SISTEMI INNOVATIVI E SOLUZIONI SMART PER CLIMATIZZAZIONE E RISCALDAMENTO

SPECIALE Climatizzazione

Impianti HVAC: sistemi innovativi e soluzioni smart per climatizzazione e riscaldamento

Decarbonizzazione e obiettivi green stanno cambiando il mercato HVAC. Le tecnologie capaci di assicurare massimo comfort, sicurezza e risparmio energetico

PATRIZIA RICCI

L’Unione Europea – così come il resto del mondo – sta affrontando un’importante sfida contro il cambiamento climatico. Le politiche attuate per la riduzione delle emissioni di gas serra hanno consentito di rispettare gli obiettivi di emissione fissati per il 2020, ma sono necessari ulteriori sforzi per il raggiungimento di quelli futuri, in considerazione delle nuove misure, stabilite dalla legge europea sul clima, per la riduzione interna netta delle emissioni di gas serra di almeno il 55% entro il 2030 e il raggiungimento della “neutralità climatica” al 2050. Tali obiettivi sono anche alla base della proposta di piano per la transizione ecologica trasmessa al Parlamento. Attualmente, in Europa, più della metà dell’energia prodotta viene consumata per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici, superando abbondantemente l’ammontare di energia necessaria per i trasporti e i consumi elettrici. Sul versante dell’edilizia, gli impianti esistenti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC – Heating, Ventilation and Air Conditioning) sono tra i principali “imputati” della lotta al cambiamento climatico. Tutti i componenti, i sistemi e le innovazioni tecnologiche a essi correlate devono percorrere l’irreversibile strada dell’efficienza. Servono, quindi, urgentemente, delle soluzioni in grado di rendere più sostenibile il settore HVAC, a partire sicuramente dallo sfruttamento quasi esclusivo delle fonti rinnovabili e dall’impiego di tecnologie più parsimoniose ed efficienti, in grado di coadiuvare in pieno le nuove funzionalità intelligenti di gestione dei sistemi di climatizzazione. In questo senso, decarbonizzazione e obiettivi green stanno cambiando anche il mercato HVAC, che in Italia – secondo i dati di Assoclima – ha chiuso il primo trimestre 2022 in ripresa (vedi Box 1). Per il settore della climatizzazione il 2021 è stato un anno complesso, con ottimi risultati di vendite, ma anche grandi difficoltà sul fronte della produzione per la scarsa reperibilità di alcuni componenti e un costante aumento dei costi delle materie prime; nel corso del 2021 sono state messe in atto azioni per migliorare gli impianti HVAC, in termini di miglioramento della qualità dell’aria e riduzione del rischio di contagio da Covid-19 in ambienti chiusi. Già dal 2020, la pandemia ha infatti evidenziato quanto il settore possa contribuire all’accelerazione del processo di transizione energetica, con un ruolo primario confermato anche dagli incentivi messi in campo dal Governo con il Superbonus 110% e la cessione del credito; a seguito dell’invasione russa in Ucraina, la proposta di piano della Commissione europea, REPowerEU, per affrancare l’Europa dai combustibili fossili russi ben prima del 2030, mirerà nel prossimo futuro a diversificare le fonti di approvvigionamento, ad accelerare la diffusione di energie rinnovabili e a sostituire il gas nel riscaldamento e nella produzione di energia, a tutto vantaggio delle pompe di calore (PdC) che – secondo quanto dichiarato da Luca Binaghi, Presidente di Assoclima – “dovranno più che raddoppiare il ritmo attuale d’installazione nei prossimi anni al fine di trainare un processo di elettrificazione non più rimandabile”. Le pompe di calore elettriche possono ricoprire un ruolo fondamentale nel percorso nazionale di riduzione dei consumi, della spesa energetica e di abbattimento delle emissioni in ambito residenziale e terziario, grazie a un trend di crescita confermato anche dall’indagine di mercato per il primo trimestre 2022 di Assoclima. Il processo in atto, comunque, rappresenta “lo scenario ideale per tutte le tecnologie rappresentate da Assoclima”, impegnata nel miglioramento dell’efficacia e dell’efficienza dei sistemi di climatizzazione, “che in questa prospettiva sta lavorando alla formulazione di proposte per il pacchetto ‘Fit for 55’” presentato dalla Commissione europea il 14 luglio 2021, volto a ridurre le emissioni nette di gas a effetto serra nell’UE del 55% entro il 2030.

RIDUZIONE DEI CONSUMI E DELLE EMISSIONI: IL RUOLO DELLE POMPE DI CALORE

Nel REPowerEU sono elencate le misure per ridurre la dipendenza nell’approvvigionamento di gas. Una di queste riguarda lo sviluppo di fonti rinnovabili. Nell’ottica dell’efficientamento dei processi produttivi, la Commissione europea ha individuato proprio nel segmento delle pompe di calore uno strumento per la riduzione di consumo di gas. Secondo l’UE, in cinque anni è possibile arrivare all’installazione di dieci

