente al generatore, passando nuovamente per il pre-assorbitore (9) e il rettificatore (3) dove si preriscalda recuperando calore dal ciclo stesso. Nel generatore ricomincia quindi il ciclo frigorifero descritto. La posizione (4) nel disegno di figura 3 rappresenta la valvola di inversione del ciclo della pompa di calore, costituita da un organo meccanico a quattordici vie attraverso il quale viene deviato il flusso di refrigerante nel circuito. Tale operazione consente di cambiare stagionalmente la funzione dei differenti organi presenti nell’apparecchiatura.

Le caratteristiche del ciclo ad assorbimento utili in riscaldamento Negli impianti di riscaldamento oggi giorno, é di fondamentale importanza l’introduzione delle pompe di calore per ottenere una sensibile riduzione dei consumi di combustibili fossili. Riguardo all’assorbimento e alle sue potenzialità, in tale campo sono fondamentali le già richiamate caratteristiche del refrigerante e del ciclo GAX nel quale viene fatto evolvere. La bassa temperatura a cui si può far evaporare l’ammoniaca, consente di realizzare pompe di calore in grado di operare efficacemente in geotermia, idrotermia e aerotermia (Direttiva europea 2008-29-UE RES) a qualsiasi condizione termofisica della sorgente. Lo sfruttamento della grande quantità d’energia che viene a liberarsi durante la fase di assorbimento, consente elevate temperature di mandata all’impianto di riscaldamento trasferendo l’energia rinnovabile prelevata da aria, acqua o terreno, con efficienze ragguardevoli. Le temperature del fluido inviato alla sorgente fredda variano da -10 °C a +45 °C, mentre quelle del fluido termovettore caldo variano da +35 °C a +65 °C (+70 °C in funzione acqua calda sanitaria). In campo geotermico si è potuto realizzare quindi un’apparecchiatura funzionante a gas con prestazioni energe-

2. gRafico del ciclo gaX descRitto sul diagRamma tempeRatuRa, pRessione in funzione della concentRazione di ammoniaca in acqua (le fRecce oRizzontali non identificano tRasfoRmazioni teRmodinamiche ma semplici tRasfeRimenti di massa tRa componenti a diffeRenti condizioni teRmodinamiche).

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3. ciRcuito eRmetico delle pompe di caloRe ad assoRbimento aeRoteRmiche ReveRsibili

tiche, affidabilità e praticità paragonabili alle paritetiche pompe di calore elettriche, ma con il pregio di poter realizzare impianti geotermici meno onerosi dal punto di vista economico. Le sonde geotermiche per una pompa di calore ad assorbimento sono di fatto caratterizzate da uno sviluppo in profondità ridotto del 50% rispetto agli impianti geotermici elettrici, pur mantenendo il fabbisogno di energia primaria del sistema al medesimo livello di contenimento dei consumi rispetto ad un impianto a caldaia. E’ possibile inoltre realizzare impianti geotermici innovativi, mediante l’adozione del concetto di accumulo in ghiaccio nel terreno. Tali sistemi definiti con l’acronimo inglese di GIS (Ground Ice Storage) possono consentire il prevalente utilizzo in free cooling nelle stagioni estive, grazie al ghiaccio accumulato durante l’esercizio invernale dell’impianto. In campo aerotermico si è potuto realizzare due pompe di calore: una reversibile per condizionamento o riscaldamento ed una per solo riscaldamento, caratterizzate da una grande capacità di sfruttamento della fonte rinnovabile aria anche a temperature particolarmente rigide con efficienze di utilizzo del gas ancora molto interessanti. Il grafico della figura 7 mostra infatti come le

peculiarità fisiche del sistema adottato dalle pompe di calore ad assorbimento, consenta efficienze molto elevate anche per valori negativi dell’aria. Addirittura può essere osservata un’efficienza di utilizzo del gas ad una temperatura dell’aria di -12 °C paragonabile al rendimento di una caldaia a condensazione funzionante a 55÷60 °C. Valori tipici medi stagionali dell’efficienza GUE delle pompe di calore si attestano attorno al 155÷160%, ma possono raggiungere anche il 175 % nelle pompe di calore geotermiche ad assorbimento.

