LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R
NORMATIVA REVISIONE EPBD: QUALE FUTURO PER IL PARCO EDILIZIO ESISTENTE?
COMPLESSO DIREZIONALE AD ALTA EFFICIENZA
FUEL CELL PER LA COGENERAZIONE IN AEROPORTO
IL RUOLO DELLA REFRIGERAZIONE NELL’ECONOMIA GLOBALE
VRF E CONTABILIZZAZIONE DELL’ENERGIA
COMFORT TERMICO NEGLI EDIFICI SCOLASTICI
ANNO14 - MARZO-APRILE 2023
ECO-
I deumidificatori Cuoghi della serie SP e SPW sono stati studiati per deumidificare e riscaldare piccole piscine o grandi ambienti. Sono disponibili in tre potenze, da 50 * a 120 * L/giorno sia per l’installazione in ambiente ( SP ) che per l’installazione nel locale tecnico adiacente a quello da deumidificare ( SPW ).
Il nuovo controllo elettronico, di serie su tutti i modelli, utilizza una sofisticata sonda di umidità e temperatura e può essere facilmente montato fuori dalla macchina nella posizione più idonea e comoda per l’utilizzatore.
La resistenza elettrica ** o la batteria per l’acqua calda ** completano le funzionalità dell’apparecchio
Deumidificatori SP e SPW : silenziosi, robusti, efficienti.
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Periodico Organo ufficiale AiCARR n. 79 marzo-aprile 2023
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Hanno collaborato a questo numero | Michele Bertolini, Jean-Luc Dupont, Nicola Libero, Mariastella Noacco, Roberto Mancin, Marcello Tezze, Giulia Torriani
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HarmonicsunderControl – vinci le armoniche con il filtro attivo ZIEHL-ABEGG
I filtri attivi di Ziehl-Abegg mantengono le armoniche sotto controllo e migliorano la qualità della rete. Forniscono la compensazione continuativa delle armoniche tramite correzione del fattore di potenza 3~ (PFC) fino ad un valore unico di 6kW. Quindi mai più brutte sorprese per il vostro impianto di raffreddamento e ventilazione, con un potenziale risparmio fino al 50% di potenza reattiva inutilizzabile e costi di sistema straordinariamente ridotti. Ecco come si presenta la tecnologia del futuro. www.ziehl-abegg.it
Girante high-tech con design biomimetico ZAbluefin
Elevata efficienza di sistema per il massimo risparmio energetico a favore del clima
Tecnologia intelligente del motore ECblue
con 3~PFC integrato fino a 6 kW
OPZIONALE
Dispositivo con filtro attivo ad alte prestazioni
per una rete sicura e di qualità
L’esperienza iniziata nel tempo della più grande epidemia degli ultimi 100 anni insegna che la presidenza non si ricopre, ma si interpreta. Interpretazione che lascia spazio alla fantasia dell’attore e alla vivacità dell’incontro con il pubblico. Sembra paradossale parlare di “incontro” quando in realtà una parte considerevole del mandato è stata condotta “da remoto”.
Gli incontri di AiCARR sono stati molti, alcuni hanno rinsaldato rapporti esistenti e di lungo corso sfociando in iniziative coordinate di ampio respiro, altri hanno creato nuovi ponti e oltrepassato confini (forse solo immaginari, a questo punto).
Si inizia con il cuore e si prosegue con il sorriso, in ogni contesto. Nell’ambito delle attività associative l’entusiasmo, quando si passa da una pandemia a una guerra vicina, è fondamentale. L’entusiasmo dettato dalla passione è come un tergicristallo: non fa smettere di piovere, ma ti consente di andare avanti.
Ed è con l’entusiasmo alimentato da una grande squadra, dallo staff permanente al segretario generale fino al vicepresidente, al tesoriere, alla giunta, al consiglio e a tutti gli ex-presidenti che hanno incoraggiato scelte ambiziose, che si cresce.
In tutte le attività, dalla sanità alla prevenzione incendi passando per gli impianti di climatizzazione e le case “green”, attraverso il nuovo codice appalti, l’associazione ha dimostrato il suo valore, corroborato la sua reputazione, raggiunto nuovi soci (aziende, professionisti, studenti).
AiCARR ha anche “accelerato”, in termini di presenze, di numero di eventi sicuramente,
ma soprattutto in termini di velocità di risposta a un contesto imprevedibile e mutevole. Questo ci rende fieri del lavoro fatto, non solo dall’associazione ma anche delle attività di formazione di AiCARR Educational srl, cresciute di un fattore 3 nell’ultimo triennio, ampliate nell’offerta e costruite in maniera “sartoriale” sulle esigenze dei clienti pubblici e privati che si rivolgono a noi.
È quindi un tempo di bilanci ma anche di ringraziamenti. Avere ereditato un patrimonio culturale sano e fruttuoso dalle presidenze precedenti ci ha consentito di procedere senza esitazione sulla strada della generosità intellettuale, valore primo di ogni associazione culturale.
Il tesoro di relazioni internazionali, unito alla forza e credibilità di una proposta scientifica di elevato livello, ha consentito ad AiCARR di aggiudicarsi l’organizzazione del prestigioso convegno Clima 2025, punto d’incontro e di riferimento globale per quanto riguarda la climatizzazione e il benessere ambientale. Titolo del convegno sarà “Decarbonized, healthy and energy conscious buildings in the future climates”. Nel titolo c’è una parola importante, perché davanti, oltre il mare, c’è il futuro. Futuro che vede l’associazione con un nuovo timoniere e un nuovo equipaggio, a cui auguro almeno la metà della fortuna e delle soddisfazioni che ho avuto in questo mandato, it will be one hell of a ride
Si chiude così il sipario su questa interpretazione, e se lo spettacolo vi è piaciuto…
Ad maiora.
Filippo Busato, Presidente AiCARRFr ankfur t
2023
13- 17 Mar ch
HALL 9. 0
BOOTH D18
DOPPIA TENUTA SULL’AGGRAFFAGGIO
MEMBRANA + GUAINA PROTETTIVA = DOPPIA PROTEZIONE
DADO ESAGONALE PER INSTALLAZIONE FACILITATA
16
CASE GREEN: quale futuro per il nostro parco edilizio esistente?
La revisione della EPBD rappresenta un’opportunità per affrontare la sfida della decarbonizzazione dell’UE e promuovere la riqualificazione energetica degli edifici esistenti. Il nostro Paese, per adeguarsi alla direttiva, necessita però di meccanismi di sostegno più incisivi rispetto a molte altre nazioni europee
L.A. Piterà
22
Demolizione e ricostruzione ad alta efficienza energetica
Analisi delle scelte impiantistiche del complesso direzionale “VP22” a Milano, un edificio all’avanguardia dal punto di vista energetico e del comfort interno
M. Noacco
CASE STUDY
30
Fuel cell per la cogenerazione: il caso studio dell’aeroporto di Torino
Lo studio, ancora in fase preliminare, ha l’obiettivo di realizzare un innovativo impianto di trigenerazione per garantire la produzione combinata di energia elettrica e termica grazie all’utilizzo di Celle a Combustibile a carbonati fusi (MCFC) e la produzione di energia frigorifera dovuta a un gruppo frigo ad assorbimento
M. Tezze, R. Mancin, N. Libero
MERCATO
38
Il ruolo della refrigerazione nell’economia globale
38ª Nota informativa sulle tecnologie di refrigerazione (Giugno 2019)
J-L. Dupont
CONTABILIZZAZIONE
46
Sistemi VRF: applicazioni d’uso e caratteristiche
Una tecnologia integrata che offra agli utilizzatori di un impianto di climatizzazione VRF ad espansione diretta uno strumento preciso e completo per il monitoraggio dei consumi, la ripartizione dell’energia utilizzata e la gestione completa dell’impianto rappresenta una soluzione smart equiparabile ai sistemi idronici
PREMI O TESI DI LAUREA
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Comfort termico e qualità dell’aria interna negli edifici scolastici
Analisi sperimentale dei modelli di previsione della sensazione termica e del legame tra controllo percepito e soddisfazione degli occupanti
G. Torriani
Viessmann lancia le nuove pompe di calore aria-acqua ad alta temperatura Vitocal 250-A e 252-A, sviluppate appositamente per gli interventi di modernizzazione degli impianti. Nel dettaglio, si tratta di pompe di calore reversibili con ciclo frigo monoblocco per un comfort di riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua sanitaria in tutte le stagioni. Queste raggiungono inoltre una temperatura di mandata fino a 70 °C, che permette di integrarle all’impianto a radiatori esistente. Rappresentano pertanto una soluzione ideale per le ristrutturazioni, che permette di sfruttare i benefici della pompa di calore semplicemente sostituendo la vecchia caldaia e sfruttando l’impianto di casa esistente senza interventi troppo invasivi. La loro tecnologia innovativa sfrutta il calore ambientale in modo efficiente sia per il riscaldamento sia per il raffrescamento (COP fino a 5,3). L’elevata efficienza energetica, la pratica gestione tramite un’app intuitiva e il design elegante rendono le nuove Vitocal perfette sia per le riqualificazioni sia per l’installazione in nuovi impianti. Particolare attenzione è stata rivolta all’ambiente: attraverso l’impiego di un gas refrigerante naturale, R290 (propano), contraddistinto da un GWP (Global Warming Potential) particolarmente basso, il generatore di calore protegge l’ambiente e il clima aggiudicandosi l’etichetta Climate Protect+++. Le Vitocal 250-A e 252-A esprimono il loro massimo potenziale quando inserite all’interno di un sistema integrato Viessmann, composto da pompa di calore, moduli fotovoltaici Vitovolt 300, sistema di storage Vitocharge e, all’occorrenza, colonnina di ricarica per auto elettriche VEC04 Smart. www.viessmann.it
Panasonic Heating & Ventilation Air Conditioning punta ad innalzare nuovamente lo standard qualitativo nel settore dei climatizzatori presentando Etherea serie ZKE, nelle sue varianti bianca, argento e grigio grafite. La nuova linea, top di gamma di Panasonic, migliora ulteriormente le proprie
performance in termini di qualità dell’aria e di efficienza energetica. Tutti i nuovi modelli Etherea ZKE adottano il nuovo generatore nanoe™ X Mark 3, in grado di produrre 48 mila miliardi di radicali ossidrilici al secondo, 100 volte di più rispetto al modello base nanoe™. Abbondantemente presenti in natura, i radicali ossidrilici (noti anche come radicali OH) hanno la capacità di inibire cinque tipi di inquinanti, tra cui alcuni muffe, allergeni e pollini, deodorizzano l’ambiente e idratano pelle e capelli. Le particelle prodotte dal generatore Mark 3 si diffondono più rapidamente nello spazio e hanno un effetto inibitore più efficace contro gli inquinanti, portando così incredibili benefici all’interno degli spazi interni. Etherea è progettata per ottenere alte prestazioni in ogni stagione e fornire comfort tutto l’anno, garantendo un’elevata efficienza anche da un punto di vista energetico. La nuova linea da 2,0 kW raggiunge una classe energetica A+++ in raffrescamento e A++ in riscaldamento. Volendo fornire un confronto in raffrescamento dei nuovi modelli: un climatizzatore Etherea della nuova serie ZKE (CS-Z20ZKEW/ CU-Z20ZKE) con un SEER di 8,7 dichiara in etichetta un consumo annuo di 84 kWh con un notevole miglioramento rispetto alla serie precedente Etherea XKE (CS-Z20XKEW / CU-Z20XKE) con un SEER di 8,1 e un consumo annuo pari a 91 kWh. www.aircon.panasonic.eu.
Dal design elegante e ricercato, EHS Mono HT Quiet è la pompa di calore monoblocco ad alta temperatura e bassa rumorosità lanciata in Italia a fine 2022. Si tratta di una soluzione legata al riscaldamento e alla climatizzazione perfetta per il mercato delle ristrutturazioni residenziali. EHS Mono HT Quiet combina funzionalità avanzate e nuove tecnologie per raggiungere temperature dell’acqua per il riscaldamento domestico fino a 70 °C e funziona a bassi livelli di rumorosità, fino a 35 d(BA), grazie a una modalità silenziosa in 4 fasi. L’alta temperatura dell’acqua in uscita rende questa soluzione particolarmente
indicata per le ristrutturazioni, sostituendo i sistemi di riscaldamento che utilizzano combustibili fossili. Inoltre, la pompa EHS Mono HT Quiet è facile da installare, semplice nella manutenzione ed è in grado di garantire in modo affidabile il 100% delle prestazioni di riscaldamento anche in condizioni estreme (temperature fino a -25 °C). Certificata Quiet Mark, questa pompa di calore ha recentemente ottenuto il premio Design Plus powered by ISH nella categoria sistemi di riscaldamento/condizionamento. www.samsung.com/climate
Dall’esigenza di una maggiore integrazione tra il terminale idronico e l’ambiente da climatizzare, prende vita l’ultimo importante prodotto di Galletti: EFFETTO AirClissi la soluzione innovativa che integra all’interno del modulo di aspirazione aria ad effetto Coandă, un sottile layer di luce led, studiato appositamente per esaltare al massimo lo stile dell’ambiente in totale sinergia con i dispositivi di illuminazione principali. EFFETTO AirClissi, infatti, permette di regolare l’intensità luminosa del terminale idronico a proprio piacimento per adattarsi al meglio alle esigenze estetiche, indipendentemente dalle regolazioni di comfort climatico in uso. I moduli luminosi, disponibili nella colorazione calda 3000 K e in quella neutra 4000 K, possono essere modulati sia attraverso il controllore a microprocessore EVO di Galletti, sia tramite l’applicazione Casambi (scaricabile su
qualsiasi smartphone). Le linee di EFFETTO AirClissi sono eleganti, pulite, essenziali e sono state disegnate dalla Advanced Design Unit di Galletti per valorizzare al meglio l’estetica degli ambienti in cui il terminale viene inserito, senza più, quindi, avere la necessità di doverlo “nascondere”. Anche attraverso l’uso dei materiali Galletti ha voluto differenziare la sua nuova proposta in modo inedito per il settore. Tra i protagonisti del nuovo terminale EFFETTO AirClissi di Galletti troviamo, infatti, il Dibond®: un materiale composto da una lastra con struttura a “sandwich” costituita da due lamine di alluminio che, oltre ad avere un’ottima tenuta alla formazione della condensa, ha consentito all’ Advanced Design Unit di Galletti di sviluppare il design lineare e pulito dell’oggetto e di offrire agli utilizzatori tre differenti soluzioni cromatiche: Grey (con rivestimento in alluminio naturale spazzolato), White (bianco RAL 9010) e Black (nero RAL 9005). Il modulo EFFETTO AirClissi si abbina alla solida e affidabile tecnologia Acqvaria di Galletti ed è stato concepito per garantire il massimo comfort. Grazie alla tecnologia dell’effetto Coandă, il lancio dell’aria è stato ottimizzato attraverso simulazioni fluidodinamiche computazionali (CFD), validate anche dalle prove sperimentali effettuate nei laboratori Galletti e la speciale geometria dei convogliatori consente al getto d’aria di lambire il soffitto e le pareti senza mai investire direttamente le persone diventando la soluzione ideale nelle installazioni in ambito light commercial, uffici e hotel. www.galletti.com
Olimpia Splendid presenta il nuovo scaldacqua in pompa di calore Sherpa SHW S2 che nasce come alternativa, più efficiente e sostenibile, al tradizionale scaldabagno (a gas o energia elettrica) per la produzione di ACS in ambito residenziale e non solo. Disponibile in due diverse taglie – da 202 e 251 litri – si colloca tra le soluzioni che meglio ottimizzano i consumi energetici, non solo per la tecnologia intrinseca (pompa di calore), ma anche per le prestazioni ai massimi livelli nella sua categoria (classe A+ in condizioni climatiche medie, con profilo di carico L per la 200 e XL per la 260S) e la facile integrazione con altri sistemi di riscaldamento dell’acqua: la versione Sherpa SHW S2 260S può infatti lavorare con una seconda fonte di energia proveniente dai pannelli solari oppure da altro generatore. Presente inoltre, di serie, una resistenza elettrica da 1.5 kW come back-up, che assicura ACS a temperatura costante anche in condizioni estreme e un contatto per pilotare al meglio l’integrazione con il fotovoltaico, tramite cui è possibile alzare il set point della macchina rispetto a quello standard, rendendo così possibile l’accumulo dell’energia sovraprodotta dai pannelli, con conseguente abbattimento dei costi di produzione di ACS e il raggiungimento del massimo risparmio energetico. Particolare attenzione merita infine il design compatto, dalla forma slanciata, che riduce a soli 630 mm la superficie d’ingombro, per rendere più semplice la collocazione all’interno del locale tecnico. www.olimpiasplendid.com
R454B
CHILLER E POMPE DI CALORE AD ALTA EFFICIENZA STAGIONALE E REFRIGERANTE LOW GWP
VLS è la nuova serie Galletti di chiller e pompe di calore condensate ad aria concepita espressamente nell’ottica della sostenibilità ambientale, grazie all’utilizzo del refrigerante di ultima generazione R454B e al raggiungimento di efficienze stagionali molto elevate. La gamma, che vanta un’estrema configurabilità, è in grado di coprire potenze in raffrescamento da 150 a 590 kW e garantisce la possibilità di produrre acqua da -10°C a 55°C, e il funzionamento a pieno carico con aria esterna da -15°C a 46°C. VLS è disponibile in differenti allestimenti acustici per un impatto ambientale ancora più ridotto.
GWP < 500 | Efficienze stagionali ottimizzate | Elevata configurabilità | Allestimenti acustici silenziati | Produzione di acqua da -10°C a 55°C
Scopri l’intera gamma in R454B su www.galletti.it
La gamma di pompe di calore aria-acqua monoblocco inverter monofase e trifase Auriga di Baxi si caratterizza per semplicità di installazione, affidabilità ed eccellenti prestazioni. L’elevata prevalenza del circolatore (DI SERIE) consente l’installazione in impianti di grandi dimensioni, di coprire maggiori distanze dalla centrale termica o di installare l’unità direttamente a servizio dei fan coil. La gamma comprende ben 8 modelli con un ampio range di potenze (da 4 a 16 kW), versioni monofase e trifase, per soddisfare qualunque esigenza impiantistica. Grazie alle nuove logiche di funzionamento, è possibile installare fino a 6 unità in cascata. Tra i numerosi plus della gamma, l’equipaggiamento idraulico completo con cui vengono fornite, ma anche l’ampio campo operativo (temperature operative in riscaldamento fino a 65 °C) e il pannello di comando remoto che gestisce direttamente il riscaldamento/raffrescamento con 16 diverse curve climatiche per modalità, il bollitore ACS (integrazione solare, caldaia e gestione pompa di ricircolo ACS), l’integrazione caldaia e la resistenza elettrica di backup, il sistema in cascata in riscaldamento e raffrescamento, la funzione antilegionella, la modalità eco, e le modalità silenziosa e vacanza. Tra gli optional, il pratico kit di resistenza elettrica. Se abbinata al Kit Hybrid Auriga e a una caldaia a condensazione Baxi, diventa un efficiente sistema ibrido factory made in grado di garantire ambienti confortevoli tutto l’anno con il massimo risparmio energetico. Il kit Hybrid Auriga/kit Hybrid Auriga E (versione solo elettronica) integra, infatti, diverse
tecnologie (pompa di calore aria/acqua, caldaia a gas a condensazione) in un unico prodotto dalle dimensioni estremamente compatte (l’installazione non comporta opere murarie), consentendo di migliorare di almeno 2 classi energetiche l’efficienza dell’edificio. www.baxi.it
Climate Solutions, div. di Beijer Ref Italy dedica al mondo HVAC, dà il benvenuto a Marvin, il nuovo modello di climatizzatore per applicazioni mono e multi split in ambito residenziale del brand Sinclair.
Marvin rispecchia perfettamente la definizione di design: “progettazione di oggetti d’uso comune mirante a conciliare funzionalità, estetica ed economicità”. Le caratteristiche che lo rendono unico sono le sue capacità di filtrazione e purificazione, una soluzione perfetta per coloro che soffrono di allergie ed asma e hanno la necessità di vivere in ambienti puliti con la giusta umidità dell’aria.
Marvin è dotato di un sofisticato sistema di purificazione al plasma che rilascia ioni in grado di
neutralizzare polline, acari e altri agenti allergeni. La lampada UV-C è integrata e sigillata nell’evaporatore e genera internamente raggi ultravioletti di tipo C a bassa potenza (270~280 nanometri) in grado di svolgere un’efficace funzione di sterilizzazione.
Smart Humid Control è un sistema di controllo dell’umidità ed è differente dalla modalità di deumidificazione di un climatizzatore tradizionale, che può far scendere l’umidità a un livello troppo basso e seccare eccessivamente l’aria nell’ambiente. Questa funzione invece permette di impostare l’umidità nell’intervallo desiderato all’interno di un range definito per le modalità climatizzazione (40-80%) e deumidificazione (30-70%), così da prevenire la secchezza.
Marvin è anche facile da manutenere: il filtro anti-polvere è facilmente accessibile e non richiedere alcun particolare smontaggio per la pulizia. Il design completamente chiuso della mandata dell’aria impedisce quindi alla polvere di entrare nell’unità.