milioni di pompe di calore che comporterebbe un risparmio di 15 miliardi di metri cubi di gas e la creazione di nuovi posti di lavoro. Favorire una maggiore penetrazione delle pompe di calore, sia per il riscaldamento che per il raffrescamento, consentirebbe anche di raggiungere gli obiettivi di elettrificazione fissati dal Piano nazionale integrato energia e clima (PNIEC) e dal New Green Deal europeo, fissati al 46% per il 2030 e fino al 66% del 2050. In quest’ottica, lo scorso dicembre 2021, è stato siglato un accordo Enel-Assoclima il cui obiettivo è “promuovere iniziative per diffondere la conoscenza e l’utilizzo di una tecnologia che migliora il benessere delle persone, salvaguardando l’ambiente, e sviluppare attività finalizzate a incentivare la produzione di energia rinnovabile elettrica e termica”, ha dichiarato Sonia Sandei, Responsabile Elettrificazione di Enel Italia, nel corso della conferenza stampa di presentazione del protocollo di intesa. La partnership rappresenta un fondamentale tassello nel percorso verso l’elettrificazione dei consumi, elemento centrale della transizione ecologica. La questione più rilevante è “il dialogo smart che la pompa di calore può sviluppare con la rete elettrica, dando così un rilevante contributo anche alla sicurezza e alla stabilità del sistema elettrico. Per il raggiungimento degli obiettivi in termini di rinnovabili termiche entro il 2030, è, infatti, previsto un incremento delle installazioni di pompe di calore pari a 54 milioni di kW, che si tradurrà in circa 17-18 milioni di kW sulla rete elettrica nazionale”, spiega Fernando Pettorossi, Capogruppo Pompe di Calore Assoclima.

LA CLIMATIZZAZIONE IN ITALIA

BOX 1

Il mercato HVAC italiano si inserisce nel contesto europeo della transizione energetica fin qui descritto. I numeri rilevati da Assoclima per il primo trimestre 2022 indicano, infatti, percentuali in crescita per le categorie merceologiche economicamente più significative. Al 31 marzo 2022, il comparto dell’espansione diretta ha registrato i seguenti aumenti percentuali: +11,4% a volume e +17,1% a valore per i climatizzatori monosplit, sostanziale pareggio a volume, ma una crescita del 15% a valore per i sistemi multisplit, +32,4% a volume e +34,1% a valore per i miniVRF e VRF. In linea con i dati dell’indagine statistica 2021, si conferma una crescita per pompe di calore e sistemi ibridi, soprattutto per il comparto delle apparecchiature idroniche condensate ad aria, per le quali l’indagine rileva incrementi percentuali complessivi (raffrescamento + riscaldamento) del 115,5% a volume e del 108,8% a valore. Continua anche la crescita delle pompe di calore idroniche: il primo trimestre 2022 indica un aumento generale a tre cifre per questa tipologia di prodotti (+118,3% a volume e +121,2% a valore), con una crescita significativa (+125,7% a volume e +144,7% a valore) soprattutto nei modelli con potenze inferiori a 17 kW, destinati in prevalenza al settore residenziale. Segnali positivi arrivano anche dal settore delle unità terminali dove si registra, rispetto al primo trimestre 2021, un incremento del 24,4% a volume e del 38,6% a valore. Per quanto riguarda i sistemi per la ventilazione meccanica, nel periodo gennaio-marzo 2022, risultano in crescita anche quelli residenziali (+33,6% a volume e +44,2% a valore) e i condizionatori monoblocco, che chiudono il trimestre con +15% a volume e +18,8% a valore. Non si segnalano variazioni di rilievo per i condizionatori packaged e rooftop (+0,9% a volume e -0,4% a valore), mentre si registrano percentuali negative per le centrali di trattamento aria (-9,9% a volume e -4,8% a valore), i gruppi refrigeratori di liquido con condensazione ad acqua (-58,8% a volume e -3,3% a valore) e i condizionatori trasferibili (-50,3% a volume e -43,7% a valore).

LE REGOLE PER LA TUTELA DELL’AMBIENTE

Le pompe di calore rappresentano uno strumento prioritario per la sfida della decarbonizzazione grazie allo sfruttamento di una quota parte di energia rinnovabile derivante da fonti quali aria, acqua e terreno, e alla locale limitazione dell’immissione di inquinanti in atmosfera. L’effetto utile di tali sistemi, come noto, è rappresentato dalla quantità di calore trasferita dalla sorgente esterna di energia (aria, acqua o terreno) al pozzo termico (ossia all’ambiente da riscaldare). Si