Ciclo ad assorbimento utili in refrigerazione L’estrema facilità dell’ammoniaca ad evaporare a bassissime temperature (-33 °C) pur trovandosi a condizioni di pressione assolutamente normali, ha consentito la realizzazione di refrigeratori per applicazioni di grande interesse sia nel campo della climatizzazione che delle realizzazioni tecnologiche industriali. Per le prime, oltre ai tradizionali impianti di condizionamento, si può richiamare la possibilità di applicazione in impianti speciali di refrigerazione con accumulo in ghiaccio. In questo caso il refrigeratore viene mantenuto attivo nelle ore notturne con bassi livelli di temperatura dell’aria e quindi con efficienze più elevate, mentre l’impianto di condizionamento nelle ore diurne sfrutterà principalmente l’energia frigorifera accumulata in appositi serbatoi senza cioè attivare i refrigeratori. Per le seconde è interessante segnalare le possibilità di realizzazione nel campo industriale, per le quali le macchine ad assorbimento offrono anche grandi potenze frigorifere, inviando fluidi refrigerati a temperature utili per i processi produttivi senza per questo implicare grandi impegni elettrici. In tutti i casi applicativi possibili, la tecnologia ad assorbimento porta con se l’interes-

5. RappResentazione bile gahp-aR.

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gahp-aR.

di una pompa di caloRe ad assoRbimento aeRoteRmiche ReveRsi-

4. RappResentazione pittoRica di un impianto geoteRmico ad assoRbimento RobuR. 5. RappResentazione pittoRica di un impianto di climatizzazione estiva e inveRnale aeRoteRmico ad assoRbimento RobuR.

sante vantaggio del non richiedere aumenti di potenza elettrica installata, caratteristica che in alcune situazioni consente l’eliminazione della voce di costo relativa alla realizzazione o aggiornamento di una cabina elettrica di trasformazione o di un doppio contatore/impianto dedicato. Le temperature minime raggiungibili con la tecnologia ad assorbimento acqua-ammonica sono pari a -10 °C. Per concludere sul tema della refrigerazione, è necessario segnalare un ulteriore importante caratteristica del ciclo frigorifero ad assorbimento. La grande quantità di energia termica disponibile ad alta temperatura all’interno del ciclo GAX, può essere sfruttata egregiamente anche nelle macchine per sola refrigerazione. E’ questo il caso dei refrigeratori ad assorbimento Robur GA-HR, in grado di offrire contemporaneamente potenza frigorifera (ad esempio 17 kW con temperatura di mandata 7 °C) per l’impianto di condizionamento e potenza termica (ad esempio 21 kW con temperatura di mandata 58 °C) per un servizio di post-riscaldamento in centrale trattamento aria, per produrre acqua calda sanitaria o per riscaldare altre utenze ritenute necessarie. Tale doppio servizio dei refrigeratori GA-HR avviene sempre con una portata termica della macchina pari a 25

kW, il che porta l’efficienza complessiva del refrigeratore al valore del 152%.

Efficienza, riduzione dei consumi ed energia A conclusione del presente contributo, corre l’obbligo di indicare alcune procedure operative per verificare l’efficienza e la quantità di energia rinnovabile sfruttabile dalle pompe di calore ad assorbimento. Pur non volendo entrare in eccessivi tecnicismi o illustrare in modo pedante procedure matematiche per la valutazione delle prestazioni, la presente parte dell’articolo sarà utile per effettuare confronti di primo approccio con le diverse tecnologie impiegabili negli impianti di climatizzazione. L’efficienza di utilizzo del gas, che per tutte le pompe di calore a fiamma diretta (ad assorbimento, ad adsorbimento o a motore endotermico) viene definita dalla prEN 12309:2012 con il termine di GUE è calcolabile in sintesi con la seguente relazione: E GUE = _____ E PDC

GAS

7. ciRcuito

eRmetico delle pompe

di caloRe ad assoRbimento aeRoteRmiche ReveRsibili

gahp-aR.

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8. sistema di geneRazione peR un impianto geoteRmico ad assoRbimento.

9. RappResentazione schematica di un sistema di accumulo in ghiaccio geoteRmico gis accoppiato a pompe di caloRe ad assoRbimento.