Marvin utilizza il gas R32 a basso impatto ambientale e grazie alle sue alte performance di efficienza energetica con la classe energetica A+++ / A++ e valori di SEER e SCOP fino a 8,5 e 4,6 (taglia da 9Btu/2 kW) permette di accedere a incentivi e detrazioni fiscali come Conto Termico ed Ecobonus.
www.beijerref.it/AirConditioning
Inspiring Solutions since 1989
Pompe di calore Clivet: scegli la performance, il risparmio e l’e cienza per la tua casa
CLIVET, è clima, è casa, è comfort
www.clivet.com
La gamma dei climatizzatori da installazione VORTICE prevede modelli MONOSPLIT e MULTISPLIT garantendo comfort tutto l’anno: equipaggiati di compressori Inverter, oltre alla funzione di raffrescamento per l’estate, sono dotati di pompa di calore per un utilizzo nelle mezze stagioni o in inverno. Tutti i modelli si caratterizzano per elevata efficienza energetica (A++/A+), permettendo l’accesso ai benefici fiscali del “Conto Termico 2.0”, e l’utilizzo del gas refrigerante R32 a basso impatto ambientale, rispettando le Direttive europee in materia di riduzione dell’effetto serra. In aggiunta al tradizionale telecomando a Infrarossi, fornito di serie, sono dotati di un modulo WiFi per una comoda gestione a distanza tramite l’apposita App in versione iOS e Android.
I VORT ARTIK EVO MONOSPLIT si articolano su 3 modelli differenti per dimensioni e prestazioni con capacità nominali da 9.000 a 18.000 Btu/h. I VORT ARTIK EVO MULTISPLIT offrono la peculiarità di poter abbinare liberamente le Unità Interne ed Esterne fino al raggiungimento della resa massima dell’impianto in relazione alle dimensioni e al numero dei locali dove viene installato. La gamma si compone di 3 Unità Esterne e 4 Unità Interne, differenti per prestazioni e ingombri, che possono essere abbinate secondo le esigenze e raggiungere prestazioni fino a 28.000 Btu/h. Si hanno a disposizione fino a 69 combinazioni alternative possibili adatte a 2, 3 o 4 locali, abbinando rispettivamente le Unità Esterne DUAL, TRIAL e QUADRI ai modelli di Unità Interna a scelta tra VORT ARTIK EVO 7, 9, 12 e 18. www.vortice.it
TECO Fastec è l’innovativo sistema di raccorderia che rende più agevole l’installazione di un impianto idrico grazie a una connessione rapida, sicura e flessibile. Fastec permette di realizzare figure impiantistiche a volte non effettuabili con la raccorderia tradizionale. Con la sua compattezza e la sua praticità di utilizzo, rende infatti possibile compiere installazioni anche nelle situazioni più difficili e senza adoperare utensili specifici. Dopo aver effettuato il collegamento del raccordo al tubo, bastano due passaggi per ottenere una connessione robusta. È sufficiente, infatti, inserire il raccordo nella sede Fastec da collegare e abbassare il perno di bloccaggio, fino a quando si sente un “click”. Fastec è, inoltre, imbattibile negli spazi ristretti, grazie alla possibilità di ruotare i raccordi a 360° anche dopo l’installazione. Il sistema si compone di raccordi, adattatori e elementi di intercettazione ed è disponibile in due diverse misure, F13 (d.i.15 mm) e F14 (d.i. 20 mm), per consentire il collegamento a tubi di diversi diametri e materiali.
I raccordi originali con connessione Fastec sono disponibili nelle gamme dei sistemi idrosanitari di tubo multistrato o PEX dei principali marchi internazionali. Questo permette di mettere la flessibilità e la modularità di Fastec a disposizione di qualunque tipologia di connessione.
www.tecosrl.it
La revisione della EPBD rappresenta un’opportunità per affrontare la sfida della decarbonizzazione dell’UE e promuovere la riqualificazione energetica degli edifici esistenti. Il nostro Paese, per adeguarsi alla direttiva, necessita però di meccanismi di sostegno più incisivi rispetto a molte altre nazioni europee
Come noto, il consumo finale di energia degli edifici rappresenta il 40% dell’intero consumo energetico dell’Unione Europea, che corrisponde a una percentuale di emissioni di gas a effetto serra pari al 36% sul totale. Nella UE, il 75% degli edifici è ancora inefficiente dal punto di vista energetico e per quanto riguarda la fonte di energia utilizzata per il riscaldamento degli edifici residenziali, il gas naturale rappresenta il 42%, il petrolio il 14% e il carbone circa il 3%. A livello mondiale, il settore edile è responsabile del 39% delle emissioni di CO2. Ciò rende l’implementazione di tecnologie volte all’efficienza energetica e all’utilizzo di fonti di energia rinnovabile più indispensabile che mai. Il percorso per raggiungere l’obiettivo di zero emissioni nette entro il 2050, previsto dal pacchetto di riforme “Fit for 55”, è complesso e richiede l’applicazione su vasta scala di queste tecnologie.
Su tali presupposti è basata la revisione della Direttiva Europea sulla Prestazione Energetica degli Edifici, la
EPBD, la cui bozza è stata approvata il 14 marzo scorso, a valle di negoziati tra il Parlamento, il Consiglio e la Commissione Europea (Parlamento europeo, 2023) e che ora andrà ai vari negoziati con i governi degli Stati membri.
La nuova proposta riporta una serie di definizioni funzionali alla sua applicazione, tra le quali qui vanno ricordate:
• “ristrutturazione importante”, che prevede due casi, a scelta del singolo Stato membro:
༸ il costo complessivo della ristrutturazione dell’involucro edilizio o dei sistemi tecnici per l’edilizia supera il 25% del valore dell’edificio, escluso il valore del terreno sul quale questo è situato;
༸ la ristrutturazione riguarda più del
25% della superficie dell’involucro dell’edificio.
• “ristrutturazione profonda”, che può mirare a:
༸ garantire l’efficienza energetica e la riduzione delle emissioni di gas a effetto serra durante l’intero ciclo di vita generate dell’edificio mediante interventi sull’involucro, compresi quelli sui ponti termici, e sui sistemi di ventilazione riscaldamento per garantire il benessere degli occupanti in estate e in inverno; oppure:
༸ comportare una riduzione di almeno il 60% della domanda di energia primaria per gli edifici con le prestazioni peggiori che non sono tecnicamente ed economicamente
convertibili in edifici a zero emissioni, e che trasforma un edificio o un’unità immobiliare, in un edificio a energia quasi zero fino al 1° gennaio 2027 e successivamente in un edificio a zero emissioni. La modifica della direttiva si concentra su tre aree principali: la definizione dell’efficienza energetica degli edifici e la promozione della riqualificazione energetica degli edifici esistenti, l’utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili, l’obbligo di monitoraggio e segnalazione delle prestazioni energetiche degli edifici e della qualità dell’ambiente interno.
Gli standard minimi per l’efficienza energetica degli edifici
La proposta della direttiva introduce un nuovo indicatore, già in uso in molti campi, ma per la prima volta riferito all’edificio. Si tratta del noto potenziale di riscaldamento globale, GWP, che tiene conto delle emissioni di gas a effetto serra derivanti dai materiali da costruzione e di quelle dirette e indirette relative alla fase d’uso in tutto il ciclo di vita dell’edificio, che contribuiscono ai cambiamenti climatici. Di seguito i punti essenziali.
Edifici di nuova costruzione:
• dovranno essere a emissioni zero (ZEB):
༸ dal 1º gennaio 2026 gli edifici di nuova costruzione occupati o gestiti da enti pubblici o di proprietà di questi ultimi;
༸ dal 1º gennaio 2028 tutti gli edifici di nuova costruzione;
• i valori di soglia del fabbisogno energetico che gli edifici di nuova costruzione devono rispettare per essere definiti ZEB, definiti in uno specifico allegato, sono:
༸ per la “Zona Mediterranea” (in Italia il centro, il sud e le isole): per gli edifici
residenziali minore di 60 kWh/m2|a, per gli uffici minore di 70 kWh/m2|a e per gli altri edifici non residenziali inferiore alla soglia per il consumo totale di energia primaria stabilita da ciascuno Stato membro per gli edifici non residenziali a energia quasi zero diversi dagli uffici;
༸ per la “Zona Continentale” (in Italia il nord): per gli edifici residenziali minore di 65 kWh/m2|a, per gli uffici minore di 85 kWh/m2|a. Per gli altri edifici valgono i criteri prescritti per la zona Mediterranea;
• infine, dal 1º gennaio 2027 entrerà in vigore l’obbligo di inserire nell’APE dell’edificio il valore di GWP del ciclo di vita dell’edificio.
Edifici Esistenti:
• in generale, “gli Stati Membri devono adottare le misure necessarie per migliorare la prestazione energetica degli edifici, o di loro parti, entro i limiti tecnicamente, funzionalmente ed economicamente fattibili”;
• inoltre, gli Stati Membri devono garantire l’ottimizzazione della prestazione energetica degli elementi edilizi sostituibili o rinnovabili che hanno un impatto significativo sulla prestazione energetica dell’involucro edilizio;
• il GWP del ciclo di vita delle parti e delle unità edilizie sottoposte a ristrutturazioni importanti deve essere calcolato entro i limiti tecnicamente ed economicamente fattibili;
• inoltre, gli Stati Membri devono incentivare l’utilizzo di sistemi alternativi ad alta efficienza per la produzione di energia e l’utilizzo di elementi passivi di riscaldamento e raffrescamento;
༸ infine, entro il 1º gennaio 2027 gli Stati Membri devono adottare misure speciali per incoraggiare la ristrutturazione profonda degli edifici plurifamiliari con le presta-
zioni energetiche peggiori. Le scadenze temporali sono le seguenti:
◊ gli edifici e le unità immobiliari di proprietà o affittati da enti pubblici dopo la data di entrata in vigore della direttiva, devono conseguire al più tardi:
• dal 1º gennaio 2027 almeno la classe di prestazione energetica E;
• dal 1º gennaio 2030 almeno la classe di prestazione energetica D;
◊ gli edifici e le unità immobiliari non residenziali, diversi da quelli di cui sopra, devono conseguire al più tardi:
• dal 1º gennaio 2027 almeno la classe di prestazione energetica E;
• dal 1º gennaio 2030 almeno la classe di prestazione energetica D;
◊ gli edifici e le unità immobiliari residenziali devono conseguire al più tardi:
• dal 1º gennaio 2030, almeno la classe di prestazione energetica E;
• dal 1º gennaio 2033, almeno la classe di prestazione energetica D;
• ogni Stato Membro può chiedere un’esenzione fino a 22%, che in Italia vorrebbe dire avere l’obbligo di intervento su 1,4 milioni di edifici su parco di circa 1,8 milioni;
• sono previste esenzioni per gli alloggi sociali di proprietà pubblica, gli edifici vincolati per il loro valore architettonico e storico (ai quali sarà definita la classe di prestazione energetica più elevata tecnicamente, funzionalmente ed economicamente fattibile, senza compromettere le caratteristiche originali dell’edificio), gli immobili utilizzati per meno di 4 mesi all’anno, gli immobili di superficie massima pari a 50 metri quadrati.
Gli standard minimi per l’utilizzo delle fonti energetiche
Per quanto riguarda le fonti rinnovabili, la proposta richiede che “tutti i nuovi edifici siano progettati in modo da ottimizzare il loro potenziale di produzione di energia solare sulla base dell’irraggiamento solare del sito, consentendo la successiva installazione di tecnologie solari efficienti sotto il profilo dei costi” e che gli Stati membri “incoraggiano, attraverso misure di informazione e regimi di autorizzazione semplificati, la realizzazione di impianti adeguati per l’energia solare in tutti gli edifici sottoposti a ristrutturazioni importanti o profonde in combina-
zione con la ristrutturazione dell’involucro edilizio, con la sostituzione dei sistemi tecnici per l’edilizia e con l’installazione di apparecchiature con stoccaggio dell’elettricità, infrastrutture di ricarica dei veicoli elettrici, tecnologie delle pompe di calore e sistemi di automazione e controllo degli edifici”.
Energia solare negli edifici: sono previsti requisiti minimi in termini di installazione di impianti sugli edifici se tecnicamente idonei e realizzabili sotto il profilo economico e funzionale, con le seguenti scadenze:
• entro 2 anni dall’entrata in vigore della direttiva su tutti i nuovi edifici pubblici e i nuovi edifici non residenziali;
• entro il 31 dicembre 2026 su tutti gli edifici pubblici esistenti e gli edifici non residenziali;
• entro il 31 dicembre 2028 su tutti i nuovi edifici residenziali e i parcheggi coperti;
• entro il 31 dicembre 2032 su tutti gli edifici sottoposti a ristrutturazione importante.
L’obbligo di monitoraggio e segnalazione delle prestazioni energetiche degli edifici riguarda i requisiti per ottimizzare il consumo energetico dei sistemi tecnici per l’edilizia. Ciascuno Stato Membro stabilirà i requisiti di impianto che prevedono l’uso di tecnologie di risparmio energetico e di sistemi di monitoraggio e misura per garantire il corretto funzionamento degli impianti tecnici. I requisiti di impianto si applicano per quanto tecnicamente, economicamente e funzionalmente fattibile e nel loro dimensionamento si deve tener conto delle norme di ottimizzazione economica e ambientale.
Gli edifici di nuova costruzione e quelli sottoposti a ristrutturazioni importanti devono rispettare le norme relative alla qualità dell’ambiente interno, secondo i requisiti che ciascuno Stato Membro dovrà definire entro 24 mesi dalla data di entrata in vigore della direttiva. Questi requisiti devono essere basati su indicatori misurabili, tra i quali almeno la concentrazione di CO2 , il comfort termico in particolare in riferimento alla temperatura a all’umidità relativa dell’aria, il livello di illuminazione diurna o livelli adeguati di luce diurna, il tasso di aerazione e il comfort acustico. Particolare attenzione va fatta al particolato e ai VOC emessi da sorgenti interne. La
Commissione ha il potere di adottare atti delegati per integrare la direttiva istituendo un quadro metodologico di calcolo delle norme relative alla qualità degli ambienti interni.
Devono essere previsti dispositivi di misura e controllo per il monitoraggio della qualità ambientale interna nei seguenti casi:
• edifici a emissioni zero;
• edifici di nuova costruzione;
• edifici esistenti sottoposti a ristrutturazioni importanti;
• edifici non residenziali con una potenza nominale utile superiore a 70 kW per gli impianti di riscaldamento o raffrescamento o gli impianti di riscaldamento e raffrescamento combinati di ambienti;
• edifici pubblici e edifici che forniscono servizi sociali di interesse generale.
La revisione della direttiva prevede l’introduzione di nuovi finanziamenti e incentivi per promuovere la riqualificazione energetica degli edifici, essenziali per spronare i proprietari di edifici a investire nella riqualificazione energetica e rendere la transizione verso l’efficienza energetica più accessibile.
Per cominciare, il concetto di “ristrutturazione profonda”, seppur non ancora definito nel diritto dell’Unione, come sottolineato nella nuova proposta, è determinante non solo nell’ottica della transizione energetica, ma anche perché coinvolge altri aspetti che non sono esplicitamente considerati nella EPBD III, in particolare la qualità dell’ambiente interno, la povertà energetica, l’economia circolare, il rischio di catastrofi, la disabilità.
Per quanto riguarda le fonti rinnovabili, il D.Lgs 199 (Governo italiano 2021) già impone l’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili utilizzanti l’energia solare sugli edifici di nuova costruzione, sia pubblici sia privati anche se è bene precisare che l’obbligo di installazione è previsto per i soli impianti fotovoltaici e che non c’è nessun obbligo per gli impianti solari termici, a meno che non siano indispensabili per coprire la quota di rinnovabile dei servizi presenti nell’edificio e che non saranno previsti incentivi finanziari per l’installazione ma semplificazioni a livello autorizzativo la fine di migliorarne la penetrazione nel parco edilizio esistente.
Per ciò che concerne la situazione
attuale della certificazione energetica in Italia, sintetizzata in Figura 1, i certificati si riferiscono per il 76,5% a unità abitative costruite prima dell’entrata in vigore della Legge 10/1991, per il 5,5% a edifici costruiti tra il 2016 e il 2021 e per il 3,1% a edifici realizzati nell’anno 2021.
Il D.M. 26/06/2015 “Requisiti minimi”, che richiede obiettivi di prestazione energetica più stringenti rispetto a quelli validi fino al 2015, ha determinato un notevole aumento della percentuale di edifici che ricadono nelle classi energetiche più elevate (A4-B) rispetto ai periodi precedenti, soprattutto se si tiene conto della Va poi tenuto presente che al decreto Requisiti minimi si sono affiancate altre agevolazioni fiscali, tra cui il Superbonus 110%, che richiede un salto di almeno 2 classi energetiche. Gli incentivi sono fondamentali per conseguire gli obiettivi previsti dalla direttiva: secondo l’ultimo rapporto ENEA, sul Superbonus sono previste detrazioni a fine lavori per un valore complessivo di 75,4 Miliardi di euro, di cui il 44% assegnato ai condomini, il 33% agli edifici unifamiliari e il 14% per le unità immobiliari funzionalmente indipendenti. Finora sono state asseverate 384.958 mila opere, che rappresentano solo l’1,1% delle 35 milioni di unità immobiliari residenziali censite in Italia (il 3,2% se si considerano anche gli oltre 12 milioni di edifici), con un investimento medio di circa 598.000 euro per i condomini, 114.000 euro per gli edifici unifamiliari e 97.000 euro per le unità abitative funzionalmente indipendenti.
Infine, in riferimento agli obiettivi previsti per il parco edilizio esistente, la proposta di direttiva introduce un approccio di distretto integrato alla ristrutturazione degli edifici, uscendo dai confini dell’edificio e abbracciando il quartiere o il distretto. Infatti, la proposta prevede di affidare alle autorità locali e regionali il compito di individuare i distretti urbani integrati, ovvero delle aree urbane che presentano una forte integrazione funzionale e sociale, per realizzare programmi di ristrutturazione urbana che tengano conto di diversi aspetti, tra cui la gestione dei rifiuti, la mobilità sostenibile, le infrastrutture verdi e l’energia. Questi programmi di ristrutturazione integrati devono tenere conto delle risorse locali e regionali, della circolarità e della sufficienza, nonché delle valutazioni globali di riscaldamento e raffrescamento previste dalla direttiva 2012/27/UE e dell’ammodernamento o della costruzione di sistemi efficienti di riscaldamento e raffrescamento previsti dalla direttiva Efficienza Energetica. Inoltre, tali programmi devono promuovere l’efficienza energetica
e la flessibilità nella domanda energetica, e integrare i trasporti pubblici con altri mezzi di mobilità attiva e condivisa, come il car sharing e il bike sharing. Gli sportelli unici possono fornire supporto nella progettazione dei programmi per rivitalizzare le comunità locali, indirizzarle e sostenere i loro bisogni.
In sintesi, gli obiettivi principali dei programmi di ristrutturazione integrati sono la trasformazione dei distretti urbani esistenti in aree decarbonizzate e ad alta efficienza energetica e lo sviluppo sostenibile delle città, migliorando la qualità della vita dei cittadini e riducendo l’impatto ambientale delle attività urbane.
La revisione della direttiva europea sulla prestazione energetica degli edifici rappresenta un’opportunità per affrontare la sfida della decarbonizzazione dell’UE e promuovere la riqualificazione energetica degli edifici esistenti. Tuttavia, per raggiungere gli obiettivi di efficienza energetica sono necessarie soluzioni innovative a livello europeo e nazionale, che affrontino le sfide tecniche, normative e amministrative legate alla riqualificazione energetica degli edifici, oltre all’introduzione di strumenti finanziari più efficaci e stabili del Superbonus, che
non droghino il mercato, come avvenuto negli scorsi mesi, e che rendano sostenibili le spese da affrontare per il miglioramento dell’efficienza energetica di un parco edilizio come quello italiano. Con oltre 12 milioni di edifici costruiti più di 30 anni fa, il nostro Paese, per adeguarsi alla direttiva, necessita però di meccanismi di sostegno più incisivi rispetto a molte altre nazioni europee, così come si rendono necessari a breve termine interventi formativi specifici sui professionisti – progettisti, installatori e mondo delle costruzioni – che saranno sempre più richiesti negli interventi di riqualificazione degli edifici.n
Luca A. Piterà, Segretario Tecnico di AiCARRQR code per scaricare il PDF approvato dal Parlamento Europeo.
∙ Governo italiano. 2021a. Decreto Legislativo 8 novembre 2021, n. 199 Attuazione della direttiva (UE) 2018/2001 del Parlamento europeo e del Consiglio, dell’11 dicembre 2018, sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili. Roma. Poligrafico dello Stato.
∙ ENEA, 2022a. Rapporto annuale sulla certificazione energetica degli edifici – annualità 2022. Roma.
ENEA
∙ ENEA 2022b. Report dati mensili andamento super ecobonus 110%. Aggiornamento 28 febbraio 2023. Roma. ENEA.
∙ Parlamento Europeo. 2023. Prestazione energetica nell’edilizia (rifusione) Emendamenti del Parlamento europeo, approvati il 14 marzo 2023, alla proposta di direttiva del Parlamento europeo e del Consiglio sulla prestazione energetica nell’edilizia (rifusione). Bruxelles. Parlamento Europeo 2019 – 2024.
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Analisi delle scelte impiantistiche del complesso direzionale “VP22” a Milano, un edificio all’avanguardia dal punto di vista energetico e del comfort interno
M. Noacco*
Introduzione
L’edificio è sito al civico 22 di Via Vittor Pisani, una delle strade di accesso a Milano, una via che dalla Stazione Centrale
porta al centro della città proseguendo lungo Via Turati, gli archi di Porta Nuova e Via Manzoni. La nuova costruzione sorge
sull’impronta di un edificio demolito perché ormai inefficiente sia dal punto di vista funzionale che energetico.
L’intervento è stato qualificato come ristrutturazione edilizia parzialmente fuori sagoma con recupero e mantenimento della volumetria esistente ed è stato soggetto alla valutazione della Commissione del Paesaggio.
