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Reed Business Information Spa - Sped. abb. post. 45% art. 2 comma 20/B legge 662/96 Filiale di Milano- ISSN 0373-7772 Prezzo di copertina € 6,60

Caratteristiche chimico-fisiche e biologiche

Consumi di energia Edifici a schiera, in linea e a torre

Pompe di calore Ricerca: R22 e R290 in regime invernale

Accumulo frigorifero Dibattito sui vantaggi e svantaggi

Efficienza energetica I consumi degli apparecchi domestici

Impianti

DELL’ARIA • RISCALDAMENTO REFRIGERAZIONE • ORGANO DIRETTIVO NAZIONALE DELL’AICARR TO EN M

L’acqua negli impianti

CON DI ZI O N A

Climatizzare un cinema multisala


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Sommario N.11/Dicembre 2003

cda

Comitato di redazione

Direttore Scientifico Direttore editoriale Redattori

Segreteria

Franco Adami, Claudia Calabrese, Gianvincenzo Fracastoro, Renato Lazzarin, Eleonora Monti, Ubaldo Nocera, Michele Vio Renato Lazzarin Franco Adami Adriana Del Longo, Eleonora Monti, Federica Orsini, Stefano Rimassa

7

Editoriale

Italia, Paese strano G. Moncada Lo Giudice

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Ricerca

R290 in una pompa di calore P.G. Mura, U. Carlini, R. Innamorati

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Spazio alla discussione

Immagazzinare energia A cura della Redazione

Brunella Chiari, Paola Fabbri

Prezzo di copertina 2003 Un fascicolo Euro 6,60 Arretrato Euro 13,20 Abbonamenti 2003 Italia Euro 72,00 Estero $ 108.00 Euro 108,00 La rivista è inviata ai Soci AICARR. Il prezzo dell’abbonamento è incluso nella quota associativa. I prezzi degli abbonamenti sopra indicati si riferiscono ad acquisti singoli; per acquisti di abbonamenti cumulativi (oltre le 100 unità) si prega di contattare l'ufficio abbonamenti allo 02-81.830.221. Organo direttivo nazionale dell’AICARR (Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria Riscaldamento Refrigerazione). Associata Rehva, Ashrae, IIF, UNI, CTI, Via Melchiorre Gioia n.168 - 20125 Milano Telefono 02/67479270 fax 02/67479262 Gli abbonamenti possono essere sottoscritti anche versando il relativo importo sul c/c postale n. 33668666 intestato a Reed Business Information Spa Viale G. Richard 1/a, 20143 Milano. L’iva sugli abbonamenti, nonché sulla vendita di fascicoli separati, è assolta dall’Editore ai sensi dell’art. 74 primo comma lettera C del DPR 26/10/72 N. 633 e successive modificazioni ed integrazioni. Pertanto non può essere rilasciata fattura. Questa rivista Le è stata inviata tramite abbonamento. L’indirizzo in nostro possesso verrà utilizzato, oltre che per l’invio di questo periodico, anche per l’inoltro di altre riviste o di proposte di abbonamento o promozioni commerciali. Ai sensi della legge 675/96 è Suo diritto chiedere la cessazione dell’invio e/o l’aggiornamento dei dati in nostro possesso. Spedizione in abbonamento postale 45%-art.2 comma 20/B legge 662/96 - Milano Reed Business Information SpA è associata a

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Impianti

Acqua “a norma” R. Laria

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Impianti

Climatizzazione estiva con deumidificazione chimica

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A. D’Ascanio, R. Lazzarin

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Impianti

Climatizzare con il WSHP A. Celli

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Dalle aziende

Le Olimpiadi di Danfoss L. Colombo

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Normativa

La certificazione energetica di edifici residenziali G. Cellai, A. Geri, B. Mondì

CDA CONDIZIONAMENTO DELL’ARIA RISCALDAMENTO REFRIGERAZIONE Direttore responsabile Emile Bernard Blomme. Registrazione Tribunale di Milano n. 4545 del 7-21958. Iscrizione al ROC n. 1136. La Direzione non risponde delle idee od opinioni espresse dagli autori nei loro articoli - Copyright Reed Business Information Spa - Milano Italia. Terminato di stampare 11-12-2003 presso Teograf, via Tacito 15/17, Corsico (MI) Testata volontariamente sottoposta a certificazione di tiratura e diffusione in conformità al Regolamento C.S.S.T. Certificazione Stampa Specializzata Tecnica Per il periodo 01/01/2002-31/12/2002 Tiratura media n. 4.169 copie Diffusione media n. 3.799 copie Certificato CSST n. 2002-578 del 21/02/2003 Società di Revisione Grant Thornton Spa Tiratura del presente numero: n. 3.800 copie

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Normativa

Determinare l’efficienza energetica A.R. Soragnese

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Consulenza elettrotecnica A. Porro

Le Rubriche pag. 11

Associato all’USPI Unione Stampa Periodica Italiana

pag. 78

www.reedbusiness.it

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Il rifasamento

Panorama Attualità & Mercato Prodotti & Cataloghi Aicarr News

pag. 79

Block notes Convegni & Mostre

pag. 80

Si parla di…

n.11 dicembre 2003


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cda Editoriale

Gino Moncada Lo Giudice

Italia,

Paese strano Italia è un Paese strano. Nel 1991 il Legislatore prevedeva strumenti avanzati per il controllo dei consumi energetici (energy management, certificazione degli edifici, controlli periodici sui componenti), anticipando quella (recente) sensibilità che attiva a livello europeo gli Stati Membri su tali tematiche con particolare riferimento agli edifici, causa – lo ricordiamo - di circa il 40% dei consumi complessivi. Nonostante questa lungimiranza visionaria, oggi il nostro Paese non partecipa in modo adeguato ai vari programmi comunitari, come il Green Building, oppure non nomina neppure i suoi esperti per l’armonizzazione della nuova Direttiva sul rendimento energetico degli edifici 2002/91/CE del 1612-02 (attenzione: l’articolo 14 impone la costituzione di un comitato di esperti provenienti da ciascun Paese!). Appare ovvio che la mancata rappresentanza italiana a quei tavoli di lavoro ci farà subire decisioni altrui, e questo nonostante il nostro “diritto” di primogenitura. Il CIBSE annette grande importanza agli effetti della Direttiva, soprattutto nel comparto pubblico. Gli inglesi dicono che la certificazione si renderà obbligatoria per circa 100.000 edifici nella sola Gran Bretagna, diciamo forse 500.000 in Europa, con almeno il 70% di questi numeri riservati al settore pubblico. La prerogativa tutta italiana che non dovrebbe permetterci di assecondare decisioni e imposizioni provenienti dagli altri Paesi Membri (soprattutto Gran Bretagna e Scandinavia) riguarda l’influenza sui consumi del nostro clima. Dovremmo essere noi in Italia i più sensibili a tracciare una metodologia per individuare i requisiti mi-

L’

nimi di certificazione in riferimento all’aspetto estivo. Il nostro SC5 del Comitato Termotecnica Italiano sta svolgendo un lavoro tanto importante quanto necessario nello sviluppo di normative nel settore della climatizzazione estiva (sono in fase di proposta documenti per la determinazione delle efficienze medie stagionali dei gruppi frigoriferi, per calcolo dei fabbisogni termici estivi), ma tale lavoro andrebbe supportato maggiormente a livello governativo. Nel meccanismo si innesta poi una serie di problematiche che, come scatole cinesi, coinvolgono aspetti e argomentazioni ancora più vaste: il problema dei finanziamenti (anche per le energie rinnovabili), la creazione di database per il benchmarking, il problema delle misure in campo e delle verifiche/ispezioni, il rapporto con le ESCO, la criticità dell’aspetto energetico elettrico nella stagione estiva. La particolarità tutta mediterranea non può che assegnare all’Italia il ruolo chiave dell’efficienza dei condizionatori d’aria e della programmazione (forse sarebbe auspicabile anche l’ottimizzazione) dei consumi estivi. Questo aspetto è ben chiaro alle Commissioni Parlamentari deputate: l’unico dubbio riguarda la competenza ministeriale. Chi se ne deve occupare? L’Ambiente, le Attività Produttive, le Infrastrutture? Il nostro è un Paese strano. A fronte di idee veramente innovative, la mancanza di perseveranza verso gli aspetti operativi e forse anche di modestia per un impegno serio e concreto rende inutile, se non addirittura controproducente, ogni sforzo.

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L’Italia non partecipa in modo adeguato ai programmi comunitari sul rendimento energetico

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Gino Moncada Lo Giudice

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Ricerca

Paolo Giuseppe Mura, Ubaldo Carlini, Roberto Innamorati

R290 in una pompa di calore Confronto con l’R22 nel regime invernale

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Nell’ambito della ricerca di nuovi frigorigeni compatibili con l’ambiente, l’articolo si inquadra in un programma di verifica delle prestazioni termodinamiche di una pompa di calore progettata per l’R22 poi adattata per l’uso del propano (R290). Dopo aver richiamato i risultati delle precedenti fasi della ricerca, si presentano i risultati sperimentali del funzionamento della pompa di calore nel regime invernale, con particolare attenzione agli effetti dell’uso del propano sulla potenza nominale e sull’efficienza energetica.

n coerenza con i programmi di politica ambientale dell’UE che prevedono l’eliminazione dell’R22 al 1° Gennaio 2004 [1], il Laboratorio di Fisica Tecnica ed Energetica della Facoltà d’Ingegneria di Cagliari - in collaborazione con la “De’ Longhi” di Treviso - ha varato un programma di ricerca teorica e sperimentale sull’uso del propano nelle macchine frigorifere come sostitutivo dell’R22. Infatti, il propano, che è considerato un fluido naturale, ha un valore del GWP dell’ordine di 10-3 rispetto all’R22 [2]. Dalla prima fase della ricerca, consistente nell’analisi teorica sulle prestazioni termodinamiche di una macchina frigorifera utilizzante il frigorigeno R290 [3], sono emersi risultati incoraggianti, pur non indicando significativi miglioramenti delle prestazioni energetiche rispetto all’R22; nella seconda fase, consistente nell’analisi sperimentale nelle condizioni estive, sono state accertate prestazioni energetiche migliori di quelle ottenute con l’R22 [4]; questi risultati sono in buon accordo con quelli ottenuti dal programma

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di ricerca internazionale finanziato dall’UE e relativo all’uso dell’R290 [5]. Nella terza fase del programma di ricerca, di cui si riferisce in questo articolo, sono state verificate le prestazioni termodinamiche della pompa di calore in condizioni invernali, con particolare riguardo all’efficienza energetica; infatti è importante che i frigorigeni sostituti dell’R22 contribuiscano alla riduzione del GWP e del TEWI.