Dove E identifica l’energia termica consegnata dalla macchina al sistema di generazione (misurata o dichiarata agli attacchi macchina) espressa in kWh e Egas è l’energia primaria consumata dalla macchina espressa in kWh. Effettuando confronti con le caldaie a condensazione, il semplice raffronto tra il GUE di una pompa di calore ad assorbimento (circa 1,52) con il rendimento della caldaia (circa 1,08), si evidenzia un miglioramento delle prestazioni delle macchine pari a quarantaquattro punti percentuali (44%) a favore della pompa di calore. Le pompe di calore ad assorbimento però non consumano solo gas naturale durante il loro utilizzo, anche una piccola parte di energia elettrica viene consumata ed è necessario inglobare tale consumo nei calcoli del coefficiente di prestazione della macchina. La norma prEN 12309:2012 individua nel REP (rapporto energia primaria) il coefficiente per indicare a pieno le prestazioni della macchina, il quale è in sintesi calcolabile come segue:

E REP = _____ E

PDC

ASS

Dove E identifica sempre l’energia termica consegnata dalla macchina al sistema di generazione (misurata o dichiarata agli attacchi macchina) espressa in kWh e Eass è l’energia primaria complessiva (gas + elettrico) consumata dalla macchina espressa in kWh. L’energia assorbita complessivamente dalla GAHP è calcolabile come segue: PDC

E _____ h ELET

E =E ASS

GAS

Dove Egas è l’energia primaria consumata dalla macchina espressa in kWh, E è l’energia elettrica consumata dalla pompa di calore espressa in kWh, mentre ƞ è il rendimento di trasformazione da energia primaria a energia elettrica, indicato da Eurostat al valore di 0,40 (valore da ELET

10. fase Realizzativa di un sistema di accumugis accoppiato a pompe di caloRe ad assoRbimento.

lo in ghiaccio geoteRmico

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11. RefRigeRatoRi peR pRoduzione acqua gelida peR impianto pRoduttivo agRo-alimentaRe (RobuR).

utilizzare in sostituzione a quanto indicato da AEEG secondo la Direttiva 2008-29-UE RES e il D.Lgs. 28/2011). Le ultime due formule possono essere utilizzate anche per valutare il comportamento delle pompe di calore elettriche a compressione di vapore, intendendo per Eass solo la E divisa per 0,4 ed eliminando ovviamente la E . Seguendo le procedure indicate, una pompa di calore ad assorbimento, avente in riscaldamento un GUE pari a 1,52 (dato medio stagionale molto ricorrente), è conseguentemente caratterizzata da un REP di 1,40, il quale corrisponde ad un COP di 3,5 di una macchina elettrica. Sulla base di queste prestazioni, la pompa di calore ad assorbimento è caratterizzata da una capacità di sfruttamento di energia rinnovabile praticamente identica a quella della pompa di calore a compressione di vapore elettrica, ovvero il 50 % rispetto a quanto calcolabile con la Raccomandazione R/09 del Comitato Termotecnico Italiano, attualmente ancora allo stato di bozza non approvata. Tale pariteticità tra le macchine ad assorbimento e le pompe di calore a compressione di vapore azionate elettricamente è facilmente verificabile attraverso l’equazione indicata dalla prEN 12309-5:2012 (allegato normativo A), la quale è l’unica utilizzabile nella raccomandazione R/09 del CTI per individuare la quantità di energia rinnovabile sfruttata dalle pompe di calore ad assorbimento. L’equazione per il calcolo della quantità di energia rinnovabile è la seguente: ELET

GAS

RES

TOT

Conclusioni Le apparecchiature ad assorbimento con ciclo acqua ammoniaca godono attualmente di un rinnovato interesse dei progettisti e degli installatori date le loro peculiarità intrinseche: altissima efficienza in riscaldamento, sfruttamento di fonti rinnovabili, abbattimento degli impegni elettrici, ampio campo operativo per le temperature dei fluidi termovettori elaborati, affidabilità operativa della macchina e sicurezza del vettore energetico. Pur essendo nel recente passato (anni novanta del XX secolo) oggetto tecnologico di nicchia, attualmente assumono ruoli sempre più importanti nel panorama impiantistico nazionale ed internazionale, grazie ad una maggiore attenzione dell’opinione pubblica ai temi ambientali ed energetici. Questi temi, uniti al dato di fatto che la tecnologia GAHP utilizza come vettore energetico principale il gas naturale, hanno indotto la Commissione Europea a finanziare un importante progetto di ricerca e sviluppo nell’ambito del settimo programma quadro, vedendo nelle pompe di calore ad assorbimento uno strumento strategico essenziale per ridurre i fabbisogni energetici del comparto della climatizzazione, senza implicare investimenti di aggiornamento delle infrastrutture di distribuzione dei vettori energetici. Il progetto che ne è scaturito, condotto con la collaborazione di numerosi ed importanti partner europei, è stato battezzato con l’acronimo HEAT4U. W

h x (1- ----------) REP , S S

IST

Dove E è l’energia rinnovabile sfruttata dalla GAHP espressa in kWh, E è il fabbisogno termico dell’impianto coperto dalla pompa di calore espresso in kWh, ƞ è il rendimento di trasformazione da energia primaria a energia elettrica e REP è il rapporto energia primaria della pompa di calore ad assorbimento. RES