Distribuzione funzionale
Il nuovo edificio, su progetto dello studio di architettura Tectoo, si allinea con la cortina edilizia esistente fino all’ottavo piano e presenta un sopralzo
L’edificio in numeri
in copertura di 3 piani che ne caratterizza la sagoma. La Commissione del Paesaggio ha imposto il mantenimento degli allineamenti dei solai con la situazione preesistente e questo ha costituito una importante sfida impiantistica: realizzare impianti all’avanguardia ed efficienti con un’altezza netta interna pari a 303 cm ha guidato diverse strategie progettuali.
Parte della superficie disponibile è stata prevista al livello –1 dove sono
stati collocati oltre agli spazi operativi anche una serie di servizi utili allo svolgimento dell’attività (numerose sale riunioni e un auditorium da 200 persone), alcuni dei quali impreziositi dalla presenza di uno sfondato nel cortile che porta luce naturale diretta anche a questo livello.
Il cortile interno visibile sia da via Vittor Pisani che da via Boscovich, è stato valorizzato compattando ed efficientando le superfici edificate verso l’angolo stradale. Questa scelta ha permesso di dare regolarità e unitarietà al cortile, costituito da una superficie di oltre 800 m2, presentandosi con una facciata simmetrica sospesa su un piano terra e primo molto trasparenti e permeabili.
La sopraelevazione, costituita dai livelli 8, 9 e 10, non è visibile percorrendo via Pisani, in quanto posta in arretramento di 12 m rispetto al filo della cortina.
L’elemento che caratterizzerà la sommità dell’edificio sarà la vegetazione del giardino pensile che arricchirà il fronte costituendo la fine naturale dell’edificio verso il cielo.
La facciata dell’edificio si può suddividere in tre tipologie fondamentali:
• Lobby (piano terra e primo) + piano ottavo: facciata a montanti e traversi caratterizzata da triplo vetro e presenza di schermature interne riflettenti automatizzate
• Piani dal 2° al 7°: facciata a cellule caratterizzata da triplo vetro e presenza di schermature interne riflettenti automatizzate
• Piano 9° e 10°: facciata doppia pelle caratterizzata da triplo vetro e presenza di schermature interne riflettenti automatizzate
Terzo interrato parcheggio e locali tecnici meccanici
Secondo interrato parcheggio e locali tecnici meccanici ed elettrici
Primo interrato auditorium, sale meeting e locali tecnici meccanici ed elettrici Terra lobby di ingresso, bar/caffetteria
Primo-Decimo uffici e sale riunioni
Tutte le tipologie presentano valori di trasmittanza termica prossimi a 1 W/m²K e fattori solari intorno allo 0,35. Questi valori, unitamente al valore di schermatura delle tende, hanno portato alla realizzazione di un edificio con involucro a elevate performance e quindi con dispersioni e rientrate controllate. Questa scelta, come si vedrà in seguito, ha portato alla possibilità di installare specifici terminali ambiente, con rese inferiori ai tradizionali fancoil ma con indubbi vantaggi di ingombro, comfort termico e acustico.
Come gran parte del territorio milanese, il sito si presta allo sfruttamento termico dell’acqua di falda (Figura 1 –schema d’impianto). Si è quindi deciso sin dalle prime fasi
di progetto di sfruttare questa fonte energetica prevedendo l’installazione unità polivalenti evapo-condensate ad acqua. Questa scelta ha permesso di liberare le coperture sia per fini architettonici (gli utenti dell’edificio potranno beneficiare del giardino pensile dell’ottavo piano) che per l’installazione degli impianti fotovoltaici necessari ai fini del rispetto della normativa vigente (la copertura del piano undicesimo ospita circa 45 kWp di impianto fotovoltaico).
I pozzi di presa e resa dell’acqua di falda sono stati trivellati a partire dal piano terzo interrato e sono stati posizionati nei punti distali dell’edificio.
Le pompe di emungimento sono dotate di inverter per una partenza “soft”, utile per non aspirare sabbia/terriccio nelle prime fasi di lavoro di ogni ciclo. Gli inverter delle elettropompe del circuito primario acqua di pozzo saranno pilotati dalle sonde di pressione differenziale installate sulle tubazioni prementi dell’acqua di pozzo. Dalle teste di pozzo sarà sviluppata la rete di tubazioni in materiale plastico colleganti i pozzi di emungimento ai filtri autopulenti a ugelli aspiranti.
Per meglio sfruttare la risorsa idrica; per effettuare un’ulteriore decantazione dell’acqua a valle dei filtri e per garantire un certo volano termico è stata prevista una vasca di accumulo dell’acqua di falda del volume di 45 m3
L’acqua di falda viene prelevata dalla vasca di accumulo e distribuita alle utenze attraverso le elettropompe installate nella centrale. In particolare sono stati previsti i seguenti circuiti:
• circuito condensazione gruppi poliva-
lenti: l’acqua di falda viene inviata agli scambiatori di calore dei gruppi polivalenti unitamente all’acqua proveniente dagli scambiatori di calore dei circuiti di preraffreddamento e “critical loads” sotto descritti. L’acqua di falda viene quindi utilizzata quale sorgente di calore (caldo e freddo) garantendo il funzionamento dei gruppi polivalenti; • circuito locali tecnici: l’acqua di falda viene utilizzata quale vettore energetico per l’impianto di raffrescamento dei locali tecnici elettrici e dei critical loads;
Valvola di bilanciamento e taratura
APR-R - Ø 90
Dettaglio A - Staccodi Piano Impianto di Climatizzazione
Valvola di intercettazione
Contabilizzatore di energia
Valvola di intercettazione
APR-A - Ø 90
APR-R - Ø 20
APR-R
Tubazione in arrivo dal cavedio APR -A - Ø 50
Tubazioni dirette alle travi
Valvola d'intercettazione
Valvola di regolazione due vie
Tubazione in arrivo dal cavedio AC-A - Ø 40
Tubazioni dirette alle travi
AC-A - Ø 20
APR-A - Ø 20
Valvola d'intercettazione
Valvola a Sfera Filtro Incorporato
Predisposizione futuro Allaccio
Dettaglio B- Tipico Collettore di Mandata travi Induttive
Dettaglio B
APR-R - Ø 20
AC-R - Ø 20
APR-R - Ø 26
AC-R - Ø 20
AC-R - Ø 20
AC-R
APR-R - Ø 20
AC-R - Ø 20
AC-A - Ø 20
APR-A - Ø 20
APR-R - Ø 26 AC-R - Ø 20
• circuito “free-cooling”: l’acqua di falda, prelevata dalla vasca di accumulo, viene inviata allo scambiatore di calore utenze. In particolare l’acqua di falda viene utilizzata, lato circuito secondario, per alimentare le batterie di preraffreddamento installate a bordo dei gruppi di trattamento aria primaria e per preraffreddare l’acqua refrigerata di ritorno dalle travi induttive. Nel caso in cui il preraffreddamento dell’acqua di alimentazione dei terminali idronici non dovesse essere sufficiente a garantire la temperatura di set-point impostata è prevista l’iniezione dell’acqua refrigerata prodotta mediante i gruppi polivalenti. Scambiatori di calore a piastre sono stati sempre interposti tra il circuito primario e il circuito secondario delle utenze. Il terminale proposto per la parte a uso uffici è la trave radiante attiva (in gergo definita impropriamente “fredda” – Figura 2), che è responsabile del controllo della temperatura ambiente. La trave radiante attiva garantisce, mediante un unico terminale ambiente, la distribuzione dell’aria primaria e l’abbattimento dei carichi termici e frigoriferi.
APR-R - Ø 32
AC-R - Ø 26
APR-R - Ø 20
AC-R - Ø 20
APR-R - Ø 26
L’aria esterna di rinnovo, opportunamente filtrata e deumidificata in estate, filtrata e umidificata in inverno, garantisce la salubrità e provvede al controllo dell’umidità relativa dell’ambiente.
AC-R - Ø 20
AC-A - Ø 20
APR-A - Ø 20
APR-R - Ø 20
AC-R - Ø 20
AC-A - Ø 20
APR-A - Ø 20
La trave è stata progettata ortogonalmente alla facciata principale, in ragione di una ogni due moduli di facciata (ovvero ogni 3 m). La lunghezza e il numero delle travi è stato pensato in funzione dei carichi ambiente e della temperatura di mandata dell’acqua refrigerata di alimentazione.
APR-A
AC-A
Canale di mandata
Fancoil verticale
Canale di ripresa
Griglia di ripresa
Dettaglio Tipico Fan-coil Verticale
Diffusore d'aria ad ugelli
Valvola di regolazione due vie
Valvola di bilanciamento e taratura
Valvola a sfera filtro incorporato
Valvola d'intercettazione
Il controllo automatico della temperatura è stato impostato per gruppi di due travi, questa scelta permette di avere diverse combinazioni di regolazione (fascia perimetrale/fascia interna).
La configurazione open space, può quindi facilmente essere gestita a livello di regolazione, abbinando le diverse coppie di travi sotto il medesimo regolatore/sensore di temperatura.
Tubazioni in arrivo dal/al cavedio principale
I terminali sono dotati (a coppie di due) di regolatore a microprocessore e doppia valvola modulante, del tipo a due vie a strozzamento sulla batteria calda e fredda (l’impianto si configura quindi del tipo a portata d’acqua variabile per quanto riguarda il circuito caldo e freddo).
Le valvole di regolazione/collettori di mandata dei fluidi alle travi trovano alloggiamento in appositi armadi tecnici posti sulle pareti del core centrale. Questo è stato reso necessario per la scarsa disponibilità di altezze come già accennato in precedenza. Nelle immagini sotto riportate possiamo vedere un interessante confronto con quanto progettato in BIM (Figura 3) durante la fase esecutiva e quanto realizzato effettivamente in cantiere (Figura 4). La modellazione in BIM ha permesso di studiare in anticipo la particolare configurazione dei collettori e valutare correttamente il loro spazio di ingombro.
Il cliente ha richiesto che questo edificio fosse certificato LEED v4 (livello Platinum) e WELL v2 per potersi meglio posizionare sul mercato immobiliare milanese. Ad oggi è terminata la design review per il protocollo LEED ed entro la fine dei lavori verrà conclusa la fase di construction. Per il protocollo WELL i tempi di sottomissione sono leggermente più dilatati e al momento attuale si sta verificando lo stato di avanzamento del progetto in attesa della chiusura dei lavori e della possibilità di effettuare i test in campo finali.
Per quanto riguarda il protocollo LEED l’edificio risulta premiato per il suo posizionamento all’interno del contesto cittadino. Ha infatti già ottenuto con la prima fase di review 19/20 punti nella categoria Location e Transportation e 7/11 punti nella categoria Sustainable Sites. Un’attenta progettazione impiantistica ha poi portato a ottenere 10/11 punti nella categoria Water Efficency e 17/33 punti nella categoria Energy and Atmosphere. Per la fine del cantiere si prevede quindi di raggiungere agevolmente il livello di certificazione richiesto.
In particolari zone sono stati scelti terminali ambiente differenti. Ad esempio il cafè del piano terra è climatizzato attraverso fan coil del tipo cassetta a 4 vie mentre per le sale meeting informale ai vari piani sono stati scelti fan coil a parete canalizzati (Figura 5). Questi terminali saranno alimentati da una differente rete di acqua refigerata poiché – per la l’acqua di falda viene inviata agli scambiatori di calore dei gruppi polivalenti unitamente all’acqua proveniente dagli scambiatori di calore dei circuiti di preraffreddamento e “critical loads” sopra descritti. L’acqua di falda sarà quindi utilizzata quale sorgente di calore (caldo e freddo) garantendo il funzionamento dei gruppi polivalenti. climatizzazione estiva – necessitano di una temperatura di alimentazione pari a 8 °C. Per questo motivo sono zone escluse dallo sfruttamento del free-cooling ad acqua di falda.
Durante la fase di progetto esecutivo erano stati dimensionati dei diffusori a ugelli ma con l’avanzare del cantiere – in accordo con la DL artistica – la scelta ha virato sull’installazione di diffusori lineari.
E 200x100
R 550x450
M 600x450
Silenziatore rettangolare a setti installazione a canale Serranda si taratura motorizzata
E 200x450
R 1000x700
M 1100x700
M 1100x700
R 1000x700
E 200x450
E 200x100
R 550x450
M 600x450
Silenziatore rettangolare a setti installazione a canale Serranda di taratura
Dettaglio A - Stacco di Piano Canali le altezze nette interne utili al layout dell’edificio.
Per motivi architettonici si è voluto mantenere le coperture il più possibile libere dagli impianti tecnologici, per questo motivo ai piani –3 e –2 sono stati ricavati due grandi locali per alloggiare le 4 UTA a servizio dell’edificio:
• n° 2 UTA per i piani a uso uffici, ognuna dedicata a un semipiano dell’edificio
• n° 1 UTA auditorium (UTA a tutt’aria dedicata)
• n° 1 UTA piano terra e primo
Le UTA sono equipaggiate con ventilatori a portata variabile e di sistemi di scambio termico per il recupero del calore contenuto all’interno dell’aria di espulsione del tipo a scambiatore aria-aria a secco.
alla ripresa dell’aria. Sempre per motivi di scarsità di spazio i canali sono sdoppiati (come le UTA) e ogni montante serve un semipiano (Figura 6): in questo modo si evitano sormonti di canali che non avrebbero permesso di mantenere
Gli stacchi dai canali principali avvengono direttamente nel cavedio che ospita anche tutti gli apparecchi di taratura e regolazione dell’aria.
L’aria primaria giunge in ambiente a circa 16 °C d’estate e circa 20 °C di inverno.
Sin dalle prime fasi di progettazione, le valutazioni preliminari e il confronto con il team di progetto hanno portato la scelta su un impianto a quattro tubi e aria primaria. Infatti le caratteristiche fisiche dell’edificio e la sua destinazione d’uso, con la possibilità di usufruire del carico termofrigorifero in tutte le stagioni, hanno portato a ritenere questo come l’impianto migliore per garantire le corrette condizioni di comfort e benessere proprie di questo tipo di edifici.
Nelle prime fasi di progettazione erano state analizzate due tipologie di terminali impiantistici in combinazione alla produzione di fluidi a bassa temperatura:
• Travi radianti attive
Diffusore d'aria ad ugelli
• Soffitto radiante + aria primaria
Canale di mandata
Fancoil verticale
Canale di ripresa
Griglia di ripresa
I canali di immissione aria primaria (63.000 m 3 /h) ed espulsione (52.000 m3/h) sono stati alloggiati all’interno di un generoso cavedio inglobato nel core dell’edificio (misure interne 275×180 cm). Un cavedio differente è stato invece dedicato alla mandata e
Entrambe le soluzioni presentavano il vantaggio di avere spazi di ingombro ridotti pur mantenendo una resa estetica soddisfacente per le esigenze del cliente e del progettista architettonico. Tuttavia la necessità di integrare il layout del soffitto con le bocchette di immissione di aria primaria e la minor resa frigorifera, hanno portato a favorire la soluzione delle travi radianti attive poiché questi terminali integrano entrambe le funzioni.
Inoltre poiché la progettazione iniziale prevedeva un livello cat-A, una successiva fase di fit out – in caso di scelta di soffitto radiante – avrebbe potuto rendere più difficoltoso un adattamento dell’impianto al layout architettonico.
Tubazioni in arrivo dal/al cavedio principale
La distribuzione dell’aria primaria agli ambienti avviene per mezzo di canali isolati, posti nel controsoffitto, fino al raggiungimento delle travi radianti attive.
La ripresa avverrà da griglie localizzate in ambiente in prossimità del cavedio principale suddivise su un ipotetico semipiano.
Gestione acque meteoriche
Il fabbisogno di acqua per l’irrigazione delle zone verdi viene principalmente fornito da una vasca di raccolta acque meteoriche Il progetto prevede la realizzazione di una vasca di accu-
mulo al piano –1 interrato, del volume di 55 m3, nella quale confluisce circa il 30% della portata di acqua meteorica.
La restante parte della portata pluviale confluisce in una vasca posta al piano terzo interrato, dalla quale le acque sono rilanciate alla fognatura pubblica mediante un sistema di pompe di rilancio, per una portata complessiva pari a 2 l/s, nel rispetto del valore massimo ammissibile della portata meteorica scaricabile nei ricettori finali (art. 8 del RR 7/2017).
La vasca al piano –1 è stata cautelativamente interconnessa con la vasca posta al piano –3.
L’indice pluviometrico utilizzato per il dimensionamento delle reti di scarico delle acque meteoriche è pari a 0,041 l/s m2 (considerando un evento meteorico di 15 minuti e un coefficiente di ritardo pari a 1). L’indice pluviometrico considerato è maggiore rispetto a quello considerato ai fini idrogeologici ed è stato considerato tale ai fini della sicurezza.
A fine cantiere l’edificio si configurerà come un edificio all’avanguardia dal punto di vista energetico e del comfort interno (sia termico che acustico che ottico). Questo è stato possibile grazie a un intenso lavoro di team che ha permesso di concretizzare le diverse istanze e alla lungimiranza della committenza che ha permesso di mettere in campo le migliori tecnologie ad oggi disponibili.
Lo studio, ancora in fase preliminare, ha l’obiettivo di realizzare un innovativo impianto di trigenerazione per garantire la produzione combinata di energia elettrica e termica grazie all’utilizzo di Celle a Combustibile a carbonati fusi (MCFC) e la produzione di energia frigorifera dovuta a un gruppo frigo ad assorbimento
M. Tezze, R. Mancin, N. Libero*L’assieme degli eventi climatici e geopolitici che si stanno sempre più evidenziando in questi ultimi mesi non possono che porre l’attenzione sugli aspetti energetici e ambientali della nostra società.
Gli effetti del cambiamento climatico, come il caldo torrido, la siccità e i nubifragi improvvisi, sempre più evidenti nella vita di tutti i giorni, hanno
ancora una volta mostrato quanto importante sia intraprendere politiche di tutela dell’ambiente e riduzione delle emissioni.
caso studio dell’
Gli effetti che la guerra sta portando sul sistema economico europeo e soprattutto in Italia, con l’incremento vertiginoso del prezzo dell’energia elettrica, del gas naturale e di conseguenza anche di tutti i beni e dei servizi ad essi correlati, stanno invece portando l’attenzione sulla necessità di differenziare le fonti di produzione di energia elettrica e di migliorare l’efficienza energetica.
Chi studia, progetta, realizza, gestisce e dismette opere e infrastrutture è oggi eticamente obbligato ad avere un occhio più critico su quale sia la giusta direzione per uno sviluppo sostenibile, dove per sostenibilità si intende l’intreccio tra la capacità di limitare le spese e allo stesso tempo creare un valore aggiunto in maniera duratura nel tempo (sostenibilità economica), la capacità di avere un effetto benefico sull’ecosistema circostante mitigando quello che è l’impatto ambientale delle soluzioni attuali (sostenibilità ambientale) e la capacità di garantire un crescente ed equo benessere per l’uomo (sostenibilità sociale).
“Lo sviluppo sostenibile è quello sviluppo che consente alla generazione presente di soddisfare i propri bisogni senza compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i propri”. Rapporto Brundtland, 1987
SAGAT, società che gestisce l’aeroporto internazionale S. Pertini di Torino, ha portato avanti negli ultimi anni diverse iniziative di ammodernamento con una particolare attenzione all’efficientamento energetico e agli effetti diretti e indiretti delle tecnologie sull’ambiente. Tra questi è in corso uno studio, in collaborazione con Manens S.p.a., ancora in fase preliminare, relativo alla possibilità di realizzare un innovativo impianto di trigenerazione che garantirebbe la produzione combinata di energia elettrica e termica grazie all’utilizzo di Celle a Combustibile a carbonati fusi (MCFC) e la produzione di energia frigorifera dovuta ad un gruppo frigo ad assorbimento.
Lo studio si basa su un’analisi energetica la quale a sua volta ha come dati di input una verifica dello stato di fatto e l’analisi dei fabbisogni energetici.
Il sistema di generazione energetica esistente è composto da tradizionali generatori di calore (9,5 MWt complessivi) e gruppi frigo a compressione meccanica (7,1 MWf complessivi), in modo da poter coprire even -
tuali picchi di fabbisogno caldo o freddo e funzionare da backup in caso di emergenza.
Annualmente il fabbisogno di energia elettrica dell’intero sedime aeroportuale si aggira attorno a 16.000 MWh, mentre la potenza elettrica assorbita non scende mai al di sotto di un valore all’incirca pari a 1200 kW (Figura 1). Quest’ultimo parametro permetterebbe quindi l’installazione di 3 stack di MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) da 400 kW elettrici ciascuno le quali sono state prese in considerazione per lo studio.
Avendo a disposizione un carico elettrico costante, diventa fondamentale valutare la curva di carico termico per definire quanta dell’energia termica prodotta in cogenerazione potrebbe effettivamente essere recuperata e quanta invece verrebbe dissipata.
I fabbisogni di energia termica e frigorifera sono stati stimati sulla base di un modello energetico (centrali di distribuzione edifici serviti) sviluppato a partire dai consumi effettivi di gas naturale dei generatori di calore esistenti e di energia elettrica assorbita dai gruppi frigoriferi a compressione meccanica, entrambi riferiti all’anno 2019.
La Figura 2 mostra come il fabbisogno termico dell’aeroporto (per riscaldamento e ventilazione ambienti) sia concentrato solo nei mesi invernali, mentre la figura 3 mostra un carico frigorifero (per climatizzazione ambienti) opposto al termico, concentrato nei mesi estivi.
Al fine di poter sfruttare al meglio il calore prodotto dalle celle a combustibile si è valutata la possibilità di sfruttare un gruppo frigorifero ad assorbimento. In questo modo l’impianto andrebbe a soddisfare prioritariamente il fabbisogno termico per riscaldamento e in seconda battuta il fabbisogno frigorifero.