definisce COP (Coefficient of Performance) di una pompa di calore il rapporto tra l’effetto utile (l’energia termica ceduta) e l’energia spesa, costituita dal corrispettivo del lavoro meccanico, nel caso di PdC elettriche, oppure l’energia termica del combustibile, nel caso di PdC a gas. Per confrontare le prestazioni delle pompe di calore con quelle delle caldaie a condensazione – che costituiscono i generatori termici attualmente più impiegati in ambito residenziale – occorre fare riferimento anche a un altro indicatore: l’efficienza energetica stagionale del riscaldamento d’ambiente (ηs), definito come il rapporto tra la domanda di riscaldamento d’ambiente di una data stagione di riscaldamento, erogata da un apparecchio di riscaldamento, e il consumo energetico annuo necessario a soddisfare tale domanda, espresso in % (Regolamento 813/13, Art. 2, punto 20). Il processo di sviluppo tecnologico per il miglioramento dell’efficienza di tali sistemi procede, da un lato, con il miglioramento dei componenti delle pompe di calore e, dall’altro, attraverso l’integrazione con altre tecnologie, per incrementare la quota di energia termica rinnovabile prodotta dal sistema complessivo. Negli anni, il primo aspetto si è focalizzato sullo sviluppo di compressori e scambiatori di calore più performanti, il secondo nell’abbinamento al solare termico o fotovoltaico, nonché a sistemi di accumulo termico. L’incremento dell’ηs può derivare anche da un maggior impiego di energia rinnovabile nella produzione di energia elettrica. Ulteriori miglioramenti dell’ηs possono ottenersi con l’aumento del COP delle PdC e del rendimento del parco di generazione termoelettrica nazionale, ηel. Recenti progetti di ricerca hanno come obiettivo la caratterizzazione di fluidi refrigeranti di nuova generazione, aventi un minore impatto in termini di effetto serra (GWP – Global Warming Potential) e di potenziale distruttivo dello strato di ozono atmosferico. Le prime pompe di calore, infatti, erano progettate per funzionare con gas freon contenenti cloro (i cosiddetti clorofluorocarburi, CFD), gas particolarmente dannosi per l’ambiente, a elevato GWP, che, se liberati in atmosfera, causano il depauperamento dello strato di ozono contribuendo significativamente al surriscaldamento globale. Tra le numerose norme che limitano l’utilizzo di gas dannosi, una delle più rilevanti è la Normativa F-Gas, ovvero la norma UE 517/2014, nata sugli accordi presi all’interno del Protocollo di Montreal del 1987. La norma UNI EN 378:2017, relativa a “Sistemi di refrigerazione e pompe di calore – Requisiti di sicurezza e ambientali”, specifica i requisiti per la sicurezza delle persone e dei beni e fornisce una guida per la tutela dell’ambiente, stabilendo le procedure per l’esercizio e la manutenzione degli impianti a gas refrigerante. Alcune categorie di gas fluorurati, come per esempio gli idrofluorocarburi (HFC), attualmente in uso come refrigeranti negli apparecchi di riscaldamento e raffreddamento come condizionatori e pompe di calore, pur rispettando lo strato di ozono, sono di fatto gas a effetto serra, spesso molto più potenti della CO2. Guardando alla produzione di freddo e/o caldo per applicazioni industriali o di comfort, i continui progressi tecnologici di alcune soluzioni più recenti, basate, per esempio, su compressori a vite, portano a un’ampia gamma di alternative ai refrigeranti con GWP elevato (1500 o più), comprese soluzioni con GWP inferiore (500-700) o GWP molto basso (10 o di meno). Su prodotti basati su compressori scroll la transizione è ancora in corso. Per inciso, il compressore è il componente centrale del circuito frigorifero. Non tutte le applicazioni di climatizzazione e refrigerazione hanno gli stessi requisiti in termini di capacità, rumorosità, efficienza e intervallo di esercizio e portano, quindi, a una molteplicità di compressori di diverse tecnologie in grado di rispettare queste necessità. La differenza principale sta nella modalità di compressione: infatti, mentre i compressori alternativi utilizzano un movimento alternato, quelli rotativi, tra cui i compressori rotary, scroll, a vite e centrifughi, applicano un movimento rotatorio per generare la compressione. Tornando ai gas refrigeranti, un esempio di refrigerante di livello intermedio è l’R32, con un GWP di poco superiore a 600, mentre ci sono sviluppi ancora più recenti, con pompe di calore che si basano sull’utilizzo di R290 con un GWP non superiore a 3. Tuttavia un’analisi LCA (Life Cycle Assessment) più corretta dovrebbe contemplare l’impatto complessivo dell’equivalenza di CO2 sull’intero ciclo di vita del

prodotto, dalla fase di progettazione e produzione fino alla sua dismissione. Pertanto, un modo più corretto per la misura dell’impatto totale di un’unità sull’effetto serra è calcolare il valore TEWI (Total Equivalent Warming Impact), piuttosto che il GWP. Il TEWI prende in considerazione la simulazione dell’efficienza stagionale per la specifica applicazione e le specifiche regioni climatiche (vedi Box 4). In breve, il TEWI misura il potenziale di riscaldamento effettivo generato dall’impronta di CO2: minore è il valore TEWI, minore sarà l’impronta di carbonio della pompa di calore. In alcuni casi, ciò può portare alla scelta di un refrigerante con un GWP più elevato, poiché un sostituto con un GWP inferiore potrebbe essere meno efficiente e comportare un TEWI più elevato. I refrigeranti devono quindi trovare un equilibrio tra basso GWP, alta efficienza, bassa infiammabilità e altri fattori. Proprio il valore TEWI potrebbe essere utilizzato per misurare le differenze in termini di efficienza tra le pompe di calore, legate alle diverse tecnologie con cui sono realizzate.

POMPE DI CALORE AD ALTA TEMPERATURA

La caldaia tradizionale è uno dei principali responsabili delle emissioni di gas serra negli impianti di riscaldamento dato che, nella maggior parte dei casi, funziona con fonti energetiche fossili come il metano o derivati del petrolio. Nell’ottica di una loro graduale dismissione e sostituzione negli anni a venire, una valida alternativa è rappresentata anche dalle cosiddette pompe di calore ad alta temperatura. Comunemente chiamate “Temperature Boosters”, sono uno specifico tipo di pompa di calore che riesce a far raggiungere all’acqua negli impianti di riscaldamento delle temperature pari anche a 70-80 °C, con elevati livelli di efficienza e utilizzando fonti di energia rinnovabile derivanti dal distretto eolico, idroelettrico o solare, mentre una “normale” pompa di calore può arrivare fino a una temperatura di 55 °C, quando lavora alla sua massima efficienza. L’installazione di una pompa di calore ad alta temperatura risulta una scelta obbligata quando, in fase di ristrutturazione, i radiatori e caloriferi già presenti nelle abitazioni sono datati, in gran parte risalenti a prima degli anni ’80, e realizzati con materiali che non sfruttano al meglio l’energia termica (per esempio, termosifoni in ghisa o tubazioni in rame non sufficientemente grandi). I vantaggi sono molteplici e legati al duplice utilizzo per il fatto che la pompa di calore ad alta temperatura è utilizzabile sia per il riscaldamento che per l’acqua calda sanitaria, all’alta resa, alla possibilità di usufruire degli incentivi, all’integrazione con i radiatori già presenti, all’uso di energia rinnovabile, alla silenziosità, al risparmio energetico, etc. Rispetto a una caldaia tradizionale, una pompa di calore ad alta temperatura