TOT

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LINEA CALDA

di GIACOMINO REDONDI

EfficiEnza EnErgEtica nEl sEttorE industrialE

’efficienza energetica rappresenta oggi una straordinaria opportunità per il sistema industriale nazionale ed europeo, sia in termini di sviluppo delle relative tecnologie, sia per conseguire quell’indispensabile equilibrio con la produzione di energia da fonti rinnovabili. È quanto è stato ribadito nella seconda edizione dell’Energy Efficiency Report, presentato il mese scorso dall’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano, nonché nella conferenza conclusiva del progetto H-REII (Heat Recovery in Energy Intensive Industries). È noto che le imprese italiane scontano un importante deficit di competitività sui mercati internazionali, determinato dal prezzo di acquisto dell’energia che è mediamente del 25% superiore rispetto alla media europea. Tale discapito è determinato essenzialmente dal mix energetico del nostro Paese, che si caratterizza per una dipendenza dall’estero superiore all’80%. Con l’efficienza energetica, entro il 2020 si potrebbero dimezzare i consumi del comparto industriale. Quasi tutte le tecnologie per l’efficientamento energetico industriale, risultano economicamente sostenibili in tutte le condizioni, anche in assenza di sistemi di incentivazione; tuttavia gli investimenti sono caratterizzati da tempi di rientro piuttosto lunghi, raramente al di sotto dei 3 -5 anni. Il fatto che l’efficienza energetica non stia esprimendo attualmente il suo

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potenziale, è dovuto essenzialmente a due motivazioni: - il quadro normativo, che nel nostro Paese sconta un ritardo significativo rispetto al benchmark europeo; - l’assenza di una vera cultura dell’efficienza energetica negli operatori industriali e negli istituti di credito. Soprattutto sul versante culturale c’è molto da fare! Dalla ricerca dell’Energy & Strategy Group emerge che poco meno del 17% delle imprese esaminate e non soggette ad obbligo di nomina (L. 10(91), dispone di un Energy Manager. Solo il 22% delle aziende adotta un approccio strutturato alla gestione dell’energia, a fronte di un 6% che utilizza metodi rudimentali e quasi il 15% che non prevede nemmeno questi ultimi. Nel 90% dei casi gli investimenti sono legati a scelte forzate o ad interventi di miglioramento dei processi produttivi, non guidati da alcun riferimento energetico diretto. Per cogliere i benefici che l’efficienza energetica è in grado di offrire, sono necessarie decise azioni di diffusione della relativa cultura e delle opportunità ad essa associate, nonché di abbattimento delle barriere finanziarie esistenti nel ricorso al credito. Nel periodo più recente si rilevano deboli segnali positivi come la crescente attenzione delle imprese verso le ESCo (Energy Service Company), la diffusione del concetto di efficientamento energetico come strumento di marketing, lo sviluppo di forme di supporto al finanziamento di questi interventi. È certamente una inversione di rotta, che però attende una decisiva spinta propulsiva da un chiaro quadro legislativo di riferimento. W