Il vantaggio di tale scelta è visivamente comprensibile in Figura 4 nella quale vengono sovrapposte la curva di fabbisogno termico e la curva di fabbisogno frigorifero trasformata in termico sfruttando il COP del gruppo frigorifero ad assorbimento. Ulteriore effetto utile è l’incremento consistente del numero di ore annue in cui è possibile recuperare l’energia termica prodotta (da circa 3000 a circa 5600 ore) e ciò risulta ben visibile nella curva cumulata di carico termico complessivo di Figura 5.
Una modalità per gestire al meglio i fabbisogni e quindi
rendere ancora più efficace la cogenerazione è quella di introdurre un opportuno accumulo termico. Per fare ciò è stato analizzato nel dettaglio l’andamento del fabbisogno termico giornaliero. Si riporta in figura 6 il profilo di fabbisogno termico di una giornata tipo
di novembre a Torino. Si osserva che durante la notte (area verde, Figura 6) si hanno 5 ore in cui il fabbisogno termico risulta essere nullo, mentre al mattino la messa a regime con impianti freddi richiede molta potenza.
Si è pensato quindi di poter sfrut-
tare un serbatoio di accumulo termico che consentirebbe di accumulare energia durante le ore a carico basso o nullo e di sfruttare l’energia accumulata nelle prime ore della giornata in cui si ha la ripartenza degli impianti. Ciò è dovuto al fatto che le celle a combustibile ipotizzate funzionano ad elevata temperatura e non ammettono frequenti accensioni e spegnimenti. Questa soluzione consentirebbe di aumentare il numero di ore di recupero annuo e di ridurre i picchi di potenza richiesta da parte degli impianti tradizionali.
Nel caso in esame le temperature di rete sono in mandata pari a 90 °C e in ritorno pari a 70 °C. La massima temperatura di accumulo termico è stata ipotizzata pari a 95 °C, anche in funzione delle temperature di funzionamento delle celle a combustibile (più si alza la temperatura del recupero e più si abbassa il rendimento termico effettivo).
Riuscendo ad accumulare durante la notte circa 4.250 kWh di energia termica, si riuscirebbe ad ottenere un incremento del 15% dell’energia termica complessivamente recuperata dalle celle durante l’anno, pari a circa 885.000 kWh; ciò corrisponderebbe ad un risparmio di circa 80.000 Smc di gas naturale.
Ciò è visivamente evidenziato in Figura 7.
Per stoccare la quantità di energia suddetta servirebbe un accumulo ideale di 146 mc. Per accumulo ideale si considera un volume in cui avvenga una perfetta stratificazione e cioè quello in cui la temperatura di uscita rimanga costante a 90 °C dall’inizio alla fine della scarica. Questa condizione ovviamente non è realisticamente ottenibile. (Figura 8)
Se ci ponessimo invece nella situazione opposta e più sfavorita, e cioè quella di miscelazione perfetta all’interno dell’accumulo (tutto il volume d’acqua varia in maniera omogenea la propria temperatura nel tempo) il serbatoio
avrebbe un rendimento all’incirca pari al 20%. Pertanto per poter ottenere lo stesso quantitativo di energia termica accumulata si dovrebbe passare ad un volume di accumulo pari a 730 metri cubi. (Figura 9)
La condizione reale è una via di mezzo tra le due, in cui per migliorare la stratificazione si rende necessario considerare alcuni aspetti, tra cui:
• avere un rapporto altezza-diametro più elevato possibile;
• garantire grandi differenze di temperatura tra mandata e ritorno (accumulando a temperatura maggiore rispetto a quella di utilizzo);
• ridurre al minimo la velocità di ingresso e di uscita dell’acqua (efficaci sistemi di diffusione – Figura 10). Risultato di tutto ciò è un incremento del rendimento che nel caso in questione si stima possa essere del 77%, potendo così ipotizzare un volume di accumulo di circa 190 metri cubi.
Si riportano di seguito alcuni dati in merito alla tipologia di Cella a combustibile ipotizzata per tale studio. Una Cella a Combustibile è un sistema
che converte l’energia chimica di un combustibile direttamente in energia elettrica senza passare attraverso un ciclo termico e quindi avendo rendimenti di conversione migliori di quelli delle macchine termiche tradizionali.
Nel nostro caso difatti il rendimento elettrico che si ottiene è ben più alto di quello dei normali cogeneratori (44%), attestandosi sul 47%. Diversa è la situazione del rendimento termico, il quale nel portare l’acqua da 70 °C a 90 °C non riesce a superare il 33%, rendendosi nettamente inferiore a quello di un cogeneratore (45%). Si veda la Figura 11.
Questo sistema di produzione è inoltre capace di parzializzare fino al 50% del carico mantenendo pressochè costanti i rendimenti (mentre per un cogeneratore la parzializzazione del carico tende a ridurre l’efficienza elettrica e migliorare l’efficienza termica).
Tuttavia le alte temperature operative, che raggiungono anche i 600 °C, non consentono di avere grandi variazioni di carico in breve tempo e tanto meno consentono di sopportare ravvicinati ON-OFF. La condizione di lavoro ottimale è invece rappresentata da un carico nominale costante nel tempo, situazione che si adatta perfettamente all’utilizzo di un accumulo termico, come nel presente caso.
È ben noto che una Cella a Combustibile nel suo processo di conversione, nel caso il combustibile utilizzato sia l’idrogeno, riesca ad azzerare la produzione di gas inquinanti.
Le MCFC in particolare sono adatte a funzionare anche con combustibili diversi dall’idrogeno, come può essere il comune gas metano o il biogas, minimizzando comunque le emissioni di NOx, SOx e CO 2 e presentandosi quindi come una valida scelta per la cogenerazione.
In Figura 12 si riporta il confronto tra le emissioni limite delle caldaie a gas naturale (riportate nel D.Lgs. 152/06 alla Parte I dell’All IX della Parte V) e le emissioni di una MCFC.
Le MCFC ipotizzate possono funzionare totalmente a gas metano oppure con un blend tra gas metano e idrogeno. I rendimenti e i consumi di ciascun modulo possono essere desunti dalla tabella di Figura 13.
Il limite nel blend accettato dal sistema proposto si ha con una percentuale di idrogeno del 50% in volume.
È facile notare come l’aumento della percentuale in volume di idrogeno nel blend porti a un decremento della potenzialità elettrica fino al 10,3% nel caso di blend limite. (Figura 14) Anche l’efficienza elettrica risente della miscela di combustibili utilizzati, riducendosi del 4% nel caso di blend limite. (Figura 15)
Viceversa, per poter ottenere tali condizioni di produzione elettrica ed efficienza riducendo la portata di gas naturale della miscela ed aumentando quella di idrogeno, sarebbe necessario incrementare la portata complessiva di combustibile di circa il 50% (dovuto alle differenti proprietà fisiche e chimiche di idrogeno e gas naturale) come si può
A livello autorizzativo, l’impianto Fuel Cell necessita approfondimenti sia ai fini antincendio e sia ambientali.
Ai fini della valutazione delle norme applicabili antincendio, l’impianto Fuel Cell con alimentazione a gas metano è, in quanto impianto di produzione sia di energia elettrica che termica, di fatto un impianto cogenerativo che configura l’attività 49.3.C. di cui all’allegato I del DPR 151/11 pertanto il progetto antincendio sarà sviluppato con riferimento al D.M. 13.07.2011.
Per quanto riguarda invece eventuali stoccaggi di H2 non vi essendoci ad oggi norme nazionali antincendio applicabili al caso di studio, sarà utilizzata la norma NFPA 2, di cui si può vedere uno stralcio nella Figura 19, relativamente alle distanze di rispetto da mantenere rispetto ad un serbatoio di idrogeno in pressione.
A livello ambientale, come già anticipato ai precedenti paragrafi l’impianto a Fuel Cell è un impianto virtuoso, si è comunque analizzata la legislazione ambientale attuale con gli organi competenti per avere un quadro completo relativamente a quale iter autorizzativo seguire:
• VALUTAZIONE IMPATTO AMBIENTALE -VIA (art. 5, comma 1, lett. g del D.Lgs. 152/2006)
Il progetto non rientra in alcuna delle casistiche tali da rendere necessaria alcuna forma di Valutazione di Impatto Ambientale.
Si precisa che l’Allegato IV alla Parte Seconda riporta:
2.b) impianti industriali non termici per la produzione di energia, vapore ed acqua calda con potenza complessiva superiore a 1MWA.
Nonostante la potenza complessiva delle tre celle combustibile che verranno installate sia pari a 1,2 MW elettrici, l’installazione non è da riferirsi ad un impianto industriale, in quanto il calore viene utilizzato per il riscaldamento/raffrescamento di fabbricati civili.
AUTORIZZAZIONE UNICA AMBIENTALE - AUA
Secondo quanto riportato nella Circolare del Presidente della Giunta Regionale del 28 gennaio 2014, n°1/AMB, rimane esclusa dall’ambito di applicazione dell’A.U.A., anche l’autorizzazione per la costruzione e l’esercizio degli impianti di cogenerazione di potenza termica uguale o inferiore a 300 MW di cui all’articolo 8, comma 2 del D.Lgs. 20/2007 e art. 11c.7-8 del D.Lgs. 30 maggio 2008, n°1515 e s.m.i.
• AUTORIZZAZIONE VIE GENERALI – AVG (ai sensi del D.Lgs. 152/06 Art 272)
Per le attività comprese nella Parte I dell’Allegato IV parte Quinta (l’impianto non rientrerebbe più nel punto ll) Impianti termici civili aventi potenza termica nominale non inferiore a 3MW e inferiore a 10MW).
Non Applicabile, in quanto ai sensi del D.Lgs152/06 l’impianto di cogenerazione a FuelCell non è definito come impianto termico. Non vi è presenza “generatore di calore” di cui alla lettera b) dello stesso articolo si legge “qualsiasi dispositivo di combustione alimentato con combustibili al fine di produrre calore, costituito da un focolare ed eventualmente uno scambiatore di calore”.
• AUTORIZZAZIONE
Per l’impianto in esame si procederà per tanto attraverso un procedimento di Autorizzazione Unica secondo D.Lgs. 115/08.
Il rilascio dell’autorizzazione costituisce titolo a costruire ed esercire l’impianto in conformità al progetto approvato e deve contenere l’obbligo alla rimessa in ripristino dello stato dei luoghi a carico del soggetto esercente a seguito della dismissione dell’impianto.
Il termine massimo per la conclusione del procedimento non può comunque essere superiore a centottanta giorni.
apprezzare in Figura 16.
Analizzando il trend evidenziato in Figura 16, è possibile vedere come l’aumento dell’idrogeno nella miscela venga compensato da una riduzione di metano, con un andamento che non è lineare e che dipende dalle caratteristiche della Fuel Cell.
Si ha pertanto che un blend di H2 e CH4 al 50% determina una riduzione di consumo di metano pari a circa il 25%, come è stato diagrammato in Figura 17.
Nel caso invece il blend Metano/ Idrogeno fosse stato inviato ad una caldaia, mantenendo costante il potere calorifico inferiore della miscela, si sarebbe ottenuto una riduzione consumo di metano pari a circa 1/3 della percentuale di idrogeno, pertanto una miscela con il 50% di idrogeno, porterebbe ad una riduzione di consumo di metano di circa il 17%.
A livello volumetrico, come è stato evidenziato in figura 16, un blend di H2 e CH4 al 50% determina un aumento del 50% del volume della miscela, che porta ad un aumento di perdite di carico sulla linea di circa il 20% come evidenziato in Figura 18.
L’andamento delle perdite di carico, non è lineare all’aumentare della percentuale di idrogeno, perché se da una parte aumenta il volume totale della miscela che tende ad aumentare le perdite di carico, d’altro canto si riduce la densità della miscela che invece ne riduce le perdite di carico, questo determina soprattutto per basse percentuali di idrogeno variazioni di perdite di carico sulla rete trascurabili.
A livello volumetrico, come si può è stato evidenziato in figura 16, un blend
determina un aumento del 50% del volume della miscela, che porta ad un aumento di perdite di carico sulla linea di circa il 20% come evidenziato in Figura 18.
Perdite di carico Blend CH4/H2 rispetto ad una miscela di metano pura
L’andamento delle perdite di carico, non è lineare all’aumentare della percentuale di idrogeno, perché se da una parte aumenta il volume totale della miscela che tende ad aumentare le perdite di carico, d’altro canto si riduce la densità della miscela che invece ne riduce le perdite di carico, questo determina soprattutto per basse percentuali di idrogeno variazioni di perdite di carico sulla rete trascurabili.
La tecnologia delle celle a combustibile MCFC non è ancora affermata sul mercato e la produzione degli stack non è ancora sufficientemente industrializzata. Ciò comporta ancora degli elevati costi di produzione; per un sistema cogenerativo con cella a combustibile si parla infatti di un investimento da 3000 €/kW installato (contro meno di 1000 €/kW per un sistema cogenerativo con motore a combustione interna); a ciò si somma un costo per esaurimento stack di circa 1000 €/kW ogni 50.00060.000 ore di funzionamento.
La transizione energetica deve passare da iniziative e studi di questo tipo.
Le scelte energetiche di oggi influenzeranno il nostro futuro e non possiamo permetterci che vengano dettate da slogan ma devono essere
basate su approfondite analisi costi benefici le quali comunque sono affette dall’incertezza del mercato dell’energia, oggi più che mai altalenante e indecifrabile.
Adottare un impianto di cogenerazione a Celle a Combustibile consentirebbe da un lato uno sfruttamento efficiente dell’energia primaria e dall’altro basse emissioni le quali si potrebbero azzerare o ridurre fortemente grazie alla futura introduzione dell’idrogeno nel caso in cui questo venga prodotto da fonti rinnovabili.
È sicuramente necessario che tali tecnologie vengano incentivate dato che oggi il loro costo costituisce un forte freno alla loro applicazione.
È fondamentale infine che si lavori a livello legislativo e normativo per fare chiarezza sui limiti di applicazione dell’idrogeno e che vengano finanziati progetti pilota di riconversione di aree attualmente alimentate con combustibili fossili.n
* Marcello Tezze, Delegato AiCARR Veneto – Manens Spa
Nicola Libero, Socio AiCARR – Manens Spa
Roberto Mancin, Delegato AiCARR Piemonte – Prodim srl
L’IIR stima che il numero totale di sistemi di refrigerazione, condizionamento dell’aria e pompe di calore in funzione in tutto il mondo sia di circa 5 miliardi. Le vendite annuali globali di tali apparecchiature ammontano a circa 500 miliardi di dollari.
38ª Nota informativa sulle tecnologie di refrigerazione (Giugno 2019)*
Oltre 15 milioni di persone lavorano in tutto il mondo nel settore della refrigerazione, che consuma circa il 20% dell’elettricità totale utilizzata a livello mondiale. I dati statistici presentati in questa nuova nota informativa evidenziano l’importanza del settore della refri-
gerazione, che dovrebbe crescere ulteriormente negli ultimi anni a causa delle crescenti esigenze di raffreddamento in numerosi campi e del riscaldamento globale.
L’industria della refrigerazione svolge un ruolo importante e crescente
La refrigerazione è di fondamentale importanza per l’umanità e deve diventare una priorità per i responsabili politici
nell’economia globale di oggi, con contributi significativi nei settori alimentare, sanitario, energetico e ambientale che i responsabili politici devono prendere maggiormente in considerazione.
Introduzione
La refrigerazione è diventata parte della vita del 21° secolo. Questa industria “invisibile” svolge un ruolo importante in innumerevoli settori che vanno dal cibo e dalla climatizzazione alla sanità, all’industria e all’energia.
La refrigerazione è fondamentale per ridurre le perdite post-raccolta e per la conservazione dei prodotti alimentari.
L’aria condizionata svolge un ruolo chiave nello sviluppo economico e sociale dei paesi più caldi e il suo uso si sta espandendo notevolmente – soprattutto nelle economie emergenti del mondo – con l’aumento delle temperature globali.
Nel settore sanitario, la refrigerazione conserva prodotti farmaceutici e
medicinali, in particolare vaccini. Nuovi trattamenti, come la criochirurgia o la crioterapia sono stati sviluppati grazie a tecnologie a bassissima temperatura.
La refrigerazione è impiegata in numerosi processi industriali come prodotti chimici e materie plastiche. Privati della refrigerazione, i data center – e la rete interna – collasserebbero in pochi minuti.
Per quanto riguarda il settore dell’energia, il gas naturale può essere liquefatto attraverso impianti criogenici, rendendo più facile ed economico il trasporto e lo stoccaggio.
Dal punto di vista economico, l’importanza della refrigerazione è fondamentale, come dimostra il costante aumento delle vendite di apparecchiature dedicate alla refrigerazione e del numero di posti di lavoro legati alla refrigerazione.
Tuttavia, oltre 1,1 miliardi di persone – soprattutto nei paesi meno sviluppati –affrontano a livello globale rischi imme -
diati derivanti dalla mancanza di accesso alla refrigerazione, che potrebbe aiutare ad affrontare la fame e la malnutrizione e alleviare le conseguenze spesso mortali delle peggiori ondate di calore. [1]
La presente nota informativa pubblicata dall’International Institute of Refrigeration (IIR) – aggiornamento di una prima versione pubblicata dall’IIR nel novembre 2015 – riassume i dati di base che illustrano le dimensioni e la portata del settore della refrigerazione e la sua importanza per l’umanità.
Mira a sensibilizzare i responsabili politici sulla crescente importanza della refrigerazione al fine di incoraggiarne ulteriormente lo sviluppo in modo sostenibile, in particolare nei Paesi meno sviluppati.
Economia della refrigerazione
Al fine di illustrare l’importanza del settore della refrigerazione, l’IIR ha stimato il numero di sistemi di refrigerazione in funzione in tutto il mondo (sulla base di fonti pubblicate e stime proprie come sintetizzato nella tabella 1).
In base alle cifre sopra menzionate, l’IIR stima che il numero totale di sistemi di refrigerazione, condizionamento dell’aria e pompe di calore operativi in tutto il
autocarri, semirimorchi
mondo sia di circa 5 miliardi, inclusi 2,6 miliardi di unità di condizionamento dell’aria (fisse e mobili) e 2 miliardi di frigoriferi e congelatori domestici.
Le vendite annuali globali di apparecchiature per la refrigerazione, l’aria condizionata e le pompe di calore ammontano a circa 500 miliardi di dollari [12], che, a titolo di confronto, rappresentano circa i tre quarti delle vendite globali dei supermercati. [13]
L’importanza socio-economica della refrigerazione nel mondo di oggi può essere illustrata mediante i dati sull’occupazione.
L’IIR stima che oltre 15 milioni di persone siano impiegate in tutto il mondo nell’industria della refrigerazione, il che significa che quasi 5 lavoratori su 1000 hanno un lavoro legato alla produzione, installazione, manutenzione e assistenza di tutti i tipi di apparecchiature di refrigerazione.
Questo rapporto è ancora più elevato in paesi come l’Australia, dove circa 300.000 persone (2,5% dell’occupazione totale) sono impiegate in oltre 20.000 aziende che operano nel settore della refrigerazione. [14]
In questo campo, la necessità di personale tecnico e progettisti (inclusi gli installatori) aumenta a causa della crescente domanda di capacità frigorifera, insieme alle competenze specifiche richieste alle professioni legate alla refrigerazione.
Negli Stati Uniti si prevede che l’occupazione di meccanici e installatori nel riscaldamento, nella refrigerazione e nel condizionamento dell’aria crescerà del 15% dal 2016 al 2026, molto più velocemente della media di tutte le occupazioni (7%). [15]
Il consumo di elettricità per la refrigerazione e il condizionamento dell’aria è in aumento da molti anni sia nei paesi sviluppati che in quelli in via di sviluppo.
Il settore della refrigerazione – compresa la climatizzazione – consuma circa il 20% dell’elettricità complessiva utilizzata a livello mondiale. Questa stima dell’IIR si basa su un’analisi di dati frammentari sui consumi settoriali di elettricità in varie aree del mondo.
Questa quota del 20% evidenzia l’importanza del settore della refrigerazione, che dovrebbe crescere ulteriormente nei prossimi anni a causa (i) della crescente
domanda di refrigerazione in numerosi settori e (ii) del riscaldamento globale.
L’IIR stima che la domanda globale di elettricità per la refrigerazione, compreso il condizionamento dell’aria, potrebbe più che raddoppiare entro il 2050. Questa valutazione si basa sullo “scenario di base” dell’International Energy Agency (IEA) che prevede – tenendo conto del probabile effetto delle attuali politiche e degli attuali obiettivi – che il fabbisogno di elettricità per il condizionamento dell’aria degli ambienti triplicherà entro il 2050.
[7] Tuttavia, i continui sforzi per migliorare l’efficienza energetica delle apparecchiature dedicate alla refrigerazione può consentire di limitare significativamente questo aumento del consumo energetico, in particolare nel settore del condizionamento dell’aria (vedi la sezione “Aria condizionata”).
Refrigerazione e ambiente
Il contributo positivo della refrigerazione all’aspetto ambientale in termini di sviluppo sostenibile potrebbe essere illustrato attraverso il ruolo indispensabile delle tecnologie della refrigerazione per mantenere la biodiversità attraverso la crioconservazione delle risorse genetiche.
Le tecnologie della refrigerazione vengono attualmente investigate come strumento per catturare la CO2 dalle grandi centrali elettriche e dagli impianti industriali grazie alla criogenia; consentono inoltre la liquefazione della CO2 per lo stoccaggio sotterraneo.
Tuttavia, devono essere affrontati anche gli effetti ambientali negativi della refrigerazione, e soprattutto il suo impatto sul riscaldamento globale.