CLIMATIZZAZIONE, RIFERIMENTI NORMATIVI

BOX 2

Le norme che regolano la progettazione degli impianti di climatizzazione mirano a definire standard aggiornati per soluzioni sempre più ecologiche ed economicamente sostenibili. In funzione del continuo progresso tecnologico, questi parametri sono in costante evoluzione. Le norme, sia internazionali che nazionali, fissano determinati obiettivi di performance per ogni settore, finalizzati all’adozione di soluzioni che riducano la dipendenza dai combustibili fossili e innalzino i livelli di qualità già raggiunti. Per quanto riguarda la climatizzazione estiva e invernale, il raggiungimento di obiettivi di efficienza energetica sempre più ambiziosi determina l’adozione da parte del legislatore di norme, direttive e regolamenti che, da una parte, aggiornino costantemente gli standard di qualità e la tecnologia delle soluzioni e, dall’altra, incentivino l’ottimizzazione degli impianti termici, migliorando l’efficienza degli apparecchi e suggerendo metodi per la riduzione degli sprechi.

Efficienza e risparmio energetici

Con l’introduzione della Direttiva europea 2018/844, l’Unione Europea si è posta l’obiettivo della decarbonizzazione, con il traguardo, entro il 2030, della riduzione del 40% delle emissioni di gas serra rispetto al 1990, il raggiungimento del 32% della quota di energia da fonti rinnovabili e l’aumento del 32% dell’efficienza energetica. In prospettiva, il Green Deal europeo definisce l’impegno, da parte dei paesi membri, della neutralità climatica entro il 2050, riducendo le emissioni di almeno il 55% entro il 2030, rispetto ai livelli del 1990. A monte di queste disposizioni, l’introduzione della Direttiva 2002/91/CE – denominata “Energy Performance Building Directive” (EPBD) – rifusa e integrata dalla Direttiva 2010/31/CE, ha imposto un forte cambiamento al settore delle costruzioni. In Italia, queste disposizioni – recepite con il D.Lgs. 63 del 4 giugno 2013 – hanno introdotto il concetto di nZEB – Nearly Zero Energy Building, ovvero un edificio il cui consumo energetico è quasi pari a zero, con significativa copertura da fonti rinnovabili. La direttiva ha introdotto nuovi indicatori di prestazione e la possibilità di ridurre i costi di gestione degli impianti HVAC in presenza di un sistema di monitoraggio. Tuttavia, sul territorio nazionale, nonostante molteplici modifiche e integrazioni, la norma di riferimento per la definizione delle prestazioni minime richieste agli edifici è ancora la Legge 10 del 9 gennaio 1991 recante “Norme in materia di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia”. Oltre al D.Lgs. 192/2005, che recepisce la Direttiva europea EPBD

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2002/91/CE e i principi successivamente ripresi e aggiornati dal D.Lgs. 63 del 4 giugno 2013, il miglioramento dell’efficienza energetica nella climatizzazione degli edifici è stato perseguito con il Decreto Legge n.115 del 2008, che recepisce la Direttiva europea 2006/32/CE, definendo nuovi standard di efficienza degli usi finali dell’energia e dei servizi energetici e individuando le metodologie di calcolo per la certificazione energetica. Il D.P.R. 2 aprile 2009, n. 59, stabilisce l’obbligo di adottare le specifiche tecniche nazionali definite nella UNI TS 11300 e definisce le condizioni cui devono sottostare i parametri che indicano la prestazione energetica in regime invernale ed estivo. Infine, sempre in materia di efficienza energetica, con il D.M. 26 giugno 2015 sono stati emanati tre decreti attuativi con i quali sono stati fissati i nuovi requisiti minimi per le verifiche di legge, le linee guida nazionali per la certificazione energetica e sono stati introdotti dei modelli di relazione tecnica per la valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici.

Prestazione energetica degli edifici

In tema di prestazione energetica degli edifici, in Italia, uno dei principali riferimenti è la UNI TS 11300:2014 e successive modifiche e integrazioni. Nata con l’obiettivo di definire una metodologia di calcolo univoca per la determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici, la norma recepisce la Direttiva europea 2002/91/CE e fornisce una serie di dati e di metodi per il calcolo del fabbisogno di energia termica dell’edificio, sia per la climatizzazione estiva sia per quella invernale. Viene anche introdotto il concetto di prestazione energetica, ossia la “quantità annua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per soddisfare i vari bisogni connessi a un uso standard dell’edificio: la climatizzazione invernale, la climatizzazione estiva, la preparazione dell’acqua calda per usi igienici sanitari, la ventilazione e l’illuminazione” e vengono precisati i parametri che concorrono alla definizione della prestazione energetica per ogni servizio presente all’interno di un edificio, sia esso la climatizzazione invernale o estiva, la produzione di acqua calda sanitaria, la ventilazione e l’illuminazione. La norma è suddivisa in sei parti. Nella UNI TS 11300-1:2014 – “Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva e invernale”, vengono specificati i metodi per la determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva e invernale. Questa norma, che costituisce l’applicazione della UNI EN ISO 13790:2008 in merito al metodo di calcolo mensile dei fabbisogni di energia per riscaldamento e raffrescamento, del recupero termico e dell’utilizzo delle fonti di energia rinnovabile, è fondamentale per la progettazione in quanto definisce dei parametri univoci rispetto ai quali definire il

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riduce il consumo energetico di circa il 30% per il funzionamento durante tutto l’anno. Tale funzionamento può essere ulteriormente ottimizzato in combinazione con unità polivalenti, che possono produrre sia caldo che freddo, e – se integrate in una soluzione di sistema – possono “trasferire” energia tra le diverse parti degli edifici, efficientando l’intero sistema e abbassando il TEWI; quindi, aumentando i livelli di risparmio energetico dell’impianto. Come già sottolineato nel precedente paragrafo, nella valutazione dell’impatto ambientale è importante guardare l’intero sistema. Disporre di una soluzione di sistema di controllo intelligente, che integra le pompe di calore con unità di trattamento dell’aria, pompe e unità terminali, è fondamentale per un valore TEWI basso.