Caratteristiche costruttive della pompa di calore Le pompe di calore oggetto della sperimentazione di confronto sono due macchine con caratteristiche innovative sostanzialmente uguali e progettate per funzionare con R22; sono del tipo aria-acqua e dotate di valvola per l’inversione di circuito. Una è stata caricata con R22, la seconda con R290. Nella macchina caricata a propano è stato realizzato, per motivi di sicurezza legati all’infiammabilità, uno scomparto antideflagrante per i componenti elettrici; il vano dei

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Figura 1 - Schema del circuito frigorifero: 1) compressore, 2) scambiatore a piastre, 3) resistenza antigelo, 4) batteria alettata, 5) ventilatore, 6) ricevitore di liquido, 7) valvola inversione ciclo, 8) valvola termostatica elettronica, 9) valvola di by-pass, 10) pressostato di sicurezza alta pressione, 11) attacchi di carica, 12) trasduttori di bassa pressione, 13) trasduttore di temperatura per condensazione, 14) trasduttore di temperatura aspirazione compressore, 15) resistenza carter

componenti del circuito frigorifero è dotato di una ventola di estrazione dell’aria. Lo schema del circuito in refrigerazione delle due macchine è mostrato in figura 1. Le caratteristiche salienti della macchina frigorifera sono riportate di seguito: - Potenzialità frigorifera (aria al cond. 35°C, acqua evap. In/Out 12-7°C) 12,5 kW - Potenzialità di riscaldamento (aria 7°C, 85% U.R., acqua In/Out 40-45°C) 14 kW - Potenza elettrica massima assorbita 6,4 kW - Potenza assorbita dalla pompa di circolazione dell’acqua 0.520 kW - Compressore scroll da 2900 giri/min con Pmax= 27.5 bar - 2 ventilatori elicoidali (230.1.50 V-Ph-Hz - 0,64 A 145 Watt - 900 giri/min a velocità variabile) - Scambiatore (frigorigeno-acqua) a piastre in acciaio AISI 316 - Scambiatore di calore esterno (frigorigeno-aria) a batteria alettata (h x l x s=1.05 x 0.93 x 0.065 (m x m x m); serpentina in rame φ =9 mm – n° 3 ranghi - alette in alluminio – s=0.1 mm – passo 2 mm)

Apparecchiatura e metodo di analisi sperimentale Descrizione Il Banco di prova è costituito da un impianto di climatizzazione a ventilconvettori dotato delle apparecchiature necessarie per lo studio sperimentale delle pompe di calore del tipo aria-acqua di potenzialità medio piccole (fino a 15 kW). Le macchine oggetto della sperimentazione vengono posizionate all’esterno dell’edificio; il circuito di distribuzione del fluido termovettore è costituito da 6 ventilconvettori che condizionano 5 ambienti della Sezione di Fisica

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Figura 2 - Vista frontale delle due pompe di calore oggetto della sperimentazione: a sinistra la macchina a R290 in cui si nota al centro lo scomparto ventilato con il compressore separato dallo scomparto antideflagrante contenente il quadro elettrico; a destra la macchina caricata a R22

Tecnica ed Energetica della Facoltà di Ingegneria di Cagliari. Nel Laboratorio è disposta la strumentazione di misura ed acquisizione dati del banco prova. Per lo schema semplificato del banco prova si fa riferimento alla pubblicazione [6]. Per potere effettuare la sperimentazione di confronto tra i due frigorigeni, sono state collegate al banco di prova 2 macchine uguali di cui una caricata con 4,2 kg di R22 e un’altra con circa 2,2 kg di propano (fig. 2). Onde verificare il comportamento delle macchine riguardo all’utenza, sono state eseguite le prove con valori di temperatura dell’acqua uscente dalla macchina comprese tra 45°C e 50°C. Il collegamento in parallelo al circuito idraulico del banco prova ha permesso di eseguire le prove alternativamente sulle due macchine in funzionamento invernale e ottenere registrazioni con temperature dell’aria esterna che vanno da 7°C a 15°C. Tutte le grandezze più significative sono state rilevate e registrate mediante due acquisitori elettronici di 8 e di 24 canali. Diamo di seguito un elenco degli strumenti di misura adottati, rinviando alla già citata memoria [4] per una descrizione dettagliata dell’apparecchiatura.

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Strumenti di misura della portata dell’acqua La portata volumetrica dell’acqua nel circuito dei ventilconvettori viene misurata con il flussometro a induzione elettromagnetica di elevata precisione. Strumenti di misura della temperatura dell’acqua La temperatura dell’acqua di circolazione all’ingresso e all’uscita dello scambiatore a piastre è misurata con termosonde a resistenza a filo di platino del tipo Pt100Ω/273,15K, con precisione 0,1 K compensate a quattro fili, di dimensioni ridotte per aumentarne la rapidità di risposta. Misura dei parametri termoigrometrici dell’aria Per la misura della temperatura di bulbo secco, di bulbo umido e dell’umidità relativa dell’aria esterna e degli

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Ricerca

ambienti condizionati sono state adoperate sonde psicrometriche con sensori a filo di platino ventilati e schermati coadiuvate da termocoppie di tipo T. Misura delle pressioni e delle temperature nelle macchine in prova Sono state inserite in entrambe le macchine nella tubazione di aspirazione e di uscita del compressore le sonde per la misura della pressione (trasduttori di pressione con uscita 4-20 mA) e termocoppie tipo T cementate all’esterno dei tubi del circuito frigorifero e all’ingresso della valvola di laminazione, per avere una verifica della temperatura di condensazione. Strumenti per la misura dei parametri elettrici Il banco prova delle macchine frigorifere e pompe di calore è dotato di un analizzatore trifase da pannello in grado di misurare le tensioni, le correnti e i relativi sfasamenti e di calcolare le principali grandezze derivate (potenza attiva, reattiva e apparente e il fattore di potenza).

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Equazioni termodinamiche ed elaborazione dei dati sperimentali Per maggior chiarezza, richiamiamo le principali equazioni che definiscono e correlano le entità termodinamiche più utili per confrontare il comportamento dei due frigorigeni nel funzionamento invernale della pompa di calore. Queste equazioni ci indicano anche le grandezze fisiche da misurare con l’apparecchiatura descritta in precedenza, per poter calcolare le entità che determinano le prestazioni della pompa di calore, quali la potenza termica resa e l’efficienza energetica. • La potenza termica resa Qr dalla pompa di calore è un importante dato di targa che qualifica la macchina, perciò è importante verificare se la sostituzione del frigorigeno la altera. • La Qr può essere misurata con il metodo entalpico, come risulta dal primo principio della termodinamica per fluosistemi applicato allo scambiatore di calore frigorigeno-acqua (condensatore), nell’ipotesi di adiabaticità rispetto all’esterno:

(1)

∆hH O è la variazione di entalpia specifica dell’acqua di cir2 colazione, ∆hc è la variazione di entalpia nel processo di • desurriscaldamento-condensazione del frigorigeno, mc è la portata massica del refrigerante che condensa nello scambiatore di calore fluido frigorigeno-acqua. Considerando che l’acqua circola in un circuito chiuso alla pressione di circa 3 bar(a), si può scrivere l’espressione approssimata:

∆hH

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2O

= CpH

2O

· (Tout - Tin)

(2)

ove CpH O rappresenta il calore specifico dell’acqua, calcolato 2 alla temperatura media tra Tin e Tout, temperature dell’acqua all’ingresso e all’uscita della pompa di calore. Si vede così dalle equazioni (1) e (2) che, per calcolare la potenza termica resa dalla pompa di calore bisogna misurare la portata dell’acqua e due temperature. Combinando il 2° membro della (1) con la (2) si ottiene:

(3)

L’equazione (3) è utile per calcolare con precisione ∆hc e • tracciare così il ciclo reale purché si misuri la portata mc di frigorigeno, cosa che richiede in generale l’inserimento di un flussometro invasivo nel circuito frigorifero. Se si conoscono la temperatura o la pressione del frigorigeno nel condensatore, ∆hc può essere dedotto dal diagramma di stato del frigorigeno purché si riesca a misurare con precisione la temperatura di fine compressione. Lo studio sperimentale, nel funzionamento invernale, dei processi nell’evaporatore frigorigeno-aria, è complesso perché è difficile misurare con precisione la portata d’aria su superfici ampie; inoltre è necessario anche misurare l’umidità relativa che ha un effetto significativo sullo scambio di calore. L’equazione del 1° Principio in regime stazionario, applicato allo scambiatore frigorigeno-aria (evaporatore), trascurando il lavoro di elica del ventilatore esterno dà luogo a:

(4)