Circa il 37% di questo impatto sul riscaldamento globale è dovuto alle emissioni dirette (perdite) di refrigeranti fluoru-
rati (CFC, HCFC e HFC), mentre il restante 63% è dovuto alle emissioni indirette provenienti dalla produzione di elettricità necessaria per alimentare i sistemi. [16] Nel complesso, secondo le stime IIR [16], le emissioni legate al settore della refrigerazione equivalgono a 4,14 GtCO2eq, che rappresentano il
7,8% delle emissioni globali di gas serra. Pertanto, le azioni attuate dagli stakeholder del settore della refrigerazione per combattere il riscaldamento globale si concentrano su due obiettivi:
• riduzione delle emissioni dirette di refrigeranti fluorurati in atmosfera attraverso un migliore contenimento, la riduzione della carica frigorifera e il recupero a fine vita, lo sviluppo di refrigeranti alternativi con impatto climatico trascurabile o nullo e la formazione/certificazione dei tecnici;
• riduzione del consumo di energia primaria aumentando l’efficienza energetica degli impianti frigoriferi. È importante sottolineare il contributo ambientale positivo derivante dall’attuazione dell’emendamento di Kigali al protocollo di Montreal – sostenuto dall’industria della refrigerazione – che prevede una graduale riduzione della produzione e del consumo di HFC in tutto il mondo.
Senza l’emendamento di Kigali, le emissioni di HFC dal settore della refrigerazione salirebbero tra 3 e 4 GtCO2eq [16] al 2050. Tuttavia, secondo le stime IIR, grazie all’implementazione dell’emendamento di Kigali le emissioni di HFC ammonteranno solo a circa 0,7 GtCO2eq al 2050, dopo un picco intorno a 1,5 GtCO2eq alla fine degli anni 2020. Sulla base di queste stime, l’emendamento di Kigali dovrebbe impedire un aumento sostanziale delle temperature medie fino a 0,3 °C entro il 2100. [17] Questo risultato deve essere guardato in prospettiva
con l’accordo di Parigi, il cui obiettivo è quello di ridurre l’aumento della temperatura media globale ben al di sotto dei 2 °C rispetto ai livelli preindustriali.
Refrigerazione e alimenti
La refrigerazione è fondamentale per il settore alimentare perché garantisce la conservazione ottimale degli alimenti deperibili e fornisce ai consumatori alcuni prodotti sicuri e integri.
Tuttavia, la catena del freddo alimentare non è ancora sufficientemente sviluppata, soprattutto nei paesi in via di sviluppo. La produzione alimentare globale comprende circa un terzo dei prodotti deteriorabili che richiedono refrigerazione.
Un esempio lampante è l’India, dove meno del 22% della logistica della frutta e verdura deperibile è coperta dalla catena del freddo, mentre per la carne la copertura percentuale è del 34%, ben al di sotto del 95% circa in Europa e negli Stati Uniti. [17]
Ciò si traduce in enormi perdite di cibo. Secondo l’IIR, la mancanza di una catena del freddo causa significative perdite alimentari globali: fino a quasi il 20% dell’approvvigionamento alimentare globale. [18]
La FAO stima che la produzione agricola lorda globale dovrà aumentare del 50% dal 2012 al 2050 nello scenario “business as usual” BAU [19] e la refrigerazione deve svolgere un ruolo essenziale in questo contesto. La refrigerazione può anche dare un contributo significativo per affrontare il problema della denutrizione considerando che 821 milioni di persone, circa una persona su nove nel mondo, risultavano denutrite nel 2017 [19], soprattutto nei paesi meno sviluppati.
La refrigerazione costante e senza soluzione di continuità è necessaria in tutta la catena alimentare deperibile, dalla produzione ai consumatori.
Nei supermercati, tra il 30% e il 60% dell’energia elettrica consumata viene utilizzata dalle apparecchiature di refrigerazione che forniscono freddo alle vetrine e alle celle frigorifere per la conservazione di alimenti refrigerati e congelati. [20][21] È inconcepibile che piccoli negozi, ristoranti, bar e alberghi possano funzionare senza apparecchiature di refrigerazione.
Circa 2 miliardi di frigoriferi e congelatori domestici sono in servizio in tutto il mondo. [2] Sulla base del numero di apparecchi refrigerati installati e del loro consumo di elettricità, l’IIR stima che i refrigeratori e i congelatori domestici consumino quasi il 4% dell’elettricità globale.
Tuttavia, l’efficienza energetica nei frigoriferi è in costante aumento, come evidenziato dalla costante evoluzione qualitativa delle etichette energetiche. Ad esempio, negli Stati Uniti, il consumo medio annuo di elettricità di un tipico frigorifero domestico è stato ridotto a un quarto tra il 1974 e il 2015, nonostante il volume equivalente del vano refrigerato equivalente sia nel frattempo aumentato del 20%. [22]
La lavorazione degli alimenti a temperatura controllata, la conservazione a bassa temperatura, il trasporto refrigerato e la distribuzione sono meno visibili per il cliente, ma sono elementi chiave della catena del freddo.
Attualmente, ci sono circa 5 milioni di veicoli refrigerati in servizio in tutto il mondo, tra cui furgoni, camion, semirimorchi o rimorchi. [4] Inoltre, il mercato globale del trasporto refrigerato dovrebbe crescere fortemente nei prossimi anni (+30% tra il 2018 e il 2022).
(N.d.T. +38% tra il 2022 e il 2027: dati aggiornati dalla stessa fonte bibliografica). [23]
Inoltre, il volume dedicato alle celle frigorifere nel mondo ammontava 616 milioni di m3 nel 2018 – equivalente a circa 50.000 celle frigorifere – con un aumento del 34% rispetto al 2012. [6]
Il continuo progresso delle tecnologie di surgelazione e congelamento ha permesso il rapido sviluppo di nuovi mercati per gli alimenti surgelati e i gelati. I comodi pasti pronti, attualmente il segmento dominante del mercato globale dei surgelati, rispondono agli stili di vita mutevoli e frenetici di molte persone, specialmente nelle aree urbane. Inoltre, numerosi studi dimostrano che frutta e verdura surgelate hanno qualità nutrizionali che sono globalmente equivalenti a quelle dei prodotti freschi e spesso contengono più vitamine dei prodotti freschi conservati per diversi giorni. [24,25] Il consumo annuo pro capite di alimenti surgelati è di circa 50 kg in Paesi come Stati Uniti, Irlanda, Regno Unito, Svezia e Germania. [26]
Con un valore di 219,9 miliardi di dollari nel 2018, il mercato globale dei surgelati dovrebbe crescere di quasi il 30% entro il 2023 e raggiungere i 282,5 miliardi di dollari.
[27] (N.d.T. 244,3 miliardi di dollari nel 2020 e dovrebbe raggiungere i 312 miliardi di dollari nel 2025: dati aggiornati dalla stessa fonte bibliografica).
Aria condizionata
L’aria condizionata è una parte essenziale del settore della refrigerazione. Il suo utilizzo è in aumento sia per il comfort e la salute umana (vedi la sezione “Refrigerazione e salute”) che per i processi industriali (Information Technologies, biotecnologie, ecc.; vedi la sezione “Refrigerazione nei settori dell’industria, dei trasporti e dell’energia”).
Le aree calde e le zone con elevata umidità dell’aria hanno subito un notevole sviluppo economico dovuto all’introduzione e all’espansione delle tecnologie di condizionamento dell’aria negli ultimi 60-70 anni Diversi studi indipendenti hanno riferito che l’alta temperatura ambiente e la scarsa qualità dell’aria interna hanno un’influenza significativa sull’apprendimento degli studenti e sulla produttività degli impiegati. [28,29] Uno studio condotto su oltre 10 milioni di studenti delle scuole superiori statunitensi mostra che, senza aria condizionata, ogni aumento di 0,5 °C della temperatura durante l’anno scolastico riduce dell’uno per cento l’apprendimento durante quell’anno. [30,31]
Temperature ambiente inadeguate compromettono l’efficienza del lavoro e possono causare perdite economiche
Air conditioning is an essential part of the refrigeration sector. Its use is increasing for both human comfort and health (see page 9 Refrigeration and health), and industrial processes (Information Technology, biotechnologies, etc.; see page 9 Refrigeration in industry, transportation and energy sectors).
A livello globale, l’Organizzazione internazionale del lavoro sottolinea che, anche in uno scenario di efficace mitigazione dei cambiamenti climatici, l’aumento della temperatura derivante dai cambiamenti climatici porterà alla perdita dell’equivalente di 72 milioni di posti di lavoro a tempo pieno entro il 2030 a causa dello stress da calore. Paesi in via di sviluppo e gruppi di popolazione più vulnerabili – in particolare i migranti, persone in povertà e popoli indigeni e tribali – sono maggiormente esposti a questi impatti. [32]
Hot areas and zones with high air humidity underwent remarkable economic development due to the introduction and expansion of air-conditioning technologies over the past 60 to 70 years.
Several independent studies reported that high ambient temperature and poor quality of indoor air have a significant influence on students’ cognitive learning and the productivity of office workers. [28,29] A study carried out on over 10 million US high school students shows that without air conditioning, each 0.5 °C increase in school year temperature reduces the amount learned that year by one percent. [30,31]
L’aria condizionata è responsabile di oltre l’8% del consumo globale di elettricità, secondo le stime IIR. Questo rapporto varia notevolmente da un Paese all’altro, a seconda del clima locale e del livello di sviluppo. La disponibilità di aria condizionata a livello domestico varia enormemente nei vari Paesi, da circa il 4% in India e meno del 10% in Europa, dal 60% in Cina a oltre il 90% negli Stati Uniti e Giappone, e quasi il 100% in alcuni paesi del Medio Oriente. [7]
Inappropriate ambient temperatures impair work efficiency and may cause economic losses.
Globally, the International Labour Organization points out that even in a scenario of effective climate change mitigation, temperature increases resulting from climate change will lead to the loss of the equivalent of 72 million full-time jobs by 2030 due to heat stress. Developing countries and the most vulnerable population groups - particularly migrants, people in poverty, and indigenous and tribal peoples - are most exposed to these impacts. [32]
L’aria condizionata si sta espandendo notevolmente, soprattutto nelle economie emergenti del mondo e questa tendenza dovrebbe aumentare poiché dei 2,8 miliardi di persone che vivono nelle aree più calde del mondo, solo l’8% attualmente possiede condizionatori d’aria. [7]
Inoltre, si prevede che l’aria condizionata svolgerà un ruolo crescente nel contesto dei cambiamenti climatici e del conseguente aumento delle temperature ambientali. Secondo lo “scenario di base” dell’IEA, che tiene conto del probabile effetto delle attuali politiche e obiettivi, il fabbisogno energetico globale per il raffreddamento degli ambienti triplicherà entro il 2050. [7] La maggior parte di questa crescita prevista nell’uso dell’energia proviene dalle economie emergenti, con India, Cina e Indonesia che da sole contribuiscono per la metà. [7]
Air-conditioning is responsible for over 8% of global electricity consumption, according to IIR estimations. This ratio varies widely from one country to another, depending on the local climate and the development level. Household ownership of ACs varies enormously across countries, from around 4% in India and less than 10% in Europe, 60% in China to over 90% in the United States and Japan, and close to 100% in a few Middle Eastern countries. [7]
Air-conditioning is expanding dramatically, especially in the world’s emerging economies and this trend is expected to increase since of the 2.8 billion people living in the hottest parts of the world, only 8% currently possess air conditioners. [7]
Si prevede che di conseguenza le emissioni di CO2 quasi raddoppieranno entro il 2050. Tuttavia, esiste il potenziale per frenare questo forte aumento della domanda di energia e delle emissioni di CO2. L’IEA afferma che l’efficienza energetica media dei condizionatori d’aria venduti oggi è pari a un terzo dell’efficienza che l’utilizzo della migliore tecnologia disponibile offrirebbe.
La stessa IEA propone un “Efficient Cooling Scenario”
(scenario di raffreddamento efficiente) basato su un’azione politica molto più forte che si traduca in standard minimi di prestazione energetica (MEPS) molto più severi per le macchine del condizionamento dell’aria in tutti i paesi. L’attuazione di queste politiche consentirebbe di ridurre di tre volte l’aumento del fabbisogno energetico rispetto allo “scenario di base” considerato nel report IEA. [7]
Furthermore, air conditioning is expected to play an increasing role in the context of climate change and the associated increase of ambient temperatures. According to IEA « Baseline Scenario », which takes into account the likely effect of current policies and targets, global energy needs for space cooling will triple by 2050. [7] Most of this projected growth in energy use comes from the emerging economies, with India, China and Indonesia alone contributing half. [7]
veicoli attualmente venduti sono dotati di aria condizionata. Attualmente vi sono circa 1 miliardo di unità mobili di condizionamento dell’aria in veicoli e autobus in tutto il mondo. [2]
Associated CO2 emissions are expected to almost double by 2050. However, potential exists to curb this strong increase in energy demand and CO2 emissions. IEA states that the average energy efficiency of air conditioners sold today is one third of best available technology. It presents an « Efficient Cooling Scenario » based on much stronger policy action resulting in much tighter minimum energy
Queste cifre evidenziano la necessità critica di un’azione politica determinata in materia di efficienza energetica al fine di garantire la sostenibilità dell’aria condizionata.
L’aria condizionata nel settore dei trasporti si sta espandendo a un ritmo comparabile, poiché quasi tutti i nuovi
La refrigerazione ha un impatto diretto sulla salute umana attraverso la conservazione di alimenti e prodotti farmaceutici, nonché attraverso nuove tecniche terapeutiche a bassa temperatura
La refrigerazione inibisce lo sviluppo di batteri e agenti patogeni tossici, prevenendo così malattie di origine alimentare. La refrigerazione riduce drasticamente la necessità di conser-
vanti chimici negli alimenti. Dal 1930, grazie alla conservazione degli alimenti abilitata dalla catena del freddo, è stata notata una diminuzione del 90% del numero di casi di cancro allo stomaco, secondo uno studio dell’OMS. [33]
I prodotti per la salute sensibili al calore, mantenuti a temperatura controllata (in particolare tra 2 °C e 8 °C) hanno registrato un’enorme estensione del mercato in tutto il mondo. Dal 2011 al 2017, il numero di prodotti sanitari sensibili al calore è aumentato del 45%: 1 farmaco su 2 sul mercato è sensibile al calore. [34]
Per quanto riguarda i vaccini, un esempio eclatante è il ruolo della refrigerazione nell’eradicazione della poliomielite. Nel 2018, il numero di casi di poliomielite verificatisi in tutto il mondo è stato di 33, vale a dire oltre diecimila volte inferiore rispetto ai 350.000 casi registrati nel 1988. [35] (N.d.T. La pandemia da Covid ha evidenziato ancora di più l’importanza della catena del freddo per la distribuzione dei vaccini su scala mondiale).
La criochirurgia è una tecnica facile da usare e relativamente poco costosa che richiede solo attrezzature abbastanza basilari. La crioablazione è usata come trattamento clinico. La sua capacità di curare il cancro della pelle, ad esempio, ha dimostrato di avere un tasso di successo per il 99% dei pazienti. [36] Ha anche mostrato un tasso di successo del 99,4% nel trattamento delle donne con tumori al seno a basso rischio. [37]
La crioterapia di tutto il corpo consiste nell’esporre il paziente da –80 a –160 °C per un breve periodo (da 2 a 4 minuti) in una camera frigorifera speciale. Studi preliminari suggeriscono che questa tecnica induce significativi benefici fisiologici e psicologici. Poco conosciuta fino a pochi anni fa, questa terapia sta attualmente suscitando un vivo interesse.
La superconduttività – un fenomeno reso possibile dalle tecnologie criogeniche – è alla base degli scanner per la risonanza magnetica (MRI), contribuendo a fornire ai medici una visione senza
precedenti delle strutture all’interno del corpo umano. La maggior parte delle macchine per la risonanza magnetica utilizza magneti superconduttori per mantenere campi magnetici forti e stabili. La risonanza magnetica ha una vasta gamma di applicazioni nella diagnostica medica, con oltre 50.000 scanner MRI in uso in tutto il mondo. [8]
Infine, vanno sottolineati i benefici dell’aria condizionata sulla salute. Uno studio suggerisce che l’impatto sulla mortalità dei giorni con una temperatura media superiore a 27 °C è diminuito di circa il 75% nel corso del 20° secolo negli Stati Uniti, e quasi l’intera diminuzione si è verificata dopo il 1960; la diffusione della climatizzazione residenziale spiega essenzialmente questo declino. [38]
Refrigerazione nell’industria, trasporti e energia settori La refrigerazione è vitale per l’industria alimentare (vedi la sezione “Refrigerazione e alimentare”), chimica, plastica, siderurgica, edilizia, ecc. Altre industrie avanzate, come l’elaborazione elettronica dei dati o le biotecnologie, non potrebbero funzionare senza refrigerazione.
La separazione dell’aria mediante distillazione criogenica è una tecnologia matura e l’unico mezzo praticabile attualmente disponibile per la produzione di massa di prodotti dell’aria come ossigeno e azoto. [39] Il consumo di ossigeno ad alta purezza da parte dell’industria siderurgica, medica e chimica ammonta a 1,2 milioni di tonnellate al giorno. [40]
La refrigerazione ha una grande influenza nei settori ad alta tecnologia, compresa l’Information Technology (IT). Mentre i data center sono responsabili di circa il 2% del consumo globale di elettricità [41], tra il 30% e il 55% di questo consumo è causato dal raffreddamento delle apparecchiature IT. [42] Poiché la densità di potenza media dei data center dovrebbe aumentare di 8 volte entro il 2025 [43], è essenziale implementare efficienti tecnologie avanzate di refrigerazione.
Nuovi settori legati all’energia, come la liquefazione del gas, sono in rapida crescita. Il commercio mondiale di gas naturale liquefatto (GNL) è più che triplicato dal 2000, crescendo fino a 316,5 milioni di tonnellate di GNL nel 2018, che costituiscono il 10,7% del consumo globale di gas. [9] Il GNL rappresenta quasi il 90% della crescita prevista del commercio di gas a lunga distanza fino al 2040. [44] Il GNL inizia a essere utilizzato come combustibile pulito per la propulsione navale, in particolare in mare chiuso (traghetti del Baltico). [45]
Sebbene l’idrogeno liquido rimanga un combustibile di elezione per la propulsione a razzo, apparirà sicuramente nella catena di distribuzione dei trasporti più convenzionale, come ad esempio nei veicoli prevalentemente elettrici alimentati da celle a combustibile.
Il reattore sperimentale termonucleare internazionale (ITER), attualmente in costruzione, è un grande dispositivo magnetico per il confinamento del plasma volto a dimostrare la fattibilità della fusione termonucleare controllata per la produzione di elettricità. La macchina utilizza magneti superconduttori di grandi dimensioni raffreddati alla temperatura dell’elio liquido e criopompe raffreddate da azoto liquido. [46]
Pompe di calore
Le pompe di calore sono dispositivi che utilizzano il ciclo frigorifero sia per il riscaldamento che per il raffreddamento. Hanno un ruolo unico nel sistema energetico del futuro. Nessun’altra tecnologia può fornire contemporaneamente risparmi netti di energia primaria, benefici economici per gli utenti e riduzione dell’impatto climatico.
In modalità riscaldamento, le pompe di calore sono molto efficienti dal punto di vista energetico poiché per ogni kW di elettricità consumata vengono generati da 3 a 4 kW di energia termica.
In Europa, le pompe di calore in funzione consentono di risparmiare circa l’1% le emissioni totali di CO2 oggi. Secondo l’IEA, quasi l’8% delle emissioni globali potrebbe essere risparmiato dalle pompe di calore, soprattutto nel settore dell’edilizia. [48] (N.d.T. L’importanza delle pompe di calore è stata di recente messa ancora più in risalto nell’ambito delle iniziative comunitarie “RepowerEU”).
La refrigerazione è al centro di grandi progetti scientifici di natura strategica essenzialmente come tecnica ancillare alla superconduttività
La risonanza magnetica nucleare (NMR) è una potente tecnica analitica che richiede elevati campi magnetici. Tali campi magnetici sono prodotti da magneti superconduttori raffreddati da elio liquido e talvolta superfluido. La NMR ha trovato una varietà di applicazioni in molte discipline della ricerca scientifica, della medicina e di varie industrie.
Il Large Hadron Collider (LHC) del CERN – il più grande e potente acceleratore di particelle del mondo – utilizza un anello di 27 km di magneti superconduttori mantenuti
a –271,3 °C attraverso l’elio superfluido per raggiungere le alte energie necessarie a testare le teorie fondamentali della fisica delle particelle. La scoperta del bosone di Higgs nel luglio 2012 è il primo grande risultato della ricerca LHC. [49] Il Future Circular Collider (FCC), la struttura di prossima generazione attualmente in esame, è destinata a produrre campi magnetici quasi due volte più forti dell’LHC e ad accelerare le particelle a energie senza precedenti di 100 tera-elettronvolt, circa 7 volte superiori all’LHC. [50]
Tempo libero e sport
Piste di pattinaggio (circa 17.000 in tutto il mondo [11]), piste da sci artificiali, bob, piste di slittino e skeleton diventano sempre più popolari.
Le questioni della sicurezza alimentare, della salute, dell’energia e dell’ambiente rendono molto chiaro che la refrigerazione è di fondamentale importanza per l’umanità e deve diventare una priorità per i governi nei settori dell’industria, dell’istruzione e della ricerca.
È necessario promuovere la formazione e la qualificazione del personale nel settore della refrigerazione, ma anche sollecitare un maggior numero di giovani a dedicarsi a promettenti carriere legate alla refrigerazione che offrano prospettive a lungo termine.