SMART BUILDING ED EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI IMPIANTI HVAC

I dati di una recente ricerca dell’Osservatorio Internet of Things della School of Management del Politecnico di Milano sulla Smart Home hanno rilevato che, in Italia, nel 2021 il mercato legato agli oggetti connessi per la gestione del riscal-

damento e della climatizzazione è cresciuto, in termini di incidenza sulle vendite, del 45% (con un valore corrispondente di 110 milioni di euro, pari al 17% del mercato). In particolare, tra coloro che hanno acquistato soluzioni connesse per il riscaldamento/raffrescamento e per la produzione dell’acqua calda sanitaria, il 46% ha optato per termostati; il 42% per climatizzatori; il 28% per caldaie; il 17% per valvole termostatiche; il 9% per scaldacqua/scaldabagni; il 7% per pompe di calore e il 4% per impianti di riscaldamento a pavimento. Ciò porta a ritenere che i prodotti connessi possano rappresentare un’opportunità per poter ridurre l’impatto ambientale. Attraverso diverse funzioni e servizi, gli edifici intelligenti possono avere un effetto positivo diretto sulla nostra salute e sul nostro benessere e, soprattutto, contribuire a una migliore IEQ, (Indoor Environmental Quality). Infatti, tramite sensori e altre tecnologie, un edificio intelligente può raccogliere dati per ottimizzare le sue prestazioni e il consumo di energia. In sintesi, c’è una stretta connessione tra la qualità ambientale indoor e l’edificio intelligente, in quanto per creare il miglior clima interno possibile è necessario essere in grado di misurare e regolare i livelli di CO2, l’umidità e la temperatura in fabbisogno termico di un edificio e quindi fornisce i dati di progetto in base ai quali dimensionare gli impianti. Nel definire i metodi di calcolo, la UNI 11300-1 si avvale di molte altre normative che specificano valori e criteri rispetto ai quali individuare tutti quei parametri fondamentali per definire il fabbisogno termico. La UNI TS 11300-2:2019 – “Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale, per la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l’illuminazione in edifici non residenziali” definisce i metodi di calcolo per la determinazione del fabbisogno di energia associato alla produzione di acqua calda sanitaria e per la valutazione dei rendimenti di produzione dell’impianto di energia termica per la climatizzazione invernale in termini di fabbisogno di energia primaria, tenendo conto anche dei consumi elettrici connessi alle apparecchiature ausiliarie a supporto degli impianti di climatizzazione estiva e invernale. Le metodologie di calcolo considerate consentono la determinazione dei consumi dovuti alla ventilazione meccanica e all’illuminazione dei locali e il calcolo dei rendimenti e delle perdite dei sottosistemi di generazione, soprattutto in riferimento a quelli alimentati da combustibili liquidi e gassosi di origine fossile. Vengono suggerite soluzioni per l’ottimizzazione dei sistemi di produzione dell’acqua calda sanitaria e fissati livelli di isolamento termico per ridurre gli sprechi e, conseguentemente, migliorare la prestazione energetica dell’insieme edificio-impianto. La UNI TS 11300-3:2010 – “Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva” punta l’attenzione sugli impianti per la climatizzazione estiva, introducendo metodi di calcolo e parametri per la definizione del fabbisogno energetico per il raffrescamento degli ambienti su base mensile e per l’intero periodo estivo. La specifica tecnica si applica unicamente a impianti fissi di climatizzazione estiva con macchine frigorifere azionate elettricamente o ad assorbimento, in riferimento a sistemi di nuova progettazione, ristrutturati o esistenti, per il solo raffrescamento e per la climatizzazione estiva. Non si applica invece ai singoli componenti dei sistemi di climatizzazione estiva, per i quali rimanda invece alle specifiche norme di prodotto. La UNI TS 11300-4:2012 – “Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria” calcola il fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale e la produzione di acqua calda sanitaria nel caso vi siano sottosistemi di generazione che forniscono energia termica utile da energie rinnovabili o con metodi di generazione diversi dalla combustione a fiamma di combustibili fossili trattata nella UNI/TS 11300-2. Nella specifica si considerano le seguenti sorgenti di energie rinnovabili per produzione di energia termica utile: solare termico, biomasse, fonti aerauliche,

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geotermiche e idrauliche nel caso di pompe di calore per la quota considerata rinnovabile; e per la produzione di energia elettrica, solare fotovoltaico. La UNI TS 11300-5: 2016 – “Calcolo dell’energia primaria e dalla quota di energia da fonti rinnovabili” fornisce i metodi di calcolo per determinare in modo univoco e riproducibile, applicando la normativa tecnica citata nei riferimenti normativi, il fabbisogno di energia primaria degli edifici sulla base dell’energia consegnata ed esportata e la quota di energia da fonti rinnovabili. La norma fornisce inoltre le precisazioni e i metodi di calcolo che riguardano, in particolare: 1) le modalità di valutazione dell’apporto di energia rinnovabile nel bilancio energetico; 2) la valutazione dell’energia elettrica esportata; 3) la definizione delle modalità di compensazione dei fabbisogni con energia elettrica attraverso energia elettrica prodotta da rinnovabili; 4) la valutazione dell’energia elettrica prodotta da unità cogenerative. Infine, la UNI - TS 11300-6:2016 riguarda la “Determinazione del fabbisogno di energia per ascensori e scale mobili”.