Un’altra caratteristica importante come dato di targa della pompa di calore è la potenza elettrica assorbita; questa in generale è costituita dalla potenza assorbita dal compressore (Pel.com) e da quella assorbita dal ventilatore dell’aria esterna (Pel.ven). Mentre questa è, di fatto, una potenza perduta agli effetti della potenza termica resa all’utenza, solo la potenza assorbita dal compressore dei vapori del frigorigeno è strettamente connessa con i processi termodinamici costituenti il ciclo; perciò è importante la sua misura diretta e precisa. Inoltre alcuni costruttori montano all’interno della cassa della pompa di calore anche la pompa di circolazione dell’acqua (Pel.pom), direttamente alimentata dal quadro elettrico interno; in tal caso nel valutare le prestazioni energetiche della pompa di calore bisogna misurare separatamente la potenza assorbita a regime dalla elettropompa. Questi fatti hanno minore importanza se si tratta di certificare le prestazioni della macchina “come fornita” dal costruttore, diventano invece rilevanti dal punto di vista metrologico se si devono verificare le prestazioni interne del circuito frigorifero e del frigorigeno. La potenza elettrica totale assorbita dalla macchina “co-

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me fornita”, tenendo conto anche del resistore del riscaldamento della coppa dell’olio (Pel.r,car), si può scrivere:

(5)

Se si misura la potenza elettrica Pel.com assorbita solo dall’elettro-compressore ermetico, supposto adiabatico e riflettente, il primo principio per fluosistemi consente di scrivere:

(6)

• Dove con ηis si è indicato il rendimento isoentropico, mcom.r è la portata massica del frigorigeno che attraversa il compressore mentre ∆hcom.r è la variazione di entalpia specifica nella compressione reale. Per misurare Pel.com è necessario accedere ai morsetti del motore elettrico del compressore, cosa spesso non agevole. L’equazione (6) è utile per risalire dalle misure esterne al ∆hcom.r di compressione del ciclo reale relativo al particolare frigorigeno. L’efficienza energetica reale o coefficiente di prestazione reale della pompa di calore, come fornita dal costruttore, è pertanto:

(7)

Questo indice di efficienza può essere utile nel confronto di due macchine uguali, come nel caso in esame, ma poiché contiene anche la potenza assorbita dalla elettropompa di circolazione non ha una relazione certa con il comportamento del frigorigeno. Pertanto, è preferibile definire un altro coefficiente di prestazione che include la potenza del compressore e quella del ventilatore esterno. Questo infatti essendo legato alle dimensioni dello scambiatore di calore (evaporatore in inverno) è più adatto a qualificare la pompa di calore:

(8)

Per giudicare le prestazioni termodinamiche del frigorigeno è preferibile riferirsi all’efficienza termodinamica del ciclo della pompa di calore o coefficiente di prestazione del ciclo “reale” (CdPc )r così definito:

(9)

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Poiché per misurare con precisione queste grandezze è necessario inserire strumenti invasivi nel circuito frigorifero, il valore di (CdPc )r può essere stimato partendo dalle misure globali eseguite sul circuito esterno con particolare attenzione. Facendo riferimento all’analisi termodinamica di cui si riferisce in questo articolo, le misure e le elaborazioni delle grandezze sopra riportate sono state eseguite come brevemente ora descriviamo. I dati acquisiti nelle condizioni invernali vanno a completare il “database” costituito dalle misure effettuate nel funzionamento estivo con i due frigorigeni R22 e R290. Dal “database” delle condizioni invernali sono stati estratti i valori di alcune grandezze termodinamiche relativi a intervalli di tempo significativi in cui le due macchine hanno funzionato in condizioni stazionarie, con temperatura e U.R. dell’aria esterna costante, e a parità di temperatura dell’acqua calda uscente (compresa tra 45°C e 50°C). L’elaborazione consiste nel calcolo del valor medio delle grandezze acquisite nei periodi di tempo specificati. I valori medi risultanti per le grandezze termodinamiche significative, come definite dalle equazioni sopra esposte, sono stati riportati in appositi diagrammi in funzione della temperatura dell’aria esterna per ciascun frigorigeno in modo da rendere agevole il confronto tra R22 ed R290. • La portata mH O dell’equazione (3), misurata col flussometro 2 descritto in precedenza, si è tenuta durante le prove intorno al valore di 2500 l/h. Le variazioni delle misure di portata rilevate in tutte le acquisizioni sono di circa ±2% rispetto al valore medio. Il calcolo del CdP è stato eseguito per diversi valori della temperatura e della U.R. dell’aria esterna all’ingresso dell’evaporatore; si ritiene opportuno presentare i risultati delle misure globali esterne, ottenuti utilizzando la definizione del (CdPr)c.f. dato dall’equazione (7) e misurando le seguenti grandezze: - le temperature dell’acqua in ingresso e in uscita dalla pompa di calore, con le termocoppie a resistenza Pt/100; - la portata dell’acqua con il flussometro a induzione elettromagnetica; - con l’analizzatore di rete trifase già descritto, si misura la potenza elettrica totale assorbita dalla macchina, che comprende l’elettro-compressore e diversi ausiliari (ventilatori esterni, pompa di circolazione ecc.); poiché le macchine in sperimentazione sono identiche, le eventuali differenze di potenza elettrica assorbita totale si possono attribuire alle diverse condizioni di funzionamento dovute alle diverse caratteristiche termodinamiche dei due frigorigeni R22 ed R290.

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Discussione dei risultati È opportuno precisare che dall’insieme dei dati costituenti il “database” invernale sono stati scelti, ai fini del confronto dei due frigorigeni, soltanto quelli relativi alle condizioni termo-igrometriche dell’aria esterna con umidità relativa intorno a 0,70 o inferiore; infatti, dal diagramma

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di stato dell’aria umida si può vedere che, per il campo di temperature di b.s. tra 7°C e 15°C dell’aria e per i valori di temperatura della superficie fredda dell’evaporatore, il calore latente del vapore d’acqua contenuto nell’aria esterna dà un contributo trascurabile alla potenza termica resa. L’analisi dei diagrammi risultanti dalla sperimentazione in condizioni invernali dei due frigorigeni R290 ed R22 nelle due pompe di calore mostra i seguenti fatti principali: - la temperatura dell’acqua di mandata si è mantenuta costante a circa 45°C e 48°C sia per R22 sia per R290 durante l’intervallo di tempo del bilancio di potenza. - la pressione di condensazione a cui lavora la macchina caricata a R290 è inferiore rispetto all’R22 corrispondente alle temperature dell’acqua di uscita 45°C e 48°C, come si vede dal diagramma di figura 3. - la temperatura di evaporazione dedotta dalla pressione di evaporazione è inferiore di circa 2°C per l’R22 rispetto all’R290 nelle stesse condizioni di temperatura e U.R. dell’aria esterna. - le due macchine hanno prodotto una potenza termica pressoché uguale, dell’ordine di 12.500 W, con temperatura dell’aria esterna di circa 8°C, come mostra il diagramma di figura 4; ma il diagramma di figura 5 indica che la macchina a R290 ha presentato una potenza elettrica totale assorbita inferiore di circa 800 W rispetto alla macchina a R22. - la potenza elettrica assorbita totale per l’R290 resta significativamente inferiore rispetto all’R22 anche per le temperature dell’aria esterna superiore a 8°C; ma anche la potenza termica resa dalla macchina a R290 resta minore di quella resa con R22. Tuttavia l’efficienza energetica della pompa di calore, misurata per motivi di opportunità mediante il (CdPr)c.f. della macchina “come fornita” (7) risulta superiore per il funzionamento con R290, come è ben evidenziato dal diagramma di figura 6.

Interpretazione dei risultati sul miglioramento del CdP L’analisi termodinamica condotta sul ciclo idealizzato nel funzionamento a pompa di calore (temperatura di evaporazione=3°C; temperatura di condensazione=50°C; surriscaldamento=0°C; rendimento isoentropico di compressione=1) fornisce i seguenti risultati nel confronto R22-R290: 1) le variazioni di entalpia specifica nei processi di evaporazione e di desurriscaldamento-condensazione sono maggiori per l’R290 rispetto all’R22 di circa il 70%; 2) la variazione di entalpia specifica nella compressione è maggiore di circa il 75% per l’R290 rispetto all’R22; 3) da 1) e 2) consegue che il coefficiente di prestazione è leggermente inferiore per il propano. Per quanto riguarda i parametri termodinamici utili per fornire indicazioni sul comportamento di un elettrocompressore volumetrico in seguito alla sostituzione dell’R290 sulle macchine progettate a R22 si ha: 1) il rapporto di compressione è per l’R290 inferiore di circa il 7%; 2) il volume specifico all’aspirazione è per l’R290 circa il doppio rispetto all’R22; 3) la temperatura all’uscita del compressore è inferiore per l’R290 di circa 17°C; 4) l’effetto frigorifero volumetrico è circa il 18% inferiore per l’R290 rispetto all’R22. Sulla base di queste considerazioni termodinamiche condotte sul ciclo idealizzato non emergono possibilità di miglioramenti nell’eventuale sostituzione dell’R290 nelle pompe di calore progettate per l’R22 [3]. Le sperimentazioni nei funzionamenti di raffrescamento [4] e di riscaldamento hanno invece evidenziato: - un maggiore coefficiente di prestazione per l’R290 rispetto all’R22; - uguale potenza frigorifera resa per i due refrigeranti;

Pressione all’uscita del compressore [bar]

28 26 24 22 20 18 16 14 12 5.00

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6.00

7.00

8.00

9.00 10.00 11.00 12.00 Temperatura dell’aria esterna [°C]

13.00

14.00

15.00

Pressione [bar] (R22-45.6)

Pressione [bar] (R22-48.3)

Pressione [bar] (R290-45.6)

Pressione [bar] (R290-48.3)

Lineare (Pressione [bar] (R22-45.6))