Nessuno sforzo dovrebbe essere risparmiato per aiutare i Paesi in via di sviluppo a raggiungere la capacità
frigorifera necessaria per preservare la sicurezza alimentare e la salute umana. Dovrebbero essere effettuati investimenti nelle infrastrutture anche per implementare le attrezzature adeguate. Il miglioramento dell’efficienza energetica degli impianti di refrigerazione è una questione chiave e deve rimanere una preoccupazione costante per l’industria della refrigerazione. Ciò comporta ulteriori attività di ricerca e sviluppo in tecnologie innovative di refrigerazione efficiente e in relazione a diverse fonti di energia rinnovabile (solare, eolica, geotermica, biogas, ecc.), offrendo alternative intelligenti alla rete elettrica per l’alimentazione di impianti di refrigerazione. Ciò comporta anche la generalizzazione di misure politiche volte a incoraggiare i consumatori ad acquistare apparecchiature di refrigerazione sempre più efficienti.
La quantità di emissioni di refrigerante ad alto potenziale di riscaldamento globale (GWP) dagli impianti di refrigerazione deve essere ridotta attraverso il controllo delle perdite, la riduzione della carica, il recupero a fine vita e l’uso di refrigeranti alternativi naturali o sintetici a basso GWP.
La ricerca e lo sviluppo relativi alla refrigerazione devono essere ulteriormente stimolati e sostenuti attivamente dalle autorità nazionali e internazionali, dalle agenzie di finanziamento, dalle industrie pubbliche e private al fine di migliorare la salute, il benessere, l’energia e la sostenibilità ambientale in tutto il mondo n
* La presente nota informativa è stata preparata da Jean-Luc Dupont (Capo del Dipartimento di informazione scientifica e tecnica dell’IIR) e revisionata da Piotr Domanski (past President dello Science and Technology Council dell’IIR), Philippe Lebrun (past President della Genral Conference di IIR) e Felix Ziegler (Presidente del Comitato esecutivo di IIR). La traduzione è a cura della segreteria AiCARR.
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Una tecnologia integrata che offra agli utilizzatori di un impianto di climatizzazione VRF a espansione diretta uno strumento preciso e completo per il monitoraggio dei consumi, la ripartizione dell’energia utilizzata e la gestione completa dell’impianto rappresenta una soluzione smart equiparabile ai sistemi idronici
Michele Bertolini*Isistemi VRF sono impianti a flusso di refrigerante variabile (Variable Refrigerant Flow) e sono a tutti gli effetti delle pompe di calore elettriche di tipo aria/aria. Sono sistemi frigoriferi reversibili che consentono di generare l’effetto utile di riscaldamento in inverno o di raffrescamento in estate e che, attraverso un fluido
vettore rappresentato dal gas refrigerante R410a o R32, viene trasportato mediante una rete di tubazioni e diramazioni in rame fino alle unità interne. Una valvola d’espansione elettronica localizzata in ciascuna unità interna
consente a ogni stanza di controllare il gas che fluirà nella batteria e di aumentare o limitare la resa nell’ambiente.
Può essere spesso comparato a un tradizionale sistema split o multisplit nella fase di dimensionamento e scelta
del sistema ideale per la climatizzazione annuale di un edificio a uso residenziale o commerciale. Ci sono diverse differenze tra questi sistemi, a parità di effetto utile:
1. un sistema VRF copre maggiori estensioni impiantistiche; la principale limitazione di un sistema split è di non poter superare i 25 metri di distanza tra unità esterna e unità interna;
2. un sistema VRF può collegare fino a 80 unità interne a una singola unità esterna mediante una rete di tubazioni, adeguatamente dimensionate. Un multisplit, invece, fino a un massimo di 5;
3. un sistema VRF ha un impatto architettonico limitato: solo 2 tubazioni entrano nell’edificio. Per un multisplit invece 2 per ciascuna unità interna;
4. un sistema VRF garantisce una maggior resa ed efficienza oltre che a una maggior stabilità in un range di temperatura esterna di lavoro molto ampio più ampio di un classico sistema split.
Quali sono, quindi, i componenti e le principali caratteristiche di un sistema VRF?
Il cuore di questi sistemi è rappresentato dall’unità esterna. Ce ne sono di diverse conformazioni, per un range di potenza che in genere spazia dagli 8 ai 224 kW per singolo sistema. Le principali distinzioni in questo sono relative al rilascio dell’aria, frontale o verticale, e alle tipologie di effetto utile generato, in pompa di calore o a recupero di calore (tre tubi).
Partendo da quest’ultima è presto detto come un impianto in pompa di calore possa o riscaldare o raffrescare l’edificio a seconda della stagionalità. Tutte le unità interne, però, dovranno funzionare nella medesima modalità. Un impianto a recupero di calore, invece,
permette in alcune condizioni ambientali la contemporaneità degli effetti in zone diverse dell’edificio. In aggiunta, recupera il calore tra le zone stesse, riducendo quindi il lavoro del compressore diminuendo la spesa energetica.
Tutte le tipologie di unità esterne servono le medesime unità interne. Il ventaglio di soluzioni e potenze accessibili è molto ampio. Un aspetto interessante è la possibilità di utilizzare potenze minime anche molto basse, fino a 1,5 kW. Questo ci fa riflettere su come le dispersioni energetiche degli edifici, specialmente nel caso di ristrutturazioni, siano sempre più basse. Di riflesso, per evitare continui on-off di macchina e rispettive pendolazioni sulla temperatura ambientale, è necessario disporre di unità la cui potenza nominale sia piccola.
Le soluzioni disponibili sono:
1. unità split a parete: tuttora le più vendute e utilizzate in questi impianti;
2. unità a cassetta: 8 vie, con rilascio dell’aria a 360°, disponibili in versione compatta (60×60) e standard (90×90) e adatte a tutti i controsoffitti standard, 2 vie per corridoi e ingressi, e cassette a 1 via, usate principalmente nelle camere e negli ingressi;
3. unità canalizzate: a bassa o alta prevalenza, sono apparecchi utilizzati soprattutto dove la distribuzione deve avvenire con un’unica unità interna su più locali o dove non si vuole vedere la macchina in ambiente (installazione in controsoffitto con griglia di espulsione), tipicamente in ambienti quali alberghi, B&B, camere da letto;
4. unità a console: per installazione a parete a circa 20 cm dal pavimento, utilizzate per la sostituzione di sistemi a fan coil o per installazione in ambienti dove la parete è limitata
in altezza, ad esempio le mansarde;
5. unità a soffitto/pavimento: come indica il loro nome possono essere installate sia a parete in prossimità del pavimento che a soffitto, in relazione allo spazio e alla posizione desiderata. Le unità interne di questo tipo hanno applicazioni soprattutto in ambienti di tipo commerciale (uffici, sale corso, uffici pubblici);
6. unità a parete a incasso: la loro caratteristica è quella di poter essere installate in nicchie anche in sostituzione di impianti esistenti. Una volta nascoste sotto a una struttura coprente (tipo cartongesso) risultano invisibili ma funzionali. Installazione tipica di ambienti dove l’estetica delle pareti è fondamentale come in ville o uffici di design;
7. unità a colonna: Questa macchina compatta in unica soluzione la parte di aspirazione e scarico dell’aria da trattare con una struttura che non richiede pareti per l’installazione. Il comando, integrato a bordo macchina, può essere anche a parete. Questa soluzione è ottimale in ambienti dove le pareti non sono utilizzabili come ad esempio autofficine o soluzioni industriali.
Tutte le unità interne dei sistemi VRF sono gestibili tramite Wi-Fi grazie all’abbinamento di un accessorio, denominato G-Cloud, che ne consente la connessione alla rete internet e attraverso un’APP dedicata è possibile controllare e modificare le impostazioni del sistema, quali: stato di funzionamento, fasce orarie, temperatura, accensione/ spegnimento delle unità interne, ecc.
Questa soluzione risulta molto utile per chi vuole avere la gestione completa del proprio impianto anche quando non è presente, questo concede sicuramente di ottimizzarne il funzionamento ma anche di limitare i consumi di energia.
La gestione remota con sistemi via cavo viene richiesta dove in genere esiste già una forma di controllo a distanza, è spesso apprezzato il controllo tramite protocolli di comunicazione seriale predefiniti, nei sistemi VRF il Modbus attualmente è uno dei protocolli di connessione più comuni.
Un sistema di comunicazione Modbus come quello in Figura 1 è in grado di gestire fino a 128 unità interne e un massimo di 16 unità esterne.
Sistemi di controllo personalizzati, come ad esempio un Web Server, è una soluzione che consente il monitoraggio dell’impianto VRF in tempo reale e a lunga distanza tramite pagina web dedicata (da pc, tablet e smartphone),
questa soluzione è la più indicata dove si vuole un sistema di monitoraggio più stabile e con accesso a parametri più diretti rispetto ad altre soluzioni come a d esempio l’utilizzo di APP.
A prescindere dalla possibilità di gestire i sistemi da remoto, dal punto di vista della riduzione dei consumi elettrici diventa sempre più importante poter verificare e suddividere i consumi di un impianto; a maggior ragione in un sistema articolato come un VRF, dove possiamo avere nella stessa struttura diverse attività che hanno esigenze e utilizzi differenti, la contabilizzazione dei consumi è lo strumento che ci consente di analizzare in maniera diretta e precisa quanto succede all’interno della nostra azienda, del nostro condominio o della attività commerciale.
Nell’ottica del contenimento dei consumi energetici, la contabilizzazione di calore risulta essere un argomento sempre più attuale perché consente di gestire, in un contesto di impianto centralizzato, in modo indipendente e autonomo la singola utenza.
Questa tecnologia consente quindi di stimare nell’arco delle 24 ore l’energia consumata, che sia essa attiva ovvero consumata per produrre caldo/freddo, oppure passiva quando in assenza di una richiesta, il sistema rimane in attesa e utilizzi dell’energia elettrica solo per il mantenimento in stand-by.
Un quadro completo degli assorbimenti elettrici consente alla singola utenza di poter modificare le proprie abitudini quotidiane potendo paragonare il proprio profilo di consumo, dettagliato giorno per giorno, con il conto di fine mese in bolletta.
È bene specificare che per i sistemi VRF, a oggi, il quadro normativo in ambito di contabilizzazione non è ancora chiaro, in quanto non si utilizzano i sistemi tradizionali di lettura diretta o indiretta, comunemente impiegati nelle soluzioni con pdc idroniche (certificati MID) bensì un software di calcolo proprietario.
L’algoritmo elabora la portata di gas refrigerante richiesta dalla singola unità interna, potendo conoscere, tramite la rete interna di comunicazione “bus”, lo step di apertura della valvola di laminazione, il setpoint di temperatura impostato e il gradiente termico reale in ambiente.
Una volta parametrizzato il tool e andando a inserire il costo dell’energia elettrica (€/kWh), tutte le variabili vengono acquisite, memorizzate per 365 giorni e rese disponibili in ogni momento per il gestore del sistema VRF, che provvederà tramite l’esportazione di un report su foglio di calcolo a ripartire proporzionalmente i consumi di ogni singola unità interna, che saranno completi sia per la parte di uso attivo e sia dei periodi di attesa.
Gli impianti in pompa di calore a espansione diretta (impianti aria-aria), diversamente da una soluzione di impianto in pompa di calore idronica (aria-acqua o acqua-acqua), non utilizzano un fluido vettore intermedio fra il ciclo frigorifero e l’ambiente da climatizzare; il circuito frigorifero e l’impianto, quindi, coincidono.
Per questo i terminali installati in ambiente, detti unità interne, sono parte integrante del circuito frigorifero e fungono da evaporatore o condensatore a seconda della stagione.
Il refrigerante, in fase di condensazione/evaporazione, scambierà energia direttamente con l’aria che andrà poi a climatizzare l’ambiente, con evidenti vantaggi in termini rapidità nella messa a regime della temperatura dell’aria.
In un sistema VRF tipo, la struttura che costituisce un sistema di contabilizzazione può essere riassunta molto semplicemente in tre componenti che dialogano tra di loro; il primo è il software di calcolo e a seguire dei trasformatori di corrente e un misuratore di potenza (Wattmetro).
Il software di calcolo può essere
immaginato come il cervello che consente l’elaborazione di tutti gli assorbimenti elettrici di impianto e la loro raccolta in un report dettagliato, che sarà infine a disposizione del gestore dell’impianto per le proprie necessità che possono spaziare da un monitoraggio generale dello stato di efficienza dell’impianto a una ripartizione mone -
Presso la sede italiana di Viessmann a Pescantina (VR) è stato installato di recente un moderno impianto a espansione diretta con tecnologia VRF (in Figura 5).
La progettazione di tale sistema, non differisce in maniera sostanziale da quella di altre tipologie impiantistiche. Infatti la stima dei carichi termici, sia per la climatizzazione estiva e sia per il riscaldamento invernale, è sicuramente il punto di partenza anche per questa tipologia di impianto di climatizzazione.
Una volta determinati i carichi termici, per questo progetto secondo una valutazione analitica delle dispersioni termiche, si è potuto determinare correttamente la resa e quindi la taglia di ciascuna unità interna, sia nel funzionamento in riscaldamento e sia in raffrescamento.
Tramite opportune tabelle, disponibili nella libreria tecnica di prodotto, abbiamo potuto determinare la resa di ciascun terminale andando a incrociare i valori di temperatura esterna e temperatura interna richiesta. Si veda Tabella 1.
Dovendo poi determinare l’unità esterna, in linea generale, le scelte possibili avvengono tramite un intervallo di abbinamento possibile per soddisfare il corretto rapporto tra superfici di scambio termico. RAPPORTO
Il rapporto tra la somma delle potenze delle unità interne e la Potenza dell’unità
tizzata per singolo terminale. Si veda Figura 2.
Il trasformatore di corrente o altrimenti detto trasformatore TA è un componente di per sé semplice, ma gioca un ruolo molto importante perché da lui dipende l’accuratezza della misura.
Dimensionare un TA con caratteristiche non adeguate, può risultare controproducente soprattutto nelle misure di corrente dove poi il dato finale viene tradotto in percentuale di spesa.
In un sistema tipo, i trasformatori dovranno essere determinati in relazione ai valori di potenza elettrica dichiarati dal costruttore VRF.
Andranno previsti nel quadro elettrico di potenza e installati uno per ciascuna dei cavi di collegamento di fase, impiegati per alimentare la macchina esterna (si veda Figura 3).
Il misuratore di potenza o più semplicemente Wattmetro (Figura 4) è quello strumento che consente la misura della potenza elettrica rilevata dai trasformatori TA e ne invia il valore al Software di elaborazione.
esterna fornisce un dato indicato come rapporto di carico/saturazione.
Volendo rispettare un rapporto di carico bilanciato e quindi prossimo al 100%, abbiamo optato per un unità esterna Vitoclima 333-S PRO, taglia 10hp e calcolato in seguito l’apporto di potenza reale della macchina stessa verso il sistema.
Per fare ciò abbiamo dovuto moltiplicare il suo valore nominale di potenza, per dei fattori di correzione relativi alle temperature reali di progettazione, alle lunghezze delle linee frigorifere e i cicli di defrost.
Una volta determinata la potenza reale d’impianto, in modo proporzionale si è proceduto a correggere il valore di resa di tutti i terminali collegati, sia per il profilo inver-
nale che per quello estivo.
standard, un terminale a pavimento del tipo a console e infine a soffitto un recuperatore di calore entalpico attivo.
Nella stessa area commerciale sono poi presenti altri terminali non collegati al sistema e presenti solo per dei test funzionali a carattere accademico.
Il collegamento
Lo studio ha consentito, grazie al sistema di contabilizzazione, la raccolta e successiva elaborazione dei dati di assorbimento di energia, potendone ripartire le quote sia sul singolo terminale che per gruppo di funzionamento.
=
PP P P effUIeff UE UI totUI
La struttura del sistema si compone quindi di un’unità esterna a flusso d’aria verticale da 28 kW (10hp) a due tubi, in pompa di calore con compressore a tecnologia INVERTER EVI, collegata tramite una distribuzione a collettore, a una serie di differenti unità interne (per un totale di 27 kW), appositamente selezionate in relazione alla destinazione d’uso degli ambienti asserviti.
Osservando l’immagine in pianta, possiamo notare come il sistema si sviluppi sulla destra su un locale adibito a sala mensa servito da due unità interne alte a parete, mentre per l’area restante sulla sinistra, troviamo al servizio di un locale commerciale delle cassette con diffusione dell’aria a otto vie installate in controsoffitto a quadrotti
Il periodo di raccolta dati ha interessato come caso di studio il solo mese di Febbraio 2022 (modalità riscaldamento) e una programmazione su fascia settimanale, con profili tipici di un ambiente lavorativo, che prevede per la sala mensa 24 °C e per lo spazio commerciale e la console 22 °C.
Al di fuori dell’orario lavorativo e durante i weekend l’impianto funziona sempre in attenuazione a 18 °C.
Una programmazione d’uso dettagliata, ci ha consentito di individuare e interpretare in modo preciso e veloce il consumo energetico di ogni zona in relazione appunto al proprio profilo d’uso medio (affollamento di personale, apertura porte verso l’esterno, contributo per irraggiamento…).
Avere perciò la possibilità di tenere sotto controllo costante gli assorbimenti elettrici dei vari ambienti, soprattutto in relazione alle diverse abitudini di utilizzo nel
quotidiano, ci consentirà di poter mettere in atto una serie di strategie pratiche che nell’uso comune di tutti i giorni, potranno contribuire in modo ancor più sostenibile a un contenimento dei consumi.
I dati raccolti ed elaborati dal software di calcolo hanno preso in esame il mese di Febbraio 2022. Il sistema ha funzionato secondo i profili orari e di temperatura descritti nei paragrafi precedenti. Gli output offerti del sistema elencano, per ciascuna unità interna, gli assorbimenti elettrici giornalieri secondo le seguenti categorie:
1. Energia assorbita in funzionamento: energia elettrica in kWh assorbita da ciascuna unità interna in stato di ON della macchina stessa;
2. Energia assorbita condivisa: energia elettrica in kWh assorbita da ciascuna unità
interna in stato di OFF del sistema. Tale valore viene calcolato se e solo se tutte le unità interne che compongono il sistema sono spente. Quando almeno una unità interna viene accesa si passa a uno stato di funzionamento. L’energia assorbita condivisa viene ripartita tra le varie unità interne secondo la taglia di potenza nominale in raffrescamento dell’unità interna. Si veda Figura 6.
Si può subito notare come il sistema in pratica rimanga sempre attivo, sebbene di notte le fasce orarie pratichino un’attenuazione della temperatura di set-point per evitare sprechi energetici. In sostanza il sistema nel corso del mese di Febbraio non è mai rimasto per molto tempo nella fase di stand-by. Dal punto di vista numerico, infatti, l’energia condivisa rappresenta nella totalità solamente lo 0,3% dell’energia totale assorbita dal sistema. È chiaro come questo dipenda molto dall’applicazione, nel caso specifico stiamo osservando un edificio a uso terziario che viene utilizzato quasi tutti i giorni e che viene sempre mantenuto, per scelta, in temperatura. Se ipotizzassimo, per esempio, un edificio a uso residenziale nella modalità di raffrescamento estivo, vedremo che la quota parte di energia condivisa sarebbe maggiore e ci permetterebbe di apprezzare come essa venga suddivisa tra le varie zone.
Analizzando le zone di funzionamento, abbiamo osservato come l’energia totale (condivisa più funzionamento) si ripartisca tra:
1. Mensa
2. Sala commerciale + Console (usata come back-up)
In Figura 7 l’energia consumata dall’edificio.
Balza subito all’occhio come la sala mensa rappresenti la spesa energetica maggiore per questo sistema. La sala commerciale e la console, infatti, ammontano complessivamente per il solo 20% dell’energia elettrica assorbita.
Sulla base di questo risultato possiamo fare alcune considerazioni:
1. Come mai la sala mensa consuma così tanto avendo quasi la stessa area servita? La risposta è facilmente intuibile osservando le abitudini di utilizzo delle sale. L’unica apertura verso l’esterno di questa parte di edificio è localizzata sul perimetro della sala mensa. Le persone che fruiscono di questa sala possono usarla per accedere alla stanza. La porta non è dotata di un dispositivo automatico di chiusura e per questa ragione rimane spesso aperta o socchiusa, causando inutili sprechi e consumi. Si comprende da questa prima considerazione una misura di efficientamento che potrebbe essere presa per ridurre i consumi dell’edificio.
2. Come mai la zona commerciale è così efficiente? La risposta, in questo caso, sta nella somma di più fattori: un’ottima coibentazione di queste pareti, data da una recente ristrutturazione della sala, l’assenza di aperture verso l’esterno come porte e finestre come invece avevamo notato nella sala mensa e infine, fattore di sicura rilevanza, l’utilizzo in quest’area di un apparecchio di ventilazione meccanica controllata con batteria attiva.
Il software di gestione della contabilizzazione consente, inoltre, di passare dall’energia assorbita alla spesa per gruppo di macchine, andando quindi a contabilizzare a tutti gli effetti. Nel caso specifico si è scelto di utilizzare una tariffa “flat” da 0,27 Euro/kWh. Tali valori sono settabili dall’utente distinguendo giorni e fasce orarie affinché si possa simulare ogni tipo di scenario contrattuale.
In poche parole, l’utente può emettere la bolletta per ciascun gruppo d’utenza. Chiaramente, tale spesa non comprende tutte le accise e componenti accessorie. È interessante, volendo, confrontare la spesa energetica quotidiana di ciascuna zona (Figura
Conclusioni sulla contabilizzazione e sui sistemi VRF
Esaminando quanto abbiamo potuto vedere in questi paragrafi possiamo definire che un sistema VRF è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di applicazioni semplici o complesse con la capacità di unità interne di diversa tipologia.