La progettazione degli impianti HVAC

Riguardo alla progettazione di impianti di climatizzazione, occorre distinguere tra sistemi per la produzione del calore, sistemi per il raffrescamento e impianti per il trattamento dell’aria. In merito alla produzione di calore, le possibili soluzioni vanno dalle classiche caldaie o pompe di calore fino a sistemi ibridi con integrazione di più generatori, fra i quali anche unità multiservizio o a fonti rinnovabili. Per i sistemi di raffrescamento, ci si può avvalere di pompe di calore o gruppi frigo, attraverso soluzioni di climatizzazione tradizionale o a espansione diretta. Infine, le unità di trattamento dell’aria (UTA), oltre al condizionamento degli ambienti, consentono una maggiore regolazione di parametri quali umidità e presenza di inquinanti. Per la progettazione e il dimensionamento di impianti di riscaldamento ad acqua calda, la norma di riferimento è la UNI 10412:2006, che si riferisce, nella prima parte, a impianti di riscaldamento alimentati da generatori di calore tradizionali, che utilizzano, quale fluido termovettore, acqua calda a una temperatura non maggiore di 110 °C; nella seconda, aggiornata e integrata dalla UNI 10412-2:2009, a impianti con apparecchi per il riscaldamento di tipo domestico, alimentati a combustibile solido con caldaia incorporata e potenza complessiva al focolare non superiore a di 35 kW. Per quelli di potenza superiore, occorre riferirsi alla UNI 8364:2007. Il dimensionamento delle reti di distribuzione dell’acqua, sia essa destinata al consumo umano o per climatizzazione, viene regolato dalla UNI 9182:2014.

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base a parametri predefiniti per il benessere e le prestazioni individuali; cosa possibile solo in un edificio intelligente. Grazie alle nuove tecnologie di controllo e gestione, è possibile ridurre il peso energetico degli impianti di HVAC mantenendo elevati livelli di comfort e sicurezza. Esistono soluzioni di BMS (Building Management System) in cui sono presenti diversi strumenti innovativi per efficientare, dal punto di vista energetico, riscaldamento e climatizzazione. Per esempio, l’utilizzo degli azionamenti a velocità variabile (VSD – Variable Speed Drive) per i motori dei sistemi HVAC consente migliori prestazioni in termini di efficienza energetica e di sicurezza, con una riduzione media dei consumi che va dal 20 al 60% rispetto ai tradizionali metodi di controllo, in impianti che funzionano per lo più in condizioni di carico parziale, come ventilatori, pompe e compressori o applicazioni HVAC più complesse. Inoltre, fattore ancora più importante, consentono un risparmio in funzione delle esigenze effettive dell’edificio e di chi lo occupa. Grazie a funzionalità di controllo wireless e all’uso di comuni protocolli di domotica, tali soluzioni per la gestione degli edifici possono essere integrate direttamente in qualsiasi sistema, ottenendo il massimo risparmio energetico e garantendo il comfort, la salute e la sicurezza degli occupanti. Inoltre, l’impiego dei motori sincroni a riluttanza, dotati di elevati livelli di efficienza definiti dalla International Electrotechnical Commission (Classe IE4-IE5), secondo gli standard internazionali, consente un ulteriore risparmio energetico rispetto ai motori a induzione con classe di efficienza energetica inferiore, con una riduzione degli ingombri a parità di potenza richiesta dall’applicazione. Queste soluzioni, integrate e connesse tra loro, permettono agli utenti di avere un controllo, in tempo reale, delle variabili operative e degli indicatori di salute negli impianti HVAC o in quelli idrici, con dati sul consumo energetico e prestazioni delle apparecchiature utilizzate. Dati che monitorano le attività dell’edificio e consentono di individuare quali parti del sistema consumano più energia, in modo che possano essere ottimizzate per prime.

I TREND DEL SETTORE HVAC

Sostenibilità e minor impatto ambientale sono concetti strettamente connessi alla riduzione dei consumi. Uno dei principali trend e requisito imprescindibile per il futuro del settore HVAC è lo sviluppo di sistemi che consentano di limitare lo spreco di energia, minimizzando la dispersione di calore. La scelta di una soluzione HVAC ad alta efficienza e risparmio energetico, attualmente, consente al cliente di rientrare della spesa per l’acquisto di un sistema all’avanguardia in un lasso di tempo previsto di circa 5-7 anni (fonte: Urban Green Coun-