Lineare (Pressione [bar] (R22-48.3))

Lineare (Pressione [bar] (R290-48.3)

Lineare (Pressione [bar] (R290-45.6))

Figura 3 - Pressione all’uscita del compressore ermetico

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- un buono andamento (dal punto di vista dell’utenza termica) della potenza termica resa dalla macchina a R290 rispetto all’R22 nel funzionamento invernale perché differisce meno dalla caratteristica termica dell’edificio che diminuisce all’aumentare della temperatura dell’aria esterna. Per quanto detto nel paragrafo precedente, in assenza di misure di portata massica e di temperature del refrigerante, non è possibile “tracciare” con precisione il ciclo termodinamico percorso nella macchina frigorifera dai due refrigeranti; si può, comunque, sulla base dei risultati sperimentali e delle equazioni di bilancio energetico applicato al compressore e all’intero circuito frigorifero, tracciare il ciclo “quasi reale”, al variare delle condizioni della temperatura dell’aria esterna nel funzionamento di raf-

freddamento e da pompa di calore. Questa analisi fornisce le seguenti interpretazioni approssimative dei risultati ottenuti e in particolare circa il miglioramento del coefficiente di prestazione passando da R22 ad R290: Rendimento isoentropico del compressore - l’andamento della potenza elettrica assorbita mostra che la macchina a R290 presenta una minore variazione rispetto alla macchina a R22 al variare delle condizioni di temperatura dell’aria esterna. Questo indica un peggioramento del rendimento isoentropico alle basse temperature dell’aria esterna per l’R22 rispetto all’R290; questo è confermato anche dalle misure di temperatura effettuate con la termocoppia a contatto nella tubazione alla mandata del compressore. Altre conferme provengono da altri autori [7,8].

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Potenza termica resa [W]

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Figura 4 - Potenza termica resa

9.00 10.00 11.00 12.00 Temperatura dell’aria esterna [°C] P. termica resa [W] (R22-48.3) Lineare (P. termica resa [W] (R290-45.6)) Lineare (P. termica resa [W] (R22-48.3))

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Figura 5 - Potenza elettrica totale assorbita

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P. elettrica assorbita [W] (R22-45.6) P. elettrica assorbita [W] (R290-48.3) Lineare (P. elettrica assorbita [W] (R290-45.6)

9.00 10.00 11.00 12.00 Temperatura dell’aria esterna [°C] P. elettrica assorbita [W] (R22-48.3) Lineare (P. elettrica assorbita [W] (R22-45.6) Lineare (P. elettrica assorbita [W] (R290-48.3)

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P. elettrica assorbita [W] (R290-45.6) Lineare (P. elettrica assorbita [W] (R22-48.3))

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Ricerca

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Lineare (CDP (R22045.6))

Lineare (CDP (R290-48.3))

Lineare (CDP (R290-45.6))

Scambio di calore e perdite di carico - le pressioni rilevate all’aspirazione e alla mandata del compressore, indicative delle pressioni vigenti agli scambiatori di calore evaporatore e condensatore, mostrano ∆T di scambio inferiori per l’R290 sia al lato acqua sia al lato aria; a parità di potenza termica resa e potenza frigorifera assorbita questo indica un migliore coefficiente di scambio termico globale. Una causa del migliore scambio termico è dovuta alle minori cadute di pressione negli scambiatori realizzate dall’R290 rispetto all’R22 [9]. Questo aspetto è da analizzare ulteriormente nel proseguimento della sperimentazione.

Considerazioni conclusive In conclusione si può affermare che il frigorigeno R290, sia nella funzione frigorifera estiva [3] sia in quella propriamente di pompa di calore invernale, presenta prestazioni energetiche migliori dell’R22. Questo risultato sperimentale che attribuisce ottime proprietà al propano utilizzato come frigorigeno nelle pompe di calore, merita ulteriori approfondimenti; in particolare è importante studiare a fondo l’analisi dello scambio di calore e delle perdite di carico negli scambiatori, misurando mediante strumenti non invasivi la portata massica di refrigerante e la distribuzione di temperatura all’interno del circuito del frigorigeno. Paolo Giuseppe Mura, Ubaldo Carlini, Roberto Innamorati Facoltà di Ingegneria, Università di Cagliari D.I.T. Sezione di Fisica Tecnica ed Energetica

Figura 6 - Coefficiente di prestazione della pompa di calore “come fornita”

[2] J. Morrison, R.L.D. Cane, “Analysis of Alternative Refrigerants

and

Technology

Options

for

Residential Heat Pumping”, 6th IEA Heat Pump Conference 1999: Heat Pumps: a Benefit for the Environment, Berlin, May 31 - June 2, 1999. [3] P.G. Mura, U. Carlini, R. Innamorati, “Analisi termodinamica comparata dei frigorigeni R22 e propano nelle pompe di calore aria-acqua”, Congresso nazionale ATI, Napoli, settembre 2001. [4] P.G. Mura, U. Carlini, R. Innamorati, S. Zanolin, R. Zanin, “Prestazioni di una pompa di calore progettata per R22 e caricata a propano”, La Termotecnica, novembre 2001, n°9, pagg. 60-66. [5] J. De Blas, “Propane as refrigerant for heat pump application in southern Europe”, IEA Heat Pump Center Newletter, volume 18 N°4/ 2000. [6] P.G. Mura, “Analyse espérimentale des performances thermodinamiques d’une pompe à chaleur utlisant des noveaux fluides frigorigènes”, Conference

Internationale

“L’Apres

CFC”,

Padova 21-23 settembre 1994, pagg. 163-173. [7] H. Halozan, “Practical experience with directexpansion propane heat pumps in Austria”, Annex 22 - HPP-AN22-1: Workshop Proceedings “Natural working fluids - Applications, experience and developments”, 1996. [8] T. Ebner, H. Halozan, “Testing the available alternatives- An examination of HFC-134a, HFC152a and propane”, IEA Heat Pump Centre

Bibliografia

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Newsletter, Vol. 12-1, March 1994.

[1] Reg. CE 2037/2000 del Parlamento Europeo e del

[9] B. Palm, J Rogstam, “Swedish studies on hydro-

Consiglio sulle sostanze che riducono lo strato di

carbons”, IEA Heat Pump Centre Newsletter: Vol.

ozono - 29/06/2000 – GUCE N. L 244/86.

16 Issue 4, 1998.

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Spazio alla discussione

A cura della Redazione

Immagazzinare energia Vantaggi e svantaggi dell’accumulo frigorifero Renato Lazzarin, direttore scientifico di Cda, e Michele Vio, uno dei più preziosi collaboratori della rivista, stimolati dalle domande di Franco Adami, direttore editoriale di Cda, hanno discusso di accumulo frigorifero. Che cosa si intende per accumulo, quali sono i benefici, lo sviluppo e le applicazioni in Italia. Ecco il resoconto dell’interessante incontro.

Adami: Che cosa si intende per accumulo frigorifero? Lazzarin: L’accumulo frigorifero è la possibilità di immagazzinare energia per un uso successivo, con un ritardo temporale che dipende dalle dimensioni dell’accumulo. La sua finalità, in genere, non è legata direttamente a vantaggi di tipo energetico, ma economico. Nel senso che l’accumulo consente di utilizzare l’energia elettrica in ore “vuote”, in momenti, cioè in cui la produzione costa meno. Vio: Sono essenzialmente d’accordo: il vantaggio è sostanzialmente di tipo economico. Dal punto di vista energetico bisogna distinguere il punto di osservazione. Se ci si riferisce a un singolo impianto l’accumulo in ghiaccio non va a favore del risparmio perché il gruppo frigorifero viene fatto lavorare con un’efficienza più bassa. Il discorso cambia se si considerano i possibili vantaggi sui consumi elettrici dell’intera nazione: sicuramente, un’ampia diffusione dell’accumulo permetterebbe di migliorare di molto i rendimenti di produzione della rete elettrica, perché di notte le centrali lavorano a basso carico con rendimenti di produzione nettamente inferiori rispetto a quelli ottenibili di giorno. Lazzarin: Paradossalmente, l’accumulo di ghiaccio comporta una spesa energetica maggiore perché la produzione di freddo avviene a temperature più basse, e quindi a COP più bassi. Inoltre, non tutto il freddo prodotto è utilizzabile; si recupera all’incirca l’80% di quello accumulato. Comunque, non si tratta di percentuali che devono sorprendere, perché, per esempio, ricordo che l’operazione di pompaggio dell’acqua che viene fatta di notte da tutti i produttori, comporta una perdita del 30% circa di energia elettrica.

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Adami: Di che tipo può essere l’accumulo? Lazzarin: L’accumulo può essere di tipo sensibile o latente. Quindi, non solo accumulo di ghiaccio, ma anche d’acqua, che trova frequenti sinergie, per esempio, con sistemi antincendio e possibilità di accumulare caldo. Infatti, non esiste solo l’accumulo di freddo, ma in alcuni casi, per esempio con l’impiego di pompe di calore elettriche, può essere utile anche accumulare caldo. Le motivazioni sono sempre economiche e legate al costo dell’energia. Inoltre, esistono addirittura macchine autosufficienti di produzione di caldo e di freddo con accumulo, che hanno il nome commerciale di Eco-Mini-Ice e hanno avuto un certo successo soprattutto nel mercato giapponese. L’apparecchio è dotato di un piccolo accumulo, 440 litri d’acqua, che consente di avere una potenza utile in riscaldamento e raffreddamento superiore del 30/40% di quella installata.