PRODOTTI & SISTEMI BARRIERE D’ARIA PER IL SETTORE DEL LIGHT COMMERCIAL Toshiba, presenta la nuova linea di Barriere d’aria. Il prodotto è la perfetta combinazione di una barriera d’aria propriamente detta con una pompa di calore, unità esterna. Il sistema impedisce all'aria esterna, con temperatura e umidità non confortevoli, di "inquinare" le condizioni termoigrometriche interne e di generare lavoro addizionale agli impianti di climatizzazione e riscaldamento, favorendo un elevato risparmio energetico, grazie anche al positivo contributo della pompa di calore. Altro aspetto è quello della riduzione al minimo gli spifferi d'aria, causa di notevoli disagi per gli impiegati e clienti che si trovano nelle vicinanze delle porte. La temperatura e l'umidità all'interno rimangono controllate e costanti garantendo così un livello di comfort ottimale. Compatibili con tutte le unità condensanti Digital e Super Digital Inverter, sono disponibili nei modelli a Cassetta, a Soffitto e Canalizzabile con potenze e dimensioni differenti adatte per porte di ogni dimensione e sono dotate di ventilatori a tre velocità, per permettere all'utilizzatore di selezionare il corretto flusso d'aria a seconda delle differenti condizioni ambientali. Inoltre per particolare soluzioni applicative possono venire realizzate anche unità su specifica del cliente. Durante l’inverno, in modalità riscaldamento, il prodotto genera una barriera verso l’esterno creando un blocco all’ingresso dell’aria fredda. In estate invece la macchina crea una barriera al flusso di aria fresca presente nel locale affinchè non si disperda verso l’esterno. Il motoventilatore utilizzato è conforme alla normativa ErP 2013 (Regolamento EU No 327/2011). Altra caratteristica tecnica del prodotto è la Bacinella di raccolta della condensa. Durante i cicli

di sbrinamento il ventilatore continua a funzionare: la condensa, eventualmente formatasi , viene raccolta nella bacinella ed evapora una volta ripreso il normale funzionamento in riscaldamento. Per un’installazione più agevole le Barriere d’aria Toshiba sono equipaggiate con attacchi flare, mentre la scheda elettronica integrata, posizionata all'interno dell'unità e facilmente accessibile, riduce i tempi e i costi d’installazione : non è necessario installare un kit di interfaccia e un’alimentazione separata . Concludendo, dalla Fabbrica il prodotto esce già configurato abbreviando il lavoro dell’installatore e il suo funzionamento è compatibile con tutta la linea di Controlli Toshiba per un’agile e perfetta gestione del suo funzionamento. www.toshibaclima.it

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RIDUTTORE DI PRESSIONE FLANGIATO

Honeywell Environmental Control (EVC Italia), annuncia un nuovo prodotto della gamma per il trattamento delle acque: il riduttore di pressione flangiato ad azione diretta D15S. Il dispositivo sostituisce il precedente D15P offrendo diverse funzionalità e caratteristiche tra cui: - Nuovo design della cartuccia con inserto per consentire la riparazione on-site; - Facile accesso a tutte le parti interne e ai componenti. L’ingresso da un unico lato permette così di mantenere installato il riduttore sulla linea durante

la manutenzione e la riparazione; - Manutenzione eseguibile senza l’ausilio di attrezzi speciali; - Maggiore protezione contro la corrosione grazie alla verniciatura epossidica della ghisa sferoidale in allineamento con gli standard di protezione contro il deterioramento pesante (GSK); - Migliore portata in conformità alle normative di omologazione (DVGW). D15S può essere installato e utilizzato in edifici residenziali, condomini, scuole, industrie, società di distribuzione di acqua e per molti altri scopi commerciali, laddove sono richieste performance specifiche. Le sue innovative caratteristiche permettono di aumentarne l’efficienza e parallelamente ridurre i tempi e il costi di manutenzione. Il nuovo design e la verniciatura in resina epossidica, inoltre, consentono di contenere i costi di produzione e, di conseguenza, il prezzo di vendita, rendendo il D15S molto competitivo rispetto alla concorrenza. www.honeywell.it

RACCORDI AD INNESTO RAPIDO Comap presenta il nuovo “Tectite Carbon”, un innovativo raccordo ad innesto rapido in acciaio al carbonio, non smontabile, leggero, semplice e facile da installare. Progettata per l’utilizzo in impianti di riscaldamento e di raffrescamento a circuito chiuso e aria compressa non lubrificata, la nuova gamma di raccordi “Tectite Carbon” è stata perfezionata con alcuni particolari tecnici che ne migliorano le prestazioni rendendone più sicuro l’utilizzo: nella zona dell’inserimento del tubo è stato aggiunto un collare guida in polimero che facilita allineamento del tubo con il raccordo, eliminando ogni possibile rischio per l’ORing di tenuta. Inoltre, è stata aggiunta una piccola clip in acciaio inossidabile per garantire la continuità elettrica necessaria per una perfetta messa a Impianti Clima - Dicembre/Gennaio 2013 - N. 11