cil, 2021). In questo senso, la digitalizzazione e l’innovazione tecnologica offrono maggiori opportunità in termini di risparmio energetico rendendo la casa più green. I sistemi IoT e la connettività, sempre più presenti nella vita quotidiana di ciascuno di noi, pervadono anche le soluzioni HVAC. La domotica consente l’ottimizzazione del comfort e del benessere indoor attraverso il monitoraggio e il controllo di temperatura, umidità e ricambio d’aria attraverso smartphone e tablet, che da remoto consentono l’impostazione di parametri differenti a seconda di spazi, esigenze e dati raccolti dai sensori. Impianti di riscaldamento e climatizzazione integrati con IoT e software HVAC migliorano efficienza, economicità e sostenibilità. Le tecnologie di automazione utilizzano la raccolta dati e l’intelligenza dei sistemi di riscaldamento e climatizzazione per gestire le applicazioni HVAC, tenendo traccia delle condizioni esterne di temperatura, umidità e ora per la determinazione di tempo e luogo dove il calore o l’aria fredda sono più necessari e, quindi, attivare e disattivare i termostati. Da ultimo, occorre sottolineare come i nuovi sistemi HVAC evoluti non siano solo caratterizzati dalle tecnologie più innovative e avanzate, ma abbiano subito anche una trasformazione estetica. Le funzionalità elettroniche e meccaniche sono infatti, sempre più spesso, racchiuse all’interno di dispositivi dal design ricercato ed elegante. Pulizia delle forme, design minimale e ingombri ridotti definiscono le nuove caldaie che diventano veri e propri elementi d’arredo per la casa e per l’ufficio. Gli stessi termostati hanno forme rinnovate, compatte e raffinate, per un armonico inserimento negli ambienti in cui sono installati. In questa evoluzione, anche i dettagli fanno la differenza, conferendo un aspetto distintivo al prodotto.

I metodi di calcolo dinamici

I calcoli normalmente utilizzati per la valutazione teorica dei consumi energetici degli edifici sono basati sull’attuale norma UNI TS 11300, che definisce metodi statici per la determinazione dei fabbisogni sia estivi che invernali. Questi metodi sono efficaci per il calcolo del riscaldamento nel caso di edifici semplici, ma presentano forti limiti nel caso di edifici complessi con carichi termici molto variabili, dove non è possibile trascurare l’effetto degli accumuli termici. In particolare, nel caso del raffrescamento, l’effetto della rapida variazione delle condizioni esterne (temperatura, umidità, radiazione solare) oltre che di quelle interne, rende molto poco affidabili i risultati ottenuti con metodi di calcolo statici su base mensile. Da marzo 2018 sono entrate in vigore le UNI EN ISO 52016 e UNI EN ISO 52017 che introducono il calcolo energetico degli edifici in regime dinamico. Il metodo di calcolo dinamico orario garantisce risultati più attendibili perché tiene conto delle condizioni d’uso reali dell’edificio e, in più, è comprensibile, altamente riproducibile e trasparente.

Garantire adeguate condizioni termoigrometriche, ricambi d’aria e trattamenti di filtraggio della stessa, al fine di contenere l’inquinamento interno entro valori accettabili, è un’esigenza già in atto nella progettazione e realizzazione di impianti, alla quale è stato dato maggiore risalto dall’emergenza sanitaria conseguente alla pandemia. Di questi aspetti si occupa la UNI 10339, in vigore ormai dal 1995 e attualmente oggetto di revisione, che fornisce principalmente indicazioni per la classificazione e la definizione dei requisiti minimi degli impianti e dei valori delle grandezze di riferimento durante il loro funzionamento, ma anche l’individuazione degli elementi che il committente e il fornitore devono indicare nell’offerta, i documenti per l’ordine e le condizioni da rispettare nel corso della fornitura.

La UNI EN 16798-1:2019 – “Prestazione energetica degli edifici – Ventilazione per gli edifici – Parte 1: Parametri di ingresso dell’ambiente interno per la progettazione e la valutazione della prestazione energetica degli edifici in relazione alla qualità dell’aria interna, all’ambiente termico, all’illuminazione e all’acustica” – descrive e approfondisce il tema della qualità dell’aria per gli edifici con e senza ventilazione meccanica controllata, indicando i metodi per il calcolo dei parametri di progettazione per la qualità dell’aria interna e le metodologie di calcolo per determinare le portate di ventilazione per gli edifici senza ventilazione meccanica controllata. Nelle CEN/ TR 16798-2:2019 e UNI EN 16798-3:2018, vengono approfonditi sotto diversi aspetti i temi degli inquinanti, dei relativi valori limite, delle strategie di ventilazione, delle portate e della filtrazione in funzione della destinazione d’uso.

CLIMATIZZAZIONE VS CONDIZIONAMENTO

Il settore HVAC rappresenta un’industria complessa che comprende al suo interno i sistemi, gli impianti e le tecnologie di riscaldamento, ventilazione ambientale e raffrescamento, ovvero apparecchiature e sistemi improntati alla regolazione e controllo del comfort termoigrometrico e della qualità dell’aria. È bene tuttavia precisare che climatizzazione e condizio-

LA QUALITÀ DELL’ARIA INDOOR

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namento sottintendono due concetti ben diversi, in quanto il

condizionamento consente la sola gestione della tem-

peratura ed è realizzato con generatori di calore o gruppi frigo, pompe di calore reversibili o con l’ausilio di generatori alimentati da fonti rinnovabili, mentre la climatizzazione, a cui si riconducono gli impianti HVAC, consente – oltre alla regolazione della temperatura dell’ambiente interno – anche il controllo della qualità e dell’umidità dell’aria, attraverso la regolazione dei parametri che determinano e condizionano il cosiddetto comfort termico. È la ventilazione a garantire determinati livelli di qualità dell’aria, tramite un’adeguata progettazione dei numeri di ricambi d’aria ambiente, riducendo la concentrazione degli inquinanti con l’ausilio di opportuni sistemi filtranti, mirati alla limitazione della presenza di specifici elementi inquinanti, laddove previsto. La pandemia di Covid-19 ha sottolineato l’importanza del controllo della qualità dell’aria e rimarcato quanto gli impianti di HVAC possano incidere direttamente sulla salute e sulla sicurezza negli ambienti. D’altra parte, il continuo aumento dei consumi energetici e la decarbonizzazione, come noto, rendono necessaria la limitazione dell’immissione di gas inquinanti per la salvaguardia dell’ambiente. In quest’ottica, molte delle più recenti disposizioni normative in materia di dimensionamento degli impianti spingono per la ricerca di soluzioni che consentano di migliorare gli standard abitativi limitando i costi energetici, quindi l’impatto sull’ambiente (vedi Box 2).