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Spazio alla discussione

quando vi siano dei picchi di potenza limitati nel tempo: uno dei casi tipici può essere quello dei ristoranti nei centri storici dove lo spazio per il gruppo frigorifero è generalmente limitato. Il picco di potenza è di due ore a mezzogiorno e due alla sera. Utilizzando l’accumulo è sufficiente installare un chiller molto più piccolo (e più silenzioso) che lavori ininterrottamente per circa 15 – 18 ore al giorno. Lazzarin: L’aspetto economico è un capitolo a parte, legato sia ai costi dell’impianto e di esercizio sia alle tariffe elettriche. Direi soprattutto alle tariffe elettriche, perché può cambiare radicalmente l’economicità dell’impianto cambiando la quota fissa rispetto alla quota variabile, la tariffa estiva rispetto all’invernale ecc.

Disposizione dell’accumulo a serbatoi multipli

E questo può dare dei grossi vantaggi sia nel momento in cui ci sono delle punte di domanda e sia dal punto di vista del contratto elettrico che si confronta con un impegno economico minore e nello stesso tempo permette un uso dell’energia di notte, su tariffazione multioraria.

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Adami: In quali condizioni impiantistiche il progettista può pensare di prendere in considerazione l’accumulo? A livello di potenza, di tipologia di impianto…? Lazzarin: Generalmente, quando si parla di accumulo di freddo si pensa a utenze di grandi dimensioni - alberghi, centri commerciali - che sono soggette a tariffe multiorarie. Proprio questa è una delle condizioni fondamentali per pensare all’accumulo. Inoltre, può essere utile dove l’impegno delle macchine frigorifere è consistente. Il progettista, una volta deciso per l’accumulo, deve riconsiderare l’intero impianto, perché uno dei vantaggi dell’accumulo di freddo è quello di poter produrre senza sovracosti la cosiddetta “aria gelida”. Si tratta di aria a una temperatura dell’ordine di 6°C che si ottiene nella fase di scarica di un accumulo di ghiaccio (l’acqua che alimenta le batterie è attorno ai 2°C). Quest’aria così fredda consente una riduzione ingente delle portate e quindi di tutti gli elementi collegati (canali, ventilatori). Gli stessi costi di movimentazione dell’aria possono diminuire in modo ragguardevole. Questi svantaggi potenziali non sono sfruttati negli impianti tradizionali dal momento che la produzione di aria gelida ha costi energetici più alti, che nel caso di accumulo di ghiaccio sono già imputati al sistema. Vio: Dividerei in due il problema: quando conviene economicamente e quando potrebbe essere adatto. Per prima cosa, va detto che non è assolutamente adatto laddove la curva del carico frigorifero richiesto dall’impianto sia piatta, ovvero costante e senza picchi, nell’arco di tutte le 24 ore (es. impianti per telefonia, CED, Internet Hotel ecc.). In questi casi non vi sono né variazioni di carico tali da giustificare l’accumulo frigorifero, né, tantomeno, ci sono ore con carico basso o nullo da utilizzare per produrre l’energia da utilizzare in seguito. Di contro, è estremamente conveniente

Adami: L’accumulo deve essere previsto in fase di progetto? Lazzarin: Non necessariamente. Sarebbe meglio, ma fare un “retrofitting” è sempre possibile anche se si perdono molti vantaggi come quelli delle canalizzazioni e delle potenze dei ventilatori. Infatti, qualora si volessero sfruttare i vantaggi dell’aria gelida la struttura dell’impianto (canali, ventilatori) e i distributori dell’aria dovrebbero già tenerne conto. Vio: Per esempio, un impianto a doppio canale è adattissimo a funzionare con aria gelida. Lazzarin: Nella letteratura scientifica dell’Ashrae è tipica l’analisi di impianti aria gelida con la valutazione non solo dal punto di vista del benessere, ma anche dal punto di vista economico, perché c’è veramente una riduzione drastica dei consumi elettrici dei ventilatori. E anche delle dimensioni dei canali, altro punto molto importante perché in caso di impianti che portano decine di migliaia di m3/h, la volumetria dei canali è importante per garantire con degli spazi occupati ragionevoli una rumorosità ridotta e per diminuire comunque i costi. Adami: Quali sono le tecniche per l’accumulo di ghiaccio? Lazzarin: Credo ci sia una premessa da fare. Perché accumulare ghiaccio e non acqua? Il ghiaccio si accumula perché si sfrutta il calore di diffusione o di solidificazione. Grosso modo, se abbiamo un accumulo in acqua sono chiesti circa 0,08 m3 per kwh di freddo prodotto, mentre in un accumulo di ghiaccio per accumulare la stessa capacità frigorifera è sufficiente circa 1/3 di questo valore. Per l’accumulo di ghiaccio, comunque, ci sono due tecniche principali: - Inviare dell’acqua gelida a contatto delle batterie dell’evaporatore. In questo modo sopra alla vasca dell’accumulo si forma uno strato di ghiaccio; quando lo spessore è sufficiente, basterà inviare un po’ di vapore alla batteria, in maniera che il ghiaccio si sciolga in superficie e cada nella vasca. A quel punto, il passaggio dell’acqua nella vasca consentirà di asportare il freddo prodotto. Lo spessore del ghiaccio non deve essere eccessivo, e nemmeno troppo sottile, perché altrimenti avremmo a ogni

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scente, oppure, a temperatura costante, una potenza decrescente nel tempo. È una scelta che deve fare il progettista. In questo caso, comunque, abbiamo un costo più alto, ma il valore più basso in assoluto del volume impiegato (0,02 m3 per kWh di freddo prodotto). Un ultimo accenno andrebbe fatto agli accumuli con cambiamento di fase di tipo diverso da quello del ghiaccio, cioè con soluzioni di sali eutettici: questi sistemi hanno degli svantaggi perché costano di più, ma anche dei vantaggi.

Disposizione dell’accumulo a membrana flessibile

momento il ciclo di caldo e di freddo. Questa tecnica in realtà non è molto utilizzata, ma, concettualmente, è la più semplice. - La tecnica più diffusa è quella di utilizzare direttamente un serpentino annegato nell’acqua in cui far circolare il refrigerante che consente la formazione di uno strato di ghiaccio all’esterno del serpentino (figura del serpentino) stesso, oppure, in alternativa, far circolare quella che si dice una salamoia (una miscela che ha un punto di congelamento molto basso), a una temperatura più bassa di quella di congelamento dell’acqua. Questo provoca la formazione di ghiaccio con il vantaggio che lo stesso tubo, facendo circolare un fluido, ripreleva il freddo prodotto. Anche in questo caso è fondamentale la scelta degli spessori massimi di ghiaccio da produrre. Adami: Esistono altri sistemi, come quello che utilizza delle grosse “biglie”? Lazzarin: Sì, è un altro sistema, dove anziché avere la vasca dell’acqua ci sono dei contenitori, che possono essere delle grosse biglie oppure di forma prismatica. Questi ultimi vengono riempiti sul posto perché hanno contenuti d’acqua di una decina di litri o anche più, mentre le biglie, di solito, vengono fornite già piene. Il vantaggio di questi sistemi, comunque più costosi, è quello di poter essere impilati con molta regolarità in una vasca in cui scorrerà una salamoia gelida a una temperatura compresa fra –6 e –3°C che provocherà il congelamento dell’acqua entro le biglie o i prismi. Successivamente in fase di scarica dell’acqua potrà venire raffreddata scorrendo fra i contenitori nella vasca. Un problema in questo caso è dato dalla velocità di asportazione del freddo. Mi spiego meglio. Quando intorno a una biglia, che all’interno è tutta ghiacciata, faccio circolare dell’acqua più calda, questa si raffredda e fa sciolgiere, mano a mano, il ghiaccio; però lo fa sciogliere in superficie, creando delle zone disuniformi di freddo. Posso scegliere di avere una potenza costante a temperatura cre-

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Adami: Si tratta di una specie di accumulo chimico? Lazzarin: In qualche modo sì, anche se la chimica c’entra solo in quanto il cambiamento di fase avviene a una temperatura di circa 8 gradi, almeno con i sali di maggior impiego. Questo fa sì che, per esempio in un retrofitting, sia più adatto questo sistema perché può usare le stesse macchine e gli stessi circuiti degli impianti tradizionali. In altri termini, le macchine frigorifere operano nello stesso campo di temperatura degli impianti tradizionali e anche i sistemi di distribuzione del freddo trovano gli stessi campi termici: l’accumulo è poco più di una semplice aggiunta a un impianto esistente. Vio: C’è da sottolineare una differenza fondamentale tra i sistemi a serpentino immerso e quelli con le biglie. Nei sistemi a serpentino immerso è l’acqua all’esterno a solidificarsi e sciogliersi. Ciò limita il contenuto di glicole alla sola parte circolante all’interno del serpentino. Le biglie, invece, vanno immerse completamente in un volume d’acqua glicolata molto superiore. Inoltre, nei sistemi a serpentino immerso lo scioglimento avviene sempre all’interno, consentendo una buona velocità di accumulo. Una cosa è molto importante: tutti gli accumuli possono essere sfruttati in modo diverso in funzione delle temperature di lavoro dell’impianto. Si accumula energia ed è logico che, a parità di volume, l’energia stivata è sempre la stessa. È la potenza a cambiare in funzione alla temperatura.