terra del sistema. I nuovi raccordi Tectite Carbon, garantiti 10 anni, hanno il corpo in Acciaio al carbonio RST34/2, gli O-ring di tenuta in EPDM e la ghiera elastica di bloccaggio in acciaio inossidabile. La gamma è attualmente composta da oltre 110 articoli, disponibili nei diametri da 15 a 54 mm. I raccordi ad innesto rapido “Tectite Carbon” di Comap, non richiedendo attrezzature per la loro installazione, sono, di fatto, la migliore risposta alla necessità di riduzione dei tempi di installazione da parte del professionista, uno dei temi, unitamente a quello della “sicurezza” a cui Comap guarda con estrema attenzione in fase di progettazione di tutti i suoi sistemi. www.comap.it

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IL MINIMALISTA PRESUNTUOSO U tente

LE PROSSIME FIERE KLIMAHOUSE 27 - 27 GENNAIO 2013 BOLZANO

e installatore

ASHRAE 2013 WINTER CONFERENCE 26 - 30 GENNAIO 2013 DALLAS - USA Un dialogo da sempre non facile quello tra utente finale e installatore, anche se fino adesso si è trascinato in qualche modo con reciproca sopportazione. l'entrata sul mercato di prodotti tecnologicamente avanzati e ad alta efficienza energetica, obbliga ad un maggiore sforzo da parte di entrambi a capirsi meglio, soprattutto affinché i vantaggi di questi nuovi prodotti possano realizzarsi interamente. Fino adesso il rapporto tra i due è stato più o meno di questo tipo: l'utente interpellava l'installatore per un prodotto o una trasformazione o un impianto ex novo, senza preoccuparsi di approfondire gran che le sue stesse necessità, a parte quasi sempre quella del prezzo. anche da parte sua, l'installatore ben poco si preoccupava di capire e accertare le esigenze dell'utente, facendo invece il possibile di scegliere il prodotto che gli offriva il maggior guadagno e concludere il lavoro nel minor tempo possibile. nel caso di prodotti semplici e senza particolari pretese questo rapporto poteva anche funzionare: l'utente si ritrovava il lavoro concluso rapidamente ad un prezzo contenuto, e questo era tutto. Ma le cose da tempo sono cambiate, mentre l'atteggiamento sia dell'uno che dell'altro è cambiato molto meno. ora sono subentrate diverse esigenze prima inesistenti: valutazione dell'efficienza energetica necessaria per poter rientrare nelle detrazioni fiscali, e quindi varie alternative nella scelta delle macchine e dello stesso impianto. l'utente purtroppo è ancora ben poco documentato sui pro e i contro degli impianti, sulle pompe di calore, sui sistemi solari ecc. l'installatore, dal canto suo, mantiene una dialettica ancora limitata: poco si preoccupa di accertare i requisiti effettivi del cliente, mantiene al minimo il dialogo con lui, se non per la parte economica che ritiene gli spetti. insomma, le due parti comunicano ancora troppo poco, e a perderne è quasi sempre l'impianto e con esso tutti i benefici che l'utente poteva legittimamente aspettarsi. Finché questo anello non migliorerà tante opportunità rimarranno delle pie intenzioni. W Impianti Clima - Dicembre/Gennaio 2013 - N. 11

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Fondatore e Direttore responsabile antonio Briganti

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Cristiano Vergani Qualità dell’aria, aeraulica e salute Marketing advisor luca Ferrari redazione e coordinamento luca Ferrari, lara Bindi

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OT TOBRE 2012

4 Regole Auree per gli impianti di ventilazione Compressori frigoriferi: scroll o vite

4 Regole Auree per gli impianti di riscaldamento Compressori frigoriferi: scroll o vite II Parte

Illuminazione LED

Mercato Compressori

Ventilatori per edifici di grande altezza

Il sostegno della zeolite

Aria sotto controllo nei laboratori

Deumidificazione piscine. Impianti e macchine

Deumidificazione aria per piscine coperte

Il gas naturale come vettore energetico sicuro

lettori 5016*

SET TEMBRE 2012

GIUGNO 2012

LUGLIO/AGOSTO 2012

Numero 2

MAGGIO 2012

Numero 1

lettori 4124*

* Dati aggiornati al 13/12/2012

O ttimizzazione salto termico dellâ&#x20AC;&#x2122;acqua nella climatizzazione

lettori 6801*

Filtrazione aria: nuove tecnologie in arrivo

lettori 4528*