I sistemi a espansione diretta potendo effettuare lo scambio di energia in maniera diretta, senza vettori intermedi, consente di ottenere come conseguenza livelli di efficienza elevatissimi.
Uno dei diversi vantaggi che ha un sistema centralizzato come quello descritto è di avere una serie di elementi modulari che sono in grado di operare in maniera congiunta cercando di massimizzare le efficienze stagionali.
8) con la temperatura esterna, per capire se le due possano essere correlate e la relativa mutua influenza fra questi due fattori. Vediamo l’andamento nel mese di Febbraio 2022 dal grafico di Figura 9.
Mediante l’osservazione del grafico è possibile osservare come la spesa energetica quotidiana cresca, principalmente per la sala mensa, al diminuire della temperatura esterna.
Ci saremmo aspettati un andamento ancora più marcato; tuttavia con buona probabilità il mese di febbraio 2022 non risulta essere così significativo per un’analisi di questo tipo. Tale variazione si apprezza meno per la sala commerciale; ancora una volta questo andamento è giustificato dal fatto che in questa sala l’assenza di aperture verso l’esterno e la presenza di un recuperatore di calore attivo, ne permetta di limitare le dispersioni.
Per garantire una completa soluzione che vada oltre la fornitura di caldo e freddo, dove e quando serva, in efficiente logica decentralizzata, la qualità dell’aria interna è un’esigenza assoluta e irrinunciabile, e spesso negli impianti di questo tipo sono presenti sistemi rinnovo e purificazione dell’aria dotate di recuperatori di calore ad alta efficienza (passivi o anche attivi) e, ove richiesto, di dispositivi di sanificazione attiva dell’aria.
Tutte queste possibilità richiedono livelli di gestione e controllo adeguate, ed è per questo che esistono sistemi di controllo locale che vanno dalla minima
impostazione base al controllo generale dell’impianto.
In tutto questo la contabilizzazione del calore sta giocando un ruolo di sicuro interesse perché lo scopo non è solo quello di stabilire quanto ha consumato la zona A o la zona B ma anche di capire quali sono gli elementi più energivori e come poter intervenire per limitare i consumi.
Il sistema di contabilizzazione della potenza costituisce quindi un perfetto strumento per tutte le applicazioni dove una o più utenze facciano uso dello stesso apparato di climatizzazione.n
* Michele Bertolini, Viessmann s.r.l.u.
Le nuove unità per la VMC completano la rivoluzione tecnologica iniziata con AriaSilent: la nuova gamma per le applicazioni residenziali –completamente sviluppata e realizzata in Italia – coniuga soluzioni tecniche al top di gamma con un’estrema semplicità di installazione, gestione e manutenzione
Lo sviluppo di AriaSilent – la soluzione di Valsir per la distribuzione dell’aria nei sistemi VMC lanciata alcuni mesi fa – ha messo al primo posto la semplificazione, dimostrando come la reinterpretazione di una soluzione impiantistica già nota al mercato possa produrre una profonda innovazione.
Lo stesso approccio ha guidato la progettazione delle unità AriosaHV, due modelli completamente inediti – disponibili nelle taglie da 150 e 250 m3/h ed in versione sensibile oppure entalpica – che si rivolgono al settore residenziale con un set di caratteristiche ineguagliate.
Se efficienza energetica e silenziosità di funzionamento sono i principali presupposti tecnologici delle nuove macchine, ogni aspetto della progettazione di AriosaHV ha fatto tesoro di anni di esperienza in questo settore.
Lo scambiatore di calore in dotazione offre una superficie di scambio più ampia rispetto alla media dei dispositivi in commercio, con un tasso di efficienza che supera il 90%. I ventilatori elettronici a portata costante sono in grado di variare automaticamente il numero di giri per garantire una portata costante in tutto l’im-
pianto, indipendentemente dalla configurazione del sistema di distribuzione dell’aria. La nuova geometria interna assicura l’assenza di interferenze e contribuisce – assieme all’involucro in polipropilene espanso – ad abbattere ulteriormente la rumorosità.
Sono 4 le sonde di temperatura e umidità a bordo delle macchine AriosaHV (oltre a quella installata all’interno del pannello di controllo), che permettono una verifica estremamente accurata delle condizioni ambientali e, di conseguenza, una gestione puntuale di tutti i parametri di funzionamento.
Parametri che possono essere regolati attraverso il display LCD del pannello o tramite app per smartphone e tablet, grazie al modulo WiFi di serie. E che la procedura guidata di prima installazione (che permette di configurare l’unità secondo i parametri più congeniali) contribuisce a rendere di semplice lettura, per una gestione dell’impianto estremamente intuitiva.
Anche la manutenzione è semplificata: a differenza di molte soluzioni in commercio, che utiliz-
zano un contaore per determinare lo stato di usura dei filtri, AriosaHV è in grado di rilevare elettronicamente la necessità di eseguire pulizia e manutenzione, in funzione delle effettive condizioni di ostruzione del filtro, segnalando con puntualità (e solo quando necessario) il momento ideale per intervenire.
Dal punto di vista dell’installazione, anche le unità AriosaHV sono state progettate per snellire e semplificare le operazioni: sono così leggere che l’intervento può essere eseguito da un solo operatore, e le dimensioni compatte (solo 21 cm di altezza) ne permettono l’installazione in ogni tipo di controsoffitto o armadio. Le quattro connessioni orientabili in maniera indipendente consentono di effettuare i collegamenti senza dover riposizionare la macchina o aprire il guscio dell’unità e, soprattutto, senza smontare e riassemblare componenti. Anche all’interno della macchina gli elementi sono posizionati in modo da facilitare ogni tipo di intervento, così come la morsettiera frontale per il collegamento di una batteria per il post trattamento dell’aria e per il controllo delle unità per la deumidificazione dell’ambiente.
Con AriosaHV la nuova gamma Valsir per la VMC residenziale è quindi completa. E considerate le innovazioni tecniche introdotte e le performance al top, il sistema di Valsir oggi rappresenta un nuovo standard per l’intero mercato di riferimento.
Fornire ambienti indoor soddisfacenti nelle aule scolastiche di ogni ordine e grado è essenziale per garantire il comfort degli studenti e migliori prestazioni di apprendimento.
Nel presente lavoro di tesi, è stata condotta un’analisi sul campo in aule scolastiche della Provincia di Pisa nella stagione del riscaldamento per esplorare l’accuratezza dei principali modelli di comfort nello stimare la sensazione termica per studenti appartenenti ad ognuno
degli educational stages (Scuole Primarie, Scuole Secondarie di I e II Grado ed Università) e per esplorare l’influenza del controllo percepito, in qualità di fattore di adattamento psicologico e comportamentale, sul comfort termico e sulla percezione della qualità dell’aria interna e del rischio di infezione da COVID-19.
Lo studio si è concluso suggerendo
degli interventi per il miglioramento del comfort interno di una scuola presa come caso studio.
La campagna sperimentale ha previsto il monitoraggio di edifici scolastici di diverse fasi educative in Provincia di Pisa durante la stagione del riscaldamento.
Il campione analizzato è stato omogeneo e rappresentativo dal punto di vista di: (1) fase educativa, (2) anno di costruzione / ristrutturazione, (3) operation mode, (4) tipologia di ventilazione, (5) tipologia costruttiva e (6) contesto urbano.
I casi studio monitorati nella Provincia di Pisa sono stati 10, per un totale di 26 aule, così ripartiti:
• Quattro Scuole Primarie, per un totale di nove aule;
• Due Scuole Secondarie di I Grado, per un totale di otto aule;
• Una Scuola Secondaria di II Grado, per un totale di due aule;
• Tre edifici dell’Università di Pisa, per un totale di sette aule.
Il protocollo di misura utilizzato durante la campagna di misure ha previsto due tipologie di analisi per indagare il comfort termico globale e la qualità dell’aria interna:
• misure strumentali mediante datalogger e centraline microclimatiche;
• misure soggettive mediante questionari somministrati a studenti ed insegnanti.
Le grandezze fisiche di base usate per definire il comfort termico e la qualità dell’aria interna (e monitorate in modo continuo) sono state le seguenti: temperatura dell’aria [°C], temperatura media radiante [°C], temperatura di globo-termometro [°C], umidità relativa [%], velocità media dell’aria [m/s], monossido di azoto [ppm], diossido di azoto [ppm], monossido di carbonio, CO [ppm], anidride carbonica, CO2 [ppm], composti organici volatili, VOC [µg/m3].
Inoltre, si sono monitorati in
modo puntuale i seguenti parametri per le indagini di qualità dell’aria: formaldeide [ppm], particolato [µg/m3].
L’approccio soggettivo è stato fondamentalmente volto a conoscere il giudizio sulla percezione dell’ambiente termico e della qualità dell’aria degli occupanti.
I 1171 questionari raccolti sono stati elaborati secondo le indicazioni contenute nelle norme UNI EN 16798- 1 [1] e UNI EN ISO 28802 [2] con lo scopo di ottenere informazioni in merito allo stato di comfort globale, al grado di soddisfazione e al grado di tollerabilità percepito dagli utenti all’interno delle aule oggetto di studio.
Il questionario somministrato è stato suddiviso in sei sezioni riguardanti: (1) informazioni personali, (2) abbigliamento, (3) valutazione generale del comfort, (4) comfort termico, (5) qualità dell’aria interna (IAQ) e (6) qualità ambientale e COVID-19.
Sono state calcolate la temperatura operativa interna T op e la temperatura media radiante MRT secondo norma ISO 7726 [3]:
studenti è stata associata ai parametri ambientali relativi al momento ed alla posizione da cui ha risposto.
È stato adottato un metodo di binning comunemente utilizzato per l’analisi dei dati [8], [9]. Le temperature operative interne sono state clusterizzate a incrementi di 0,5 °C ed i valori di concentrazione di CO2 a incrementi di 200 ppm per calcolare il valore medio dei voti riportati nei questionari.
Il lavoro di tesi mira a rispondere alle seguenti research questions:
L’isolamento termico degli edifici è stato valutato dai questionari, elencando ai partecipanti una lista di indumenti il cui isolamento termico è fornito dallo standard ISO 9920 [4]. In particolare, l’isolamento termico è stato stimato come la somma degli isolamenti termici forniti da ciascun indumento in accordo con lo standard ISO 7730 [5]:
1. I modelli di comfort esistenti (Metodo PMV-PPD e modello adattivo EN 16798-1) sono in grado di stimare correttamente la sensazione termica nel caso di studenti appartenenti ad ognuno degli educational stages (Scuola Primaria, Secondaria di I Grado, Secondaria di II Grado, Università)?
2. Il controllo percepito incide sulla percezione del comfort termico, della qualità dell’aria interna e del rischio di infezione da COVID-19?
Il tasso metabolico è stato calcolato dalle attività performate dagli studenti, in accordo con lo standard ISO 8996 [6] ed è stato corretto prendendo a riferimento le diverse superfici corporee dei bambini e degli adolescenti [7]. In particolare, la correzione si è basata sulle superfici corporee degli studenti e prendendo a riferimento 1,8 m2 come la superficie corporea media di un adulto.
Il rapporto tra la superficie corporea degli studenti e la superficie corporea media di un adulto è stato utilizzato per correggere il valore del tasso metabolico.
Da questi parametri, gli indici di Fanger PMV e PPD sono stati calcolati in accordo con la normativa ISO 7730 [5].
Per ogni studente il luogo di misurazione era disponibile (poiché derivato dai questionari), quindi ciascuna risposta degli
Analisi dei parametri ambientali indoor ed outdoor monitorati Durante il periodo sperimentale, la temperatura esterna variava da 2,6 °C a 20,3 °C e l’umidità relativa variava da 21,4% a 95%.
La maggioranza delle osservazioni effettuate per la temperatura dell’aria interna si colloca all’interno del range di temperatura di comfort precedentemente studiato in letteratura[10].
Per quanto riguarda le concentrazioni di CO2, in media si sono sperimentati valori inferiori ai 1500 ppm previsti dagli standards.
Indagine sui diversi comportamenti adattivi operati dagli studenti a seconda dell’educational stage
Uno dei principali problemi incontrati nell’attuale gestione dell’edilizia scolastica è quello di considerare tutti gli studenti allo stesso modo, indipendentemente dal loro educational stage. Infatti, l’analisi della letteratura ha mostrato che gli studenti possono avere esigenze diverse e diverse capacità di adattamento a seconda dell’età, delle caratteristiche fisiche, dell’attività svolta, ecc. [11]. Si sono dunque analizzati i principali comportamenti adattivi (condizioni di abbigliamento, apertura e chiusura delle finestre e delle porte) degli studenti in funzione della fase educativa.
Sono state indagate le relazioni di regressione lineare tra l’isolamento dell’abbigliamento e, rispettivamente, la temperatura operativa interna T op e la temperatura media giornaliera esterna Trm per ciascuno degli educational stages (Fig. 1).
Si è individuata una correlazione negativa tra la temperatura operativa interna e l’isolamento dei vestiti; in altre parole, all’aumentare della temperatura operativa interna, l’isolamento degli indumenti è diminuito per ciascuno degli educational stages da una media di 0,87 Clo a 20 °C ad una media di 0,79 Clo a 25 °C.
In particolare, si è dimostrata una chiara differenza tra i quattro gruppi di campioni. Quando la temperatura interna è diventata più calda, gli studenti della scuola primaria sono stati leggermente meno reattivi nella regolazione del livello di isolamento dei loro vestiti.
Oltre che la variazione delle condizioni di abbigliamento, un altro possibile comportamento adattivo per ripristinare le condizioni di comfort è quello di interagire con le finestre e le porte. Dunque, si è correlata l’apertura di porte e finestre alla temperatura media esterna corrente.
Per analizzare il comportamento degli occupanti nei confronti dell’apertura di porte e finestre, è stata utilizzata l’analisi di regressione logistica andando a definire pc come la probabilità di chiusura di finestre o porte in funzione della temperatura media esterna corrente Trm (c è l’intercetta e d è la pendenza della curva Logit): p cdT cdT c rm rm
= + () ++() exp exp 1
La Fig. 2 compara, in modo esemplificativo, il modello di previsione dell’apertura delle finestre tra Scuola Primaria e Scuola Secondaria di II Grado.
Si può notare che le finestre tendevano ad essere aperte
quando le temperature esterne erano più alte. Infatti, le persone tendono a ristabilire il loro comfort evitando alte differenze di temperature che potreb -
bero causare ∆ T tra le temperature interne ed esterne. La pendenza della curva di regressione è risultata piuttosto bassa per le Scuole Primarie, poiché
in quel caso gli unici occupanti ad aprire le finestre sono gli insegnanti e, quindi, è difficile parlare di questo tipo di adattamento per gli studenti più piccoli.
Il modello è stato validato mediante matrice di confusione e parametri quale la precision, il recall, l’F1-score e l’accuracy.
Neutralità, preferenza ed accettabilità termica a seconda dell’educational stage
Al fine di analizzare la correlazione tra i voti di sensazione termica ed i voti di preferenza termica, si è indagato il rapporto tra il TPV (Thermal Preference Vote) ed il TSV (Thermal Sensation Vote) medio per ciascun educational stage. La Fig. 3 mostra, in modo esemplificativo, i risultati per la Scuola Primaria e la Scuola Secondaria di II Grado.
Questo ha permesso di dimostrare una preferenza degli intervistati a mantenere l’ambiente termico così come era o a raggiungere temperature leggermente più calde.
Per ogni educational stage, i risultati sono stati statisticamente significativi (p ≤0,05) ed è stata osservata una correlazione negativa tra le due variabili TSV-TPV.
Nel caso delle Scuole Primarie (Fig. 3.3a), i risultati hanno mostrato una maggiore tolleranza rispetto a tutti gli altri educational stages, con voti di preferenza
T.
termica compresi tra l’intervallo [0]-“Né più caldo né più freddo” e [1]-“Leggermente più caldo”.
Mediante analisi di regressione lineare (Fig. 4), ponendo TSV = 0 e TPV = 0, sono stati in seguito calcolati rispetti-
vamente gli intervalli di temperatura di neutralità termica e temperatura di preferenza termica a seconda dell’educational stage individuando temperature di comfort maggiori all’aumentare dell’età degli studenti (Tab. 1).
Indagine sull’accettabilità termica a seconda dell’educational stage
Riguardo alla soddisfazione termica, la regressione polinomiale quadratica è stata utilizzata per analizzare la percentuale di accettabilità rispetto alla corrispondente temperatura operativa interna. A riguardo, si evidenzia come per quanto riguarda le Scuole Primarie, esse mostrino una tolleranza maggiore rispetto agli altri educational stages, sia per temperature operative più alte che per temperature operative più basse di quella di neutralità termica.
Accettabilità dei modelli esistenti (Modello PMV-PPD e modello adattivo EN 16798-1) per predire il comfort termico
Per ciascun educational stage, si è studiata la forza dell’associazione tra la sensazione termica media, TSV, ed i corrispondenti valori medi di PMV, nonché la sensibilità di questi due parametri alla temperatura operativa interna.
La Fig. 6 mostra il caso delle Scuole Primarie
Si è dimostrato come la correzione del PMV sia palesemente efficace nel caso delle Scuole Primarie. Questo risultato non è inaspettato poiché gli studenti più piccoli sono quelli che si distanziano maggiormente dal campione di adulti utilizzato da Fanger per la teorizzazione del metodo PMV-PPD.
Successivamente, si è evidenziata la relazione tra il Voto di Sensazione Termica (TSV) e la Percentuale di Insoddisfatti (PD), ottenute mediante elaborazione dei questionari, e la si è comparata alla curva teorica tra PMV (Predicted Mean Vote) e PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) di Fanger [12]. La Fig. 7 mostra il caso delle Scuole Primarie.
Un risultato interessante, oltre all’asimmetria della curva misurata in contrasto con la simmetria della curva teorizzata, è che le curve di regressione polinomiale tendono ad incurvarsi sempre più al crescere dell’età degli studenti, a mostrare che gli adulti sono più esigenti dei più giovani. In particolare, gli studenti delle Scuole Primarie si sono mostrati anche in questo caso i più tolleranti dell’ambiente
Si è dimostrato dunque che il metodo di Fanger (1970) non dovrebbe essere usato per predire la percentuale di studenti insoddisfatti.
Il lavoro di tesi ha indagato inoltre l’applicabilità del modello adattivo EN 16798-1 in stagione invernale e a seconda dell’educational stage, pur nascendo esso per essere applicato in stagione estiva.
Quando si è applicato il modello adattivo, i risultati sono stati leggermente diversi da quelli ottenuti con il modello PMV-PPD. Nel complesso, è stato concluso che il modello adattivo EN 16798-1 costituisce una metodologia meno restrittiva, sia per gli ambienti caldi che per quelli più freddi fornendo percentuali di insoddisfatti minori (PPD = 6% per quasi la totalità dei casi studio).
Influenza del controllo percepito sul comfort termico e sulla qualità dell’aria interna
Il controllo percepito, come parte integrante dell’impatto psicologico, può essere considerato come un fattore importante nel modello di comfort termico adattivo. La sua base teorica è che gli occupanti con più metodi di
adattamento termico (come finestre nella stanza, aria condizionata, impianto di riscaldamento
di avere maggiori opportunità di adattarsi all’ambiente circostante e quindi, più difficilmente soffrono di disagio termico rispetto alle persone con un basso livello di controllo percepito.
Questo lavoro ricopre una importanza fondamentale in quanto è il primo studio che indaga tale impatto in ambito di edifici scolastici, dove vi sono diverse possibilità adattive rispetto agli edifici residenziali.
Per indagare l’impatto del controllo percepito sul comfort indoor, si è suddivisione il campione in base al punteggio di controllo percepito espresso nei questionari. Nel range di temperature operative monitorate durante la campagna di misura, i soggetti con controllo percepito si trovavano in situazioni di comfort (Fig. 8a), esprimendo un voto di sensazione termica compreso nell’intervallo tra [-1]-“Leggermente freddo” e [1]-“Leggermente caldo”. Al contrario, i voti di sensazione termica dei soggetti senza controllo percepito spaziavano mediamente nell’intervallo tra [-2]-“Freddo” e [2]-“Caldo”. Anche dal punto di vista dell’accettabilità termica (Fig. 8b), i soggetti con controllo percepito mostravano una soddisfazione maggiore, specialmente in condizioni termiche più severe.
Le temperature di neutralità termica dei soggetti con e senza controllo percepito sono stati ottenute mediante analisi di regressione lineare e sono risultate pari a 21,7 °C e 22,2 °C. Si ha dunque che la percezione del controllo riduce la temperatura di neutralità termica di circa 0,5 °C e, quindi, consente un risparmio di energia per il riscaldamento.
Dal punto di vista dell’influenza del controllo percepito sulla qualità dell’aria interna (Fig. 9), è emerso che i soggetti con controllo percepito esprimevano giudizi soggettivi migliori riguardo alla qualità dell’aria interna, pur sperimentando anche concentrazioni di CO2 più elevate.
Dal punto di vista dell’influenza del controllo percepito sulla percezione del rischio di infezione da COVID19, all’aumentare della concentrazione di CO2 gli occupanti senza controllo percepito ritenevano che ci fosse un rischio maggiore di contrarre il virus COVID-19; invece, per gli occupanti con controllo percepito, tale legame era decisamente meno marcato.
Interventi per il miglioramento del comfort indoor: caso studio Scuola Primaria “S. Pertini”
Lo studio si è concluso indagando interventi per il miglioramento qualitativo del comfort interno della Scuola Primaria “S.
,
Secondo quanto dimostrato nel lavoro di tesi, si è considerata pari ai 19,2 °C la temperatura di neutralità termica per gli studenti delle Scuole Primarie. Essa è dunque 2,8 °C inferiore alla normale temperatura di set point degli impianti di riscaldamento dell’edilizia scolastica.