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Disposizione dell’accumulo con serbatoio singolo e stratificazione termica

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Spazio alla discussione

chiller produzione ghiaccio

accumulo di ghiaccio

Accumulo a raccolta di ghiaccio

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In fase di carica le cose cambiano in funzione delle ore a disposizione. A parità di volume, la carica può essere effettuata con acqua a –3°C, se le ore disponibili sono 10, a –7°C se le ore disponibili sono solamente 4. Analogamente, la potenza erogata dall’accumulo in fase di scarica dipende soprattutto dalla temperatura dell’acqua in ingresso all’accumulo stesso. Più alta è la temperatura, più elevata è la potenza fornita dall’accumulo. Per esempio, con acqua in ingresso a 15°C la potenza fornita dall’accumulo è superiore a quella erogata con acqua in ingresso a 5°C. Adami: Dal punto di vista della gestione, come funziona un impianto con accumulo? Lazzarin: Ci sono due possibilità: priorità di accumulo o priorità di chiller. Se decido per la priorità di chiller, quando ho una domanda si utilizza il chiller e quando il chiller dà più della domanda, carica l’accumulo. Quando invece la domanda è troppo elevata e il chiller non riesce ad accontentarla, l’accumulo viene scaricato. Questa è la gestione più semplice, ma sfrutta di meno l’accumulo. L’altra versione, quella a priorità di accumulo, invece, utilizza l’accumulo quando c’è necessità di freddo, facendo entrare in azione il chiller solo se l’accumulo non è sufficiente. Adami: Visto dalla parte dell’utente, dell’utilizzatore finale dell’impianto, che vantaggio c’è ad avere un sistema ad accumulo? Oltre ai vantaggi economici, ci sono complicazioni a livello di gestione quotidiana? Lazzarin: No, teoricamente no. È il progettista che deve prevedere un sistema a microprocessore “intelligente” (nella misura in cui viene programmato), che sa già come comportarsi nelle varie situazioni. Proprio in questo contesto c’è la scelta della priorità di accumulo o di chiller. Evidentemente sono due strategie che danno dei vantaggi molto diversi, legati in maniera preponderante alla struttura tariffaria. Vio: Il discorso delle tariffe è assolutamente fondamen-

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tale. Negli Usa, per esempio, nel 90% dei casi si applica la priorità sul chiller, perché là vige una struttura tariffaria che penalizza i picchi di potenza. Il motivo è molto semplice. Poniamo che io sia un distributore che compra energia da vari produttori per poi distribuirla ai clienti, avendo a disposizione una potenza costante di 1 MW. Se ogni cliente consumasse 10 kW, potrei avere 100 clienti; se, però, alcuni di loro avessero un consumo medio di 10 kWh e un picco di 100 kW, ecco che il numero dei miei clienti dovrebbe necessariamente diminuire, perché, altrimenti, io non sarei in grado di garantire la fornitura nei momenti più critici, soprattutto se i picchi sono contemporanei. È logico che, a questo punto, debba agevolare i clienti con consumo piatto e far pagare un prezzo maggiore a chi richieda invece lavori con picchi di potenza molto superiori al consumo medio. Lazzarin: Prima di entrare nello specifico del discorso sulla struttura tariffaria, credo che sia il caso di fare un piccolo passo indietro. Con l’accumulo di freddo viene diminuita sia la potenza impegnata sia quella delle macchine (che costano di più, ma hanno una potenza installata minore). Quindi può nascere un vantaggio anche sotto questo aspetto. Adami: La variabilità delle condizioni tariffarie influisce sullo scarso successo dell’accumulo in Italia? Lazzarin: L’accumulo di freddo in Italia ha avuto pochissimo riscontro, mentre negli Usa ci sono migliaia di applicazioni di taglia rilevante. Il problema è quello dell’attuale incertezza delle tariffe, aumentato dalla consapevolezza, confermata dall’andamento della domanda elettrica di quest’estate (tendenza ai picchi), che nell’arco di pochi anni queste cambieranno completamente. Vio: Secondo me, in Italia paghiamo le conseguenze di una politica energetica poco assennata e per nulla lungimirante. Ciò non penalizza solo l’accumulo di ghiaccio, ma anche, per esempio, la cogenerazione o il condizionamento a gas. La tariffa elettrica è importante, ma ancora più importante è la sua stabilità. Se un imprenditore decide di fare un investimento, dopo aver accettato un tempo di payback per esempio di 5 anni, non può assolutamente sopportare che dopo due anni le tariffe vengano completamente cambiate, sconvolgendo del tutto le sue previsioni.

Forme caratteristiche di contenitori di ghiaccio

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FASE DI CARICA

fluido freddo

FASE DI SCARICA

fluido caldo

ghiaccio

Formazione e scioglimento contenitori sferici

del

ghiaccio

in

Non dico che la tariffa debba rimanere sempre la stessa, è giusto che vari in funzione del prezzo del petrolio, ma la struttura tariffaria invece sì, non deve mutare. In Italia paghiamo proprio questa incertezza: negli ultimi tre anni la struttura è cambiata tre volte. Sarebbe necessaria una gestione “intelligente” dell’energia elettrica, puntando anche sulle possibili “alternative”, come la cogenerazione, che invece Enel ha sempre combattuto. Lazzarin: Un altro problema, che forse non è proprio “in tema”, è quello dell’obsolescenza del parco elettrico italiano, per una scelta storica dell’Enel. Questa è la ragione per cui in Italia le tariffe sono maggiori dal 60 al 100% rispetto al resto d’Europa. A fronte di tecnologie moderne di uso del gas, che comportano rendimenti superiori al 55%, continuiamo a far funzionare le centrali al 40%. Le centrali a gas che non funzionano a ciclo combinato andrebbero chiuse e ristrutturate. Il problema di fondo è che la progettazione tariffaria nasce da “problemi di cassa”, non da politiche energetiche serie. Non è una tariffa finalizzata a scelte strategiche, come, per esempio, avviene in Olanda. Adami: Ma la tecnologia dell’accumulo, slegandola dal discorso tariffario, è conveniente o no? Lazzarin: Dal punto di vista economico, se non c’è una tariffa che possa incentivarla - perché, per esempio, penalizza i consumi nelle ore diurne, oppure favorisce i consumi nelle ore notturne - no. Vio: Potrebbe essere utile in casi particolari dove ci sono problemi di spazio. Per esempio, nei ristoranti di un centro storico di una grande città, dove spesso non c’è spazio per una macchina da 200 kW e bisogna quindi utilizzarne una di potenza e dimensioni minori, unendola all’accumulo. Oppure, considerato che sopra i 500 kW di impegno si deve passare in fascia multioraria, potrebbe essere utile per un’utenza che lavori solo di giorno. Faccio un esempio concreto: se un’azienda ha bisogno di 400 kW di potenza elettrica per la propria produzione, se l’impianto di condizionamento ne richiede altri 150 kW, il contratto passa in tariffa multioraria. Ciò significa che nei giorni feriali invernali, specialmente nelle ore di massima punta (fascia F1 tra le 9 e le 11 e tra le 17 e 19), l’energia elettrica costa molto di più di quella pagata preceden-

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temente, ovvero con un impegno di potenza inferiore a 500 kW. E si parla di tutta l’energia elettrica, quella per i computer, per le luci, non solo per l’impianto di condizionamento. Allora può essere conveniente installare un chiller più piccolo, con un accumulo in ghiaccio, rimanendo al di sotto dei 500 kW di potenza massima impegnata. Ho già visto molti casi simili. Lazzarin: Va chiarito un altro aspetto legato alla tariffa, vale a dire quello della ripartizione della tariffa multioraria nei due periodi dell’anno, estivo e invernale. Un criterio di dimensionamento potrebbe essere quello che consente di superare con l’accumulo le 3,5 ore che nel periodo estivo costituiscono la fascia di alto carico. Questa scelta può dare un apprezzabile risparmio negli oneri fissi di impegno di potenza. Tuttavia se nella località considerata ci sono delle giornate particolarmente calde anche nel mese di ottobre (cosa tutt’altro che rara nell’Italia meridionale) un accumulo del genere potrebbe sopperire alle ore di punta ma non a quelle di alto carico che si estendono attualmente per 6 ore consecutive: in tal caso verrebbero vanificati gran parte dei risparmi sugli oneri fissi di impegno di potenza, a meno di non dimensionare l’accumulo assai più generosamente, in realtà per soddisfare le sole esigenze di un periodo piuttosto breve di giornate soleggiate autunnali. Adami: Perché in Italia si usa poco l’accumulo? Non viene spinto dalle aziende, i progettisti non lo propongono, i clienti non lo scelgono? Vio: Ripeto, per me le tariffe sono antistoriche, perché in estate l’energia costa poco rispetto all’inverno. O meglio, l’impegno costa poco. In futuro, bisognerà affrontare il discorso più localmente, perché se si va verso una liberalizzazione dell’energia, non è detto che le tariffe saranno le stesse su tutto il territorio nazionale: Milano ad agosto non avrà mai il problema energetico perché tutti gli impianti sono chiusi. Il problema sarà Milano Marittima in agosto. Oppure, caso opposto, in una località di montagna, non appena chiudono gli impianti sciistici l’energia sarà in esubero. Ci sarà quindi anche un problema di dimensionamento delle reti locali. Lazzarin: Se decollerà la borsa elettrica ci sarà un ampliamento del mercato dei “clienti idonei”, ed è prevedibile che ci saranno tariffe differenziate in funzione delle strozzature della rete elettrica e dell’autosufficienza delle singole zone. Vio: Negli Usa sono gli stessi fornitori di energia che danno dei benefici a chi utilizza un impianto con accumulo perché si tratta di clienti parzialmente “interrompibili”.

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Adami: Per concludere, quali sono le applicazioni principali in Italia? Vio: Per esempio, un sistema ad espansione diretta dell’Alitalia all’EUR, la sedi Rai di Saxa Rubra e Milano, il Teatro Carlo Felice a Genova.