LIMITI DELLE EMISSIONI DI GAS A EFFETTO SERRA E FORMULE TEWI

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Le emissioni di gas a effetto serra (GHG) sono calcolate secondo le formule TEWI (Total Equivalent Warming Impact), di cui alla tabella 7 della Decisione della Commissione 2014/314/ UE; la formula dipende dalla tecnologia di generatore di calore. Il TEWI è un parametro di valutazione del comportamento globale di una macchina frigorifera ai fini dell’impatto sull’effetto serra. Ciascuna formula TEWI può comprendere due parti: una dipendente esclusivamente dall’efficienza dell’apparecchio di riscaldamento (espressa in termini di efficienza energetica stagionale del riscaldamento d’ambiente, ηs) e dall’intensità di carbonio contenuto nel combustibile (rappresentata dal parametro β); la seconda parte (applicabile solo alle caldaie a pompa di calore) dipende dalle emissioni di gas a effetto serra causate da perdite di refrigerante. Le emissioni di gas serra dovute alle perdite di refrigerante dipendono dal potenziale di riscaldamento globale (GWP100) del refrigerante e dalle perdite di refrigerante durante la fase d’uso (espresse come tasso di perdita annuale, ER, in percentuale sulla massa totale di refrigerante per anno) e alla fine di vita (espressa come percentuale della massa totale del refrigerante, α). I principali parametri delle formule TEWI di cui alla tabella 7 sono illustrati alla tabella 8 della 2014/314/UE.

Infissi di ultima generazione Cosa offre il mercato

Pompa di calore aria-acqua monoblocco e silenziosa

Versatile, potente e silenziosa, THERMA V R32 Monoblocco S è la nuova pompa di calore aria-acqua di LG Electronics. Più sostenibili, i sistemi aria-acqua sfruttano l’aria proveniente dall’esterno come fonte di calore per ridurre il consumo di elettricità e aumentare l’efficienza energetica. In versione monoblocco si configura come un sistema completo che racchiude unità interna ed esterna in un unico modulo; non ha bisogno né dell’installazione di un’unità interna, né del collegamento delle tubazioni frigorifere. Grazie a questo design, tutti i componenti idronici sono integrati nell’unità esterna, garantendo maggiore flessibilità di installazione, efficienza nell’utilizzo degli spazi e sicurezza. Inoltre, offre prestazioni superiori e un funzionamento più silenzioso. In modalità Low Noise, infatti, produce una rumorosità pari a soli 35 dB(A)1, nel rispetto delle stringenti normative europee sui livelli di rumorosità. Grazie al rivoluzionario R1 Compressor™ di LG – che assicura riscaldamento affidabile e produzione di acqua calda sanitaria anche quando le temperature scendono fino a -25 °C (con prestazioni al 100% della capacità operativa fino a -15 °C2) – garantisce la massima efficienza energetica.

www.lgbusiness.it

NOTE

1 Calcolato in condizioni nominali, secondo la normativa ISO 9614 utilizzando il modello THERMA V R32 Monoblocco S 9kW

2 Fatta eccezione per THERMA V R32 Monoblocco S da 16 kW, che funziona al 90% della propria capacità operativa a una temperatura fino a -15 °C. Le prestazioni del prodotto possono variare a seconda dei fattori ambientali e delle condizioni di installazione

Condizionatori monosplit a parete con tre filtri

Beko presenta i nuovi modelli di condizionatori a parete BEEPGH della gamma EvolutioPro Range. Il pannello frontale bianco, le dimensioni compatte e le linee essenziali si integrano in tutti gli ambienti domestici, garantendo anche efficienza e comfort. Il modello BEEPGH dispone della classe di efficienza energetica A+++ in raffrescamento e A++ in riscaldamento. Grazie al sistema HygieneMax UVC, questi modelli sono in grado di eliminare microrganismi patogeni, virus e muffe dall’ambiente domestico e di purificare l’aria dell’ambiente. Nell’unità interna, infatti, è presente una lampada LED attivabile con il telecomando. I condizionatori sono anche dotati della tecnologia Fil-Three con la presenza di tre filtri: ■ ad alta densità: trattiene la polvere evitando l’immissione nelle stanze; ■ a Carboni Attivi: poroso, filtra gli inquinanti organici, pollini e odori; ■ Catalitico a Freddo: adatto a depurare l’aria da batteri e virus. Aria pulita vuol dire anche condizionatore pulito. Per questo i modelli sono dotati del sistema di pulizia dello split Go-Clean. I tre step di pulizia (congelamento, scongelamento e riscaldamento jet) del programma sono facilmente attivabili col pulsante presente sul telecomando. Tra le altre funzioni si trova il programma SelfClean+ che sfrutta il potere degli ioni d’argento per mantenere il climatizzatore pulito e prevenire la proliferazione di batteri nocivi. Infine, la tecnologia LongAir consente ai condizionatori di generare un flusso d’aria con raggio d’azione fino a 15 metri. Questa speciale funzione assicura una corretta circolazione dell’aria attraverso un ampio angolo di diffusione.

www.beko.com