Inoltre, in presenza di controllo percepito da parte degli occupanti, la temperatura di neutralità termica si è dimostrata ridotta di ulteriori 0,5 °C.
Implementando soluzioni migliorative della percezione del controllo e tenendo di conto delle particolari preferenze termiche dei soggetti più giovani, si è dunque proposta una temperatura dell’aria interna di 18,7 °C invece che di 22 °C per il caso studio, consentendo un notevole risparmio di energia per il riscaldamento.
In particolare, implementando soluzioni che favoriscano la percezione del controllo dell’utente, il lavoro di testi prevede un aumento della soddisfazione degli occupanti in media del 23%. (Figura 10) ed una potenza termica risparmiata per una classe tipo dell’edificio di Q = 7,7 kW.
Questo studio si manifesta quindi come uno degli unici a studiare il comfort termico e la qualità dell’aria interna in tutte le fasi educative contemporaneamente, a partire dalla Scuola Primaria fino all’Università, e nella stessa area geografica; inoltre, è il primo studio che indaga l’influenza del controllo percepito sul comfort indoor nell’ambito degli edifici scolastici.
Il lavoro di tesi ha messo in luce la necessità di porre modifiche agli attuali standard di comfort basati sugli adulti, al fine di declinarli per gli studenti in età scolare, che mostrano temperature di comfort termico diverse da quelle degli adulti, e di consentire di conseguenza risparmi energetici e migliori condizioni di comfort.
Dopo aver dimostrato che il controllo percepito è in grado di ridurre le temperature di neutralità, preferenza ed accettabilità termica degli studenti, si sottolinea l’importanza di fornire ad essi la possibilità di controllare l’ambiente. Questo ha pensanti ricadute in termici di risparmio energetico e di percezione della qualità ambientale interna.n
* Giulia Torriani, Junior Researcher presso Eurac Research (Bolzano)
Relatori:
Prof. Fabio Fantozzi; Ing. Giulia Lamberti; Ing. Francesco Babich
[1] EN 16798-1, “Energy performance of buildings - Ventilation for buildings - Part 1: Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics,” 2019
[2] ISO 28802, “Ergonomics of the physical environment - Assessment of environments by means of an environment survey involving physical measurmenets of the environement and subjective responses of people,” 2012
[3] ISO 7726, “Ergonomics of the thermal environment - Instrument for measuring physical quantities,” 2001
[4] ISO 9920, “Ergonomics of the thermal environment. Estimation of thermal insulation and water vapour resistance of a clothing ensemble,” 2009
[5] ISO 7730, “Ergonomics of the thermal environment — Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria,” 2005
[6] ISO 8996, “Ergonomics of the thermal environment - Determination of metabolic rate,” 2005
[7] R. M. S. F. Almeida, N. M. M. Ramos, and V. P. de Freitas, “Thermal comfort models and pupils’ perception in free-running school buildings of a mild climate country,” Energy and Buildings, vol. 111, pp. 64–75, Jan. 2016, doi: 10.1016/j.enbuild.2015.09.066.
[8] C. Xu and S. Li, “Influence of perceived control on thermal comfort in winter, A case study in hot summer and cold winter zone in China,” Journal of Building Engineering, vol. 40, p. 102389, Aug. 2021, doi: 10.1016/J.JOBE.2021.102389.
[9] W. Liu, Y. Zheng, Q. Deng, and L. Yang, “Human thermal adaptive behaviour in naturally ventilated offices for different outdoor air temperatures: A case study in Changsha China,” Building and Environment, vol. 50, pp. 76–89, Apr. 2012, doi: 10.1016/j.buildenv.2011.10.014.
[10] Z. S. Zomorodian, M. Tahsildoost, and M. Hafezi, “Thermal comfort in educational buildings: A review article,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 59, pp. 895–906, Jun. 2016, doi: 10.1016/j.rser.2016.01.033.
[11] N. H. Wong and S. S. Khoo, “Thermal comfort in classrooms in the tropics,” Energy and Buildings, vol. 35, no. 4, pp. 337–351, May 2003, doi: 10.1016/S0378-7788(02)00109-3.
[12] P. O. Fanger, Thermal comfort. Analysis and applications in environmental engineering. Copenhagen: Danish Technical Press, 1970.
Il presente lavoro, frutto di adattamento successivo, è fra i vincitori del Premio Tesi di Laurea 2022 assegnato da AiCARR per le migliori tesi focalizzate su tematiche inerenti l’efficienza energetica e il benessere sostenibile.
Il 39º Convegno nazionale AiCARR, dal titolo “Riqualificazione energetica del patrimonio edilizio: soluzioni tecniche e finanziarie”, si terrà a Napoli l’8 settembre prossimo.
Il tema al centro dell’evento è di grande attualità, anche alla luce dell’approvazione della bozza di revisione della Energy Performance of Buildings Directive (EPBD), all’interno del pacchetto di misure denominato “Fit for 55”, per la riduzione delle emissioni di CO2 entro il 2030.
La bozza conferma e rinnova il crescente interesse per i nuovi edifici a “zero emissioni”, ma è fortemente orientata alla riqualificazione del parco edilizio esistente, considerato che la grande maggioranza degli edifici è già costruita e, di questa, oltre l’80% è stato edificato prima delle leggi sul contenimento dei consumi energetici e non è mai stato oggetto di interventi di riqualificazione. A partire dalla prima edizione dell’EPBD e dal recepimento della EED (Energy Efficiency Directive) il nostro Paese, dopo un avvio lento e poco incisivo, ha visto un’esplosione degli interventi di riqualificazione energetica grazie a una politica di incentivazioni (Superbonus, Ecobonus, Sismabonus, Bonus facciate, bonus ristrutturazione edilizia 50% etc) che, nonostante modifiche, ripensamenti e
difficoltà nelle riscossioni dei crediti, ha movimentato solo nel 2022 investimenti pari a 46,2 miliardi di euro contribuendo alla formazione dell’1,3% del Pil e alla piena occupazione nel settore delle costruzioni e nel suo indotto.
Esiste quindi un bagaglio di competenze, informazioni ed esperienze che è necessario valorizzare per continuare questo percorso di efficientamento del patrimonio pubblico e privato esistente, partendo dalla considerazione che lo spazio di miglioramento dell’efficienza energetica negli edifici è molto ampio e che oggi esiste un ventaglio di tecnologie economicamente convenienti e disponibili per creare le condizioni di un nuovo mercato e di un nuovo sviluppo.
Sulla base di queste riflessioni, il 39° Convegno nazionale AiCARR presenterà contributi di interesse per il settore della riqualificazione del patrimonio edilizio esistente nei quali saranno tracciate le strategie di intervento per una maggiore resilienza dei sistemi edificio-impianto e nuove soluzioni
finanziarie e di incentivazione a correzione delle attuali o in grado di razionalizzare le stesse in modo tale da assicurare agli operatori pubblici e privati tempi certi per la corretta pianificazione degli investimenti.
Questi argomenti saranno affrontati nelle relazioni a invito da esperti del settore e in un ampio programma di relazioni libere.
Si ringrazia Mostra Convegno Expocomfort, Main Partner dell’evento.
“La direttiva Case Green è sicuramente uno strumento positivo, che rende più vicino l’obiettivo di incrementare l’efficienza energetica del Paese e diminuire significativamente le emissioni di CO2“. Lo ha scritto AiCARR in una nota inviata alla stampa, dopo il voto in plenaria con cui il Parlamento europeo ha dato via libera alla direttiva che prevede che gli edifici raggiungano almeno la classe energetica E entro il 2030 e la D entro il 2033. “È chiaro che l’introduzione di misure obbligatorie così impegnative vada sostenuta mettendo in atto sistemi virtuosi. La priorità secondo AiCARR è che i costi sostenuti per ottenere il risparmio energetico richiesto dalla direttiva vengano resi trasparenti e ragionevoli.
È necessario che l’Europa introduca strumenti finanziari più efficaci e stabili del Superbonus, che
non droghino il mercato, come avvenuto negli scorsi mesi, e che rendano sostenibili le spese da affrontare per l’efficientamento energetico di un parco edilizio come quello italiano.
Con oltre 12 milioni di edifici costruiti più di 30 anni fa, il nostro Paese, per adeguarsi alla direttiva, necessita di meccanismi di sostegno più incisivi rispetto a molte altre nazioni europee, così come si rendono necessari a breve termine interventi formativi specifici sui professionisti – progettisti, installatori e mondo delle costruzioni – che saranno sempre più richiesti negli interventi di riqualificazione degli edifici. Di questo – conclude la nota - non si può non tenere conto”.
È stato recentemente presentato dal Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica lo schema di decreto di aggiornamento della disciplina in materia di Garanzie di Origine.
AiCARR partecipa ai lavori di consultazione, attivati dal Ministero con l’obiettivo di condividere i
principali contenuti dello schema di decreto che disciplina le Garanzie di origine e acquisire osservazioni, spunti e proposte utili alla redazione finale del provvedimento.
Ricordiamo che, come esplicato dal GSE, la Garanzia di Origine è una certificazione elettronica
che attesta l’origine rinnovabile delle fonti utilizzate dagli impianti qualificati IGO, per ogni MWh di energia elettrica rinnovabile immessa in rete da impianti qualificati IGO, il GSE rilascia un titolo GO, in conformità con la Direttiva 2009/28/CE.
Accanto al Percorso sulla gestione del rischio legionella, con certificazione finale per Esperto in Gestione del rischio Legionellosi (EGL), AiCARR Formazione propone su questo delicato argomento due moduli di aggiornamento, in cui viene sottolineato il riferimento al recente recepimento italiano (D.Lgs 18/23) della direttiva europea sulle acque destinate al consumo umano. I moduli, in programma in diretta web a maggio e frequentabili in modo indipendente l’uno dall’altro, sono pensati per offrire interessanti spunti di aggiornamento a quanti si occupano di rischio legionella e di prevenzione correlata. I due corsi sono affidati a docenti di grande esperienza in materia e sono riconosciuti validi ai fini dell’obbligo formativo annuale previsto all’interno dello schema di certificazione di BV-CEPAS per EGL ai fini del mantenimento della certificazione professionale.
CFP: per ingegneri
Il calendario
15 e 16 maggio - Le nuove frontiere sulla prevenzione delle legionellosi anche in riferimento al D.Lgs 18/23
26 maggio - Protocolli Internazionali ASHRAE di Controllo del Rischio legionellosi
Dieci anni fa nasceva AiCARR Formazione, una realtà dinamica e sempre in crescita che, nonostante la “giovane età”, può contare su un’esperienza quasi trentennale nelle attività formative.
Con Mariapia Colella, Legale Rappresentante di AiCARR Formazione, ripercorriamo la storia e le attività di questo polo formativo, che rappresenta ormai un punto di riferimento per professionisti di tutte le età e per aziende, studi professionali ed enti pubblici e privati, del settore HVAC e non solo.
Ritorna in diretta web a partire dal 10 maggio il Percorso dedicato alla gestione dell’energia nell’industria, proposto con successo lo scorso anno nella sua prima edizione.
Gli impianti presenti negli stabilimenti industriali necessitano di grande competenza, non solo in fase di progettazione, ma anche di installazione e soprattutto di gestione e di manutenzione, perché il loro funzionamento ottimale comporta grandi risparmi in termini energetici e quindi economici. Il Percorso, caratterizzato da una serie di moduli della durata di 4 oppure di 8 ore, affronta molteplici tematiche, spaziando dalle caratteristiche costruttive degli ambienti industriali a quelle degli impianti al loro servizio, a quelle degli impianti specifici per le lavorazioni, quali aria compressa, vapore tecnologico, recupero termico e altri. All’interno del Percorso, e di ciascun modulo, viene posta grande attenzione ai problemi connessi alla tariffazione dei singoli servizi di stabilimento con i relativi aspetti contrattuali.
Questa proposta formativa è rivolta a progettisti termotecnici, Energy Manager, EGE, responsabili di stabilimento e a chi si occupa di gestione dell’energia all’interno di stabilimenti industriali.
CFP: per ingegneri
Il calendario è pubblicato sul sito di AiCARR Formazione.
AiCARR Formazione festeggia i suoi 10 anni, ma l’esperienza nel campo della formazione ha le sue radici in anni più lontani… Sì, decisamente. Nel 2013 AiCARR Formazione nasce come spin-off di AiCARR, assumendo una sua identità autonoma, ma già negli anni ’90 AiCARR era solita organizzare alcune giornate di corso nell’ambito di manifestazioni fieristiche quali Mostra Convegno Expocomfort e il SAIE di Bologna. Questi corsi riscuotono da subito un grande successo e AiCARR decide quindi di ampliare l’offerta e la frequenza dell’erogazione, dando vita nel 2000 alla Scuola di Climatizzazione, inizialmente pensata in funzione delle esigenze dei neolaureati. Ben presto accanto a questi corsi sviluppati per i più giovani, che oggi ritroviamo essenzialmente nel Percorso Fondamenti, se ne affiancano altri più specialistici dedicati a tematiche di interesse per professionisti già affermati, come il Percorso sul Commissioning oppure quello dedicato alla prevenzione del rischio legionella. Abbiamo inoltre a catalogo moduli pensati per chi si occupa di gestione e manutenzione degli impianti, uno per tutti il Percorso Igiene e manutenzione degli impianti di climatizzazione, decisamente unico nel panorama italiano. È da sottolineare che questi percorsi terminano, per chi lo desidera, con un esame finale di certificazione delle competenze.
Perché questa scelta di dedicarsi anche alla certificazione professionale?
L’opportunità di certificare le proprie competenze, al termine di un percorso formativo oppure in virtù di comprovate esperienze professionali, nasce dalla grande attenzione di AiCARR Formazione alle esigenze del settore. Un’attenzione che ci permette di sviluppare
proposte sempre puntuali, a volte anche in anticipo sui tempi. Alcune certificazioni da noi offerte, come quella per Esperto in Gestione dell’Energia, sono partite come “plus” per professionisti desiderosi di definire al meglio il proprio curriculum e sono poi diventate obbligatorie in alcuni ambiti per svolgere determinate attività.
Attualmente, in collaborazione con Organismi di Certificazione come ICMQ e BV-CEPAS, organizziamo esami di certificazione per EGE, per Commissioning Authority, per Esperto in Gestione del Rischio Legionellosi e per esperto in Igiene e manutenzione degli impianti, categoria A e B. Siamo da poco emersi da un periodo molto difficile, che ha rivoluzionato tutte le nostre attività. Come ha affrontato AiCARR Formazione il periodo della pandemia?
La pandemia ha accelerato i tempi e ci ha, diciamo, condotti nella direzione dell’organizzazione di corsi online, una possibilità che consideravamo per il futuro, ma che nel 2020 non avevamo ancora messo in pratica. Una volta scattata l’emergenza,
“La formazione a distanza si è dimostrata più “democratica” e inclusiva. I nostri corsi oggi raggiungono tutte le regioni italiane e chi, per motivi di lavoro o personali, non ha la possibilità di spostarsi dalla propria sede”
ci siamo organizzati in tempi brevissimi con una piattaforma idonea e abbiamo proposto tutti i nostri corsi in diretta web. Il cambiamento ha riscosso un grande successo, non solo perché durante il lockdown anche i professionisti solitamente più impegnati avevano tutto il tempo di dedicarsi ad attività formative, ma anche perché la formazione a distanza si è dimostrata più “democratica” e inclusiva. I nostri corsi oggi raggiungono tutte le regioni italiane e chi, per motivi di lavoro o personali, non ha la possibilità di spostarsi dalla propria sede.
Inutile dire che, fatta eccezione per alcuni moduli come quelli di taratura e collaudo degli impianti che si svolgono in un laboratorio attrezzato, tutti i corsi di AiCARR Formazione vengono tuttora organizzati in diretta web e i numeri in grandissima crescita durante la pandemia si sono mantenuti nel tempo.
Accanto alla capacità di rispondere in tempi brevi alle esigenze del mercato, quali sono gli altri punti di forza di AiCARR Formazione?
Buona parte del successo dei nostri corsi dipende da un corpo docenti di grande preparazione e autorevolezza: possiamo contare su alcuni fra i migliori professionisti e accademici del settore, e alcuni di loro possiedono solide esperienze in settori specialistici, come quello ospedaliero. Per la realizzazione di alcuni corsi ci avvaliamo anche della collaborazione di rappresentanti di enti del calibro di INAIL e dell’Istituto Superiore di Sanità.
Un altro punto di forza, ormai ben conosciuto, è la possibilità per chi segue i nostri corsi di personalizzare in modo mirato il proprio percorso formativo, grazie alla struttura modulare che consente di scegliere esclusivamente i moduli di interesse, abbinandoli in base alle specifiche esigenze ed esperienze professionali.
responsabili delle risorse umane di enti e di grandi aziende oppure con i titolari di piccole imprese e studi professionali: ormai da anni lavoriamo con importanti enti pubblici e privati e con aziende molto note, anche di settori diversi da quello HVAC, che chiedono per i propri dipendenti una formazione flessibile e completa.
Infine, AiCARR Formazione è provider di CNI e CNPI e questo ci consente di offrire a ingegneri e periti industriali che prendono parte ai nostri corsi crediti formativi, indispensabili per chi è iscritto agli ordini professionali. Quali sono le novità in cantiere?
Rappresentano un appuntamento fondamentale per i tecnici del sistema edificio-impianto, i gestori di strutture pubbliche o private e gli energy manager i quattro corsi dedicati alle diverse tipologie di centrale: termica, idrica e frigorifera.
Proposti a giugno in diretta streaming con l’obiettivo di offrire una panoramica esaustiva sull’argomento, i quattro moduli partono dai componenti delle centrali per arrivare ad analizzarne l’architettura generale e a definire le regole di base per il loro corretto collegamento all’impianto.
CFP: per ingegneri
Il calendario
8 e 9 giugno - Centrali termiche
15 e 16 giugno - Centrali e impianti idrici - Sistemi di scarico acque reflue
20 e 21 giugno - Centrali frigorifere
26 e 27 giugno - Macchine frigorifere e pompe di calore: fondamenti
“Una novità è l’offerta dei nostri servizi di formazione sul portale Acquisti in Rete della Pubblica Amministrazione, una scelta che abbiamo ritenuto doverosa date le costanti richieste di corsi e piani formativi che riceviamo dagli enti pubblici”
Il catalogo di AiCARR Formazione è sempre in crescita e sempre in sintonia con le novità del settore: alcuni corsi vengono studiati con anticipo sulla base, per esempio, delle tecnologie emergenti, altri vengono sviluppati quasi in tempo reale, come accade all’uscita di una nuova norma. Per il prossimo futuro, i temi saranno sicuramente quelli legati alla transizione energetica, con un accento su tecnologie particolarmente promettenti come quella dell’idrogeno, e sulla diffusione delle Comunità Energetiche Rinnovabili, oggi sotto la lente di ingrandimento grazie anche a provvedimenti normativi che mirano ad agevolare la loro creazione. Una novità dell’ultimo periodo è rappresentata dall’offerta dei nostri servizi di formazione sul portale Acquisti in Rete della Pubblica Amministrazione, una scelta che abbiamo ritenuto doverosa date le costanti richieste di corsi e piani formativi che riceviamo dagli enti pubblici. Le novità che proponiamo nel corso dell’anno sono tante e, come dicevo, non sempre sono programmate con largo anticipo. Il modo migliore per restare aggiornati sulle nostre offerte è consultare regolarmente il sito di AiCARR Formazione.
Progettisti, installatori elettrici e meccanici non dovrebbero mancare ai due corsi “Regolazione automatica: fondamenti e applicazioni” e “ Sistemi di automazione integrata e reti di comunicazione” che offrono, a due diversi livelli di approfondimento, le competenze indispensabili per affrontare con sicurezza i temi relativi alla gestione evoluta dell’edificio e dei suoi impianti.
Il corso sulla regolazione automatica, organizzato in diretta streaming nel Percorso Fondamenti, fornisce le più importanti conoscenze sulla regolazione automatica degli impianti di climatizzazione, sul dimensionamento delle valvole di regolazione, sulle applicazioni della regolazione automatica e sul risparmio energetico mediante la regolazione degli impianti.
Il modulo sui sistemi di automazione integrata e le reti di comunicazione, in programma in diretta web negli Approfondimenti, affronta i vari aspetti della gestione evoluta dell’edificio: dal BEMS ai sistemi di supervisione, dalle varie architetture di sistema ai regolatori DDC e alle loro applicazioni, dagli audit di sistemi BEMS per le diagnosi energetiche ai fondamenti di analisi e reportistiche standard per la gestione energetica dei sistemi edificio/impianto.
CFP: per ingegneri
Il calendario
28 e 29 giugno - Regolazione automatica: fondamenti e applicazioni
5 e 6 luglio - Sistemi di automazione integrata e reti di comunicazione
Molto apprezzata è anche la formazione “in house”, attraverso cui proponiamo piani formativi ad hoc studiati in stretta collaborazione con i
“La struttura modulare permette di personalizzare in modo mirato il proprio percorso formativo, scegliendo e abbinando i moduli in base alle specifiche esigenze ed esperienze professionali”
#78
#79 Impiantistica per
#80 Residenziale Climatizzazione
#81 Qualità dell’ambiente interno Ventilazione/filtrazione
#82 Pompe di calore Sistemi ibridi
#83 Progettazione sostenibile BIM/BACS
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La tecnologia UV-C Protection , tramite la lampada UV-C, produce raggi ultravioletti che inibiscono virus e batteri presenti nell’aria e la rendono purificata.
Il rivoluzionario sistema Ariasilent permette di realizzare un impianto di Ventilazione Meccanica Controllata con soli 4 componenti: l’installazione diventa finalmente pratica, veloce ed intuitiva.
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