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Impianti

Ruggero Laria

Acqua “a norma” Il trattamento dell’acqua negli impianti di climatizzazione

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La norma UNI 8884 si occupa del trattamento dell’acqua negli impianti di raffreddamento e umidificazione. Si tratta di una norma complessa, soprattutto perché si occupa di una vastissima tipologia di impianti e quindi deve tener conto delle situazioni più disparate. L’autore mette in evidenza i punti che ritiene più oscuri e di difficile interpretazione, auspicando una sollecita rivisitazione da parte del legislatore.

el lavoro del termotecnico e dell’installatore, è nota l’importanza che riveste l’acqua, che deve avere caratteristiche idonee; sottovalutare, o peggio ignorare, questo fatto può portare a risultati catastrofici a danno degli impianti, del benessere delle persone e del portafogli. Le proprietà di cui bisogna tener conto sono quelle fisiche, come per esempio la viscosità o il calore specifico, che sono praticamente uguali per tutta l’acqua dolce e quindi ormai standardizzate nei calcoli, quelle chimico-fisiche, chimiche e biologiche che, invece, cambiano per ogni acqua e ogni impianto e, quindi, fanno variare tutti gli equilibri chimici e le problematiche di proliferazione e di assuefazione ai biocidi che rendono difficile il controllo dello sviluppo biologico.

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Gli impianti di climatizzazione Una conferma dell’importanza del fatto che l’acqua debba avere caratteristiche idonee si ha negli impianti di climatizzazione, ove il prezioso elemento svolge molti ruoli, che vanno da quello di umidificare l’aria (per mantenere le condizioni termo-igrometriche ideali per le persone) a quello di fluido termovettore per il riscaldamento o il raffreddamento di scambiatori di calore o di ambienti, fino ad arrivare alle torri o ai condensatori evaporativi,

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dove si sfrutta, per raffreddare, il suo elevato calore latente di evaporazione. A una tale varietà di impieghi corrisponde, naturalmente, un gruppo ancora maggiore di tipologie di macchine e di situazioni e, di conseguenza, di caratteristiche ideali dell’acqua, diverse di caso in caso secondo l’utilizzo, le temperature e i materiali che costituiscono l’impianto. Se l’acqua non ha queste caratteristiche crea danni o problemi che, solo a titolo d’esempio, possono andare dalle incrostazioni calcaree su tubi e scambiatori di calore, alle corrosioni, alle crescite biologiche incontrollate, allo sviluppo di batteri patogeni, con inevitabili conseguenze per gli impianti o la salute delle persone.

Le norme UNI 8065 e UNI 8884 Il trattamento dell’acqua negli impianti di climatizzazione è suddiviso tra le norme UNI 8065 e UNI 8884, la prima per gli impianti di riscaldamento ad acqua calda e la seconda per quelli di raffreddamento e umidificazione. La UNI 8065 è piuttosto snella e facile da capire e applicare, per cui riserveremo la nostra attenzione alla UNI 8884, che è certamente più complessa - anche perché copre una tipologia di impianti vastissima e quindi deve tener conto delle situazioni più disparate per fornire una guida utile in un campo difficile e tortuoso - e, per certi versi, non del tut-

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Tabella 1 -

Caratteristiche dell’acqua di alimento

Impianti di raffreddamento senza recupero Aspetto

possibilmente limpido e incolore. Sostanze indisciolte, possibilmente assenti

pH

> 7(1)

Conduttività (µS/cm)

3000

STD (mg/l a 180°C) Durezza totale (mg/l CaCO3)

2000 (2)

1000 per alcalinità totale tendente a zero (in presenza di alcalinità correlare i parametri durezza temporanea, durezza calcica o alcalinità al valore più restrittivo)

Durezza temporanea (mg/l CaCO3)(2)

350, qualora la durezza calcica sia uguale o maggiore di 350

Durezza calcica (mg/l CaCO3)(2)

600 in generale, 350 se l’alcalinità è uguale o maggiore di 350

Alcalinità totale (mg/l CaCO3)

450

Cloruri (mg/l Cl)

1000(3)

Silice (mg/l SiO2)

60

Ferro (mg/l Fe)

1,5(4)

Ferro + Manganese (mg/l Fe + Mn)

1,5(4)

Sostanze organiche (mg/l O2)

da definire in base al tipo di inquinamento organico ed alle caratteristiche del circuito

Gas disciolti(1) (mg/l come tali)

H2S assente ammoniaca, idrocarburi: tracce ossigeno altri gas: entro limiti di solubilità

Estraibili in etere (grassi e oli) (mg/l come tali)

assenti

(1)

Anche con pH neutri o alcalini si possono avere fenomeni di corrosioni dovuti per lo più a gas disciolti, in particolare alla CO2 e al H2S che sono i più comuni (corrosione acida). Per la CO2 l’indice di saturazione o di stabilità possono dare una indicazione attendibile circa la potenziale aggressività dell’acqua. (2) Limiti validi per temperature di parete non maggiore di 60°C. (3) Taluni metalli o leghe metalliche sovente impiegati in circuiti idraulici possono richiedere concentrazioni saline nettamente minori. (4) Concentrazioni maggiori richiedono un trattamento di deferrizzazione e/o demanganizzazione.

to familiare ai progettisti termotecnici e agli installatori. In questo senso la norma ha indubbi meriti, perché affronta per la prima volta in maniera coerente e unitaria questo settore, dividendo gli impianti per gruppi omologhi secondo la logica del trattamento dell’acqua. In questo modo vengono dati limiti uguali in tutte le situazioni in cui l’acqua è in condizioni assimilabili e, da questo punto di vista (benché sia stata scritta tra il 1980 e 1983) è ancora sufficientemente attuale. Purtroppo altri punti sono invece divenuti insoddisfacenti, o sono così complessi che possono essere interpretati solo da chi sia veramente esperto nel trattamento dell’acqua, creando, però, un’inevitabile confusione in progettisti termotecnici e installatori, tanto che sarebbe opportuno metterne in cantiere una revisione. Malauguratamente, per quanto riguarda le leggi stiamo vivendo un periodo particolare legato all’emanazione delle norme armonizzate europee del CEN, che, se da un lato ha posto in risalto l’importanza delle norme tecniche - troppo spesso sottovalutate da buona parte dell’industria nazionale - contemporaneamente ha sottratto energie a una struttura normativa già debole; quindi, è poco realistico attendersi una revisione in sede nazionale, mentre in sede europea vi sono i tempi lunghissimi e i compromessi tecnici che caratterizzano in questa fase i lavori del CEN.

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cda 37

Per questi motivi, pensiamo possa essere utile una rivisitazione dei principali parametri della norma con l’obiettivo di integrarne i punti deboli e chiarirne quelli oscuri o di difficile interpretazione. Microrganismi patogeni e non patogeni Questo è forse il punto più debole della norma, in quanto il tema è trattato con una marginalità che rasenta la completa omissione. Basti dire che non viene mai citata la parola Legionella e che negli impianti di raffreddamento si parla di crescite biologiche esclusivamente come problema di formazione di depositi e causa di corrosione, ignorando completamente l’aspetto sanitario del problema, che invece nelle torri evaporative è tutt’altro che trascurabile. Ma le cose vanno anche peggio nel campo delle umidificazioni, ove si prescrive genericamente una non meglio definita “assenza dei microrganismi patogeni”, senza fare minimamente cenno né alla Legionella né agli altri patogeni che generano problemi negli ambienti climatizzati e senza neppure citare la problematica dei pacchi evaporanti, che da questo punto di vista sono estremamente critici. Infine, con negligenza colpevole, viene citata una lunga serie di biocidi, senza precisare che questi si possono utilizzare nei circuiti raffreddamento ma non in quelli di umidificazione, ove le disinfezioni si fanno a impianto spento, per-

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Impianti

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ché nessun prodotto è autorizzato ai sensi della legislazione italiana vigente e l’entrata in vigore della legge sui biocidi, che impone la registrazione di questi composti in apposite liste al Ministero della Salute, non fa certo presagire una maggiore permissività (né valgono le autorizzazioni FDA, EPA o simili, dichiarate spesso dai venditori ma prive di validità in Italia e in UE). Il problema degli sviluppi biologici è, purtroppo, assai complesso e se per le torri evaporative montate in zone isolate o per i circuiti chiusi di raffreddamento il dettato della norma è sufficiente, la cosa si complica subito quando le torri evaporative sono posizionate vicino alle zone frequentate dalle persone o nelle vicinanze delle prese d’aria di rinnovo, perché uno sviluppo di patogeni (tra cui la Legionella) nell’acqua del circuito può facilmente essere causa di problemi sanitari anche gravi. A maggior ragione il problema è critico negli impianti di umidificazione, ove il rischio sanitario è esaltato dall’impossibilità di usare biocidi durante il normale funzionamento degli impianti, per evitare che vengano distribuiti nell’ambiente con l’aria di rinnovo, provocando, a loro volta, rischi sanitari non trascurabili e non rispettando la legge. Per questo motivo non è possibile affrontare qui questo tema troppo ampio, che richiede una norma specifica, ma è giusto sottolineare che la lotta ai patogeni, oltre che con prodotti chimici, deve essere fatta con procedure di intervento rigorose. I disinfettanti e i biocidi di ogni genere, infatti, anche se ottimi, non possono eliminare tutti i batteri presenti nell’impianto né tanto meno impedire che altri vi rientrino. L’unico intervento efficace, quindi, è la disinfezione periodica, condotta con modalità atte a tutelare anche la salute dei manutentori, oltre che quella ra nelle aree climatizzate.

MOBILETTO

MOBILETTO

MOBILETTO

ENTRATA ACQUA DI REINTEGRO

FILTRO

ADDOLCITORE (per durezze > 15°fr)

CHEM R44 (Per impianti medi e piccoli)

Figura 1 - Il trattamento dell’acqua di riempimento e reintegro degli impianti di riscaldamento ad acqua calda e di quelli di raffrescamento a mobiletti è molto semplice: consiste nell’addolcimento se la durezza supera i 15°fr e nell’aggiunta di un buon prodotto anti-incrostante, anticorrosivo e biocida. Negli impianti più importanti è utile spesso una buona filtrazione sul ricircolo

APPARECCHI UTILIZZATORI

ENTRATA ACQUA

ALLO SCARICO

SERBATOIO DI ACCUMULO

FILTRO

POMPA DOSATRICE POMPA DOSATRICE BIOCIDA CHEM P13 CHEM P14 KORROMIND KORROMIND CONCENTRATO

Figura 2 - Nei circuiti di raffreddamento aperti, anche in quelli di maggiori dimensioni, di norma bastano una filtrazione e il dosaggio di un buon anti-incrostante e, se si presentano sviluppi biologici, un buon biocida. Solo nel caso di temperature di parete elevate è necessario studiare bene il problema con esperti del trattamento dell’acqua.

UTILIZZI

ENTRATA ACQUA DI REINTEGRO TIMER

ADDOLCITORE

SERBATOIO

SERBATOIO

POMPA DOSATRICE CHEM RC53

POMPA DOSATRICE CHEM C24

FILTRO

Figura 3 - Quando gli impianti di raffreddamento hanno vasche o serbatoi a contatto con l’aria, si possono creare notevoli problemi di incrostazione, corrosione e depositi. Quindi, se l’acqua è dura è importante addolcirla e, in ogni caso, aggiungere un buon prodotto ad azione combinata anti-incrostante, anticorrosiva e antideposito, nonché un biocida. Molto spesso è preziosa una filtrazione sul ricircolo che impedisce l’accumulo di sostanze solide e ammassi biologici.

di chi vive e lavo-

pH Praticamente in tutti i tipi di impianto la norma prescrive un pH maggiore di 7 (7,2 per le torri evaporative), che

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POMPA DOSATRICE CHEM R44 (PER IMPIANTI >1000-1500 KW)

è troppo basso per il ferro ma, salvo che nell’umidificazione diabatica, non dà mai un pH massimo, mentre l’alluminio e le leghe leggere, assai utilizzate in questi impianti, si corrodono a pH superiore a 8 e la nota che dice che il pH non deve essere corrosivo sui materiali è decisamente troppo generica.

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MISURATORE DI PORTATA LANCIAIMPULSI

ENTRATA ACQUA FILTRO

TORRE EVAPORATIVA UTILIZZI

TIMER CELLA

ADDOLCITORE

POMPA DOSATRICE CHEM R43

POMPA DOSATRICE CHEM RT50 RC53 RT55 RT54

SISTEMA DI SPURGO AUTOMATICO CULLIGAN

FILTRO

Figura 4 - Un buon trattamento dell’acqua per un circuito di torre evaporativa deve prevedere un impianto di addolcimento e uno spurgo automatico per risparmiare acqua e condizionanti chimici, un prodotto ad azione combinata anti-incrostante, anticorrosiva e antideposito, dosato in proporzione al reintegro, nonché un biocida dosato due-tre volte la settimana con un comando temporizzato.

direzione di flusso dell’aria

ENTRATA ACQUA

VASCA DI ALIMENTO

OSMOSI INVERSA

STERILIZZATORE U.V.

CONTENITORE + POMPA DOSATRICE KORROMIND

suggerisce di viaggiare entro i limiti di solubilità, cosa che è lapalissiana ma ben difficilmente realizzabile nella pratica, visto che sarebbe necessario controllare la composizione dell’acqua in rapporto alla solubilità dei singoli sali. Escludendo, quindi, i casi particolari, da studiare con esperti, i limiti di STD devono essere intorno ai 1.500 mg/l (circa 2000 – 2500 µS/cm) per i circuiti chiusi e senza recupero e ai 2.000 (circa 3000 µS/cm) per le torri evaporative; mentre per l’umidificazione di tutti i tipi l’ideale è un’acqua a bassissimo contenuto salino, resa oggi facilmente disponibile dagli impianti a osmosi inversa, che ai tempi in cui la norma fu scritta erano molto costosi e poco affidabili. Comunque, per dare valori numerici, nell’acqua di umidificazione non si dovrebbe mai superare una salinità di 100-150 mg/l e questo valore deve essere ulteriormente abbassato a 20-30 mg/l per gli impianti adiabatici.

CONTENITORE + POMPA DOSATRICE IO CHEM M24

Durezza e alcalinità Questa e la parte più difficile da Figura 5 - Negli impianti di umidificazione di ogni tipo l’ideale è capire di tutta la norma e anche utilizzare acqua priva di sali, come quella osmotizzata, e, poi, dosare un anticorrosivo per acqua potabile. Il dosaggio di disinfettante (M un esperto deve fare un notevole sfor24) si utilizza solo in fase di disinfezione periodica, fermando zo interpretativo per comprendere tassativamente il flusso d’aria, perché nessun biocida è autorizzato in cosa volessero dire gli estensori nei Italia per queste impiego. Negli impianti più critici, per esempio nei prospetti VII e VIII, rispettivamente reparti di trapianti d’organo, si inserisce anche, per cautela, una per i circuiti aperti e l’acqua di tordisinfezione a raggi UV. re, che consentono, apparentemente, valori elevati per alcuni Per questo parametro quindi è bene mantenere un pH inparametri, come la durezza di 200°fr (2000 mg/l CaCO3) torno a 9, salvo se c’è alluminio, quando è ideale un pH di nelle torri evaporative. compromesso tra 7,6 e 8. Questo apparente paradosso nasce dal fatto che la norma tenta di sintetizzare in tabella le indicazioni degli indici di Conduttività e STD Langelier e Ryznar, e di conseguenza ammette durezze eleQuesti parametri misurano entrambi la salinità e siccome vatissime in assenza d’alcalinità, quando il calcare non può più questa è elevata più le corrosioni sono rapide, i valoformarsi perché non ci sono bicarbonati. Questa, però, è ri previsti dalla norma sono troppo alti. pura teoria, perché nella realtà quando c’è durezza c’è anPer esempio, per le torri evaporative è prevista una conche alcalinità e quindi è giusto porre un limite per la duduttività limite di 5.000 µS/cm, ammissibile solo nel carezza temporanea a 35°fr (che normalmente corrispondono so di impianti realizzati con materiali particolarmente a circa 38-40°fr di durezza totale) valido per tutti circuiresistenti alle corrosioni. ti di raffreddamento. Nelle umidificazioni, invece, si deAncora peggiore è la situazione nelle umidificazioni adiave usare acqua osmotizzata o, comunque, a bassissimo conbatiche, ove una conduttività di 3.000 µS/cm è decisamente tenuto salino e con durezza prossima allo zero. troppo alta e causa corrosioni e trascinamenti di gocce d’acAnche per quanto riguarda l’alcalinità, il limite di 450 qua, con problemi che non interessano solo le camere mg/l come CaCO3 per i circuiti senza recupero è troppo basd’umidificazione ma anche le canalizzazioni di distribuzione so, in quanto con un buon anti-incrostante si può trandell’aria. quillamente arrivare intorno ai 550 ppm e se l’acqua è comAnche negli impianti di umidificazione per evaporazione si pletamente addolcita il limite non ha ragion d’essere, sia

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Impianti

Tabella 2 -

Caratteristiche delle acque di ricircolo

Impianti di raffreddamento a recupero parziale Aspetto

possibilmente limpido e incolore, assenza di sabbia e altre sostanze grossolane. Solidi sospesi da valutare in base all'origine e comunque minori di 25 mg/l

pH

> 7,2(1)

Conduttività (µS/cm)

5000

STD (mg/l a 180°C) Durezza totale (mg/l CaCO3)

cda 40

3000 (2)

2000 per alcalinità totale tendente a zero (in presenza di alcalinità correlare i parametri durezza calcica o alcalinità al valore più restrittivo)

Durezza temporanea (mg/l CaCO3)(2)

1500 per alcalinità totale tende a 0(2) 150 per il valore limite di alcalinità(2)

Alcalinità totale (mg/l CaCO3)

600 con solo trattamento interno(5) 1000 previo trattamento esterno

Cloruri (mg/l Cl)

1000(3)

Silice (mg/l SiO2)

125 (più in generale il limite max. è quello che in accordo con il contenuto di magnesio non supera il prodotto di solubilità del silicato di magnesio)

Ferro + Manganese (mg/l Fe + Mn)

2,5(4)

Sostanze organiche (mg/l O2)

da stabilire in base al tipo di inquinamento organico e alle caratteristiche del circuito.

Gas disciolti (mg/l come tali)

acido solfidrico e metano: possibilmente assenti anidride carbonica: concentrazioni elevate possono richiede idoneo trattamento ossigeno: entro i normali limiti di saturazione ammoniaca: assente nel caso di presenza di componenti in rame

Estraibili in etere (grassi e oli) (mg/l come tali)

possibilmente assenti

(1)

In ogni caso il pH in rapporto ai materiali costruttivi del circuito non deve risultare corrosivo e/o aggressivo. Limiti validi per temperature di parete non maggiori di 60°C. (3) Taluni metalli o leghe metalliche possono richiedere concentrazioni saline nettamente minori. (4) Accertarsi comunque che il ferro non derivi da corrosioni. (5) In presenza dei valori massimi di durezza calcica l’alcalinità P non deve essere maggiore di circa il 20% dell’alcalinità totale. (2)

Tabella 3 -

Caratteristiche dell’acqua di reintegro-ricircolo

Impianti di raffreddamento a recupero totale Aspetto

limpido, incolore, inodore, assenza di solidi grossolani e sospesi

pH

> 7(1)

Conduttività (µS/cm)

2500

STD (mg/l a 180°C) Durezza totale (mg/l CaCO3)

1500 (2)

0-300(2)

Alcalinità totale (mg/l CaCO3)

50-1000(2)

Cloruri (mg/l Cl)

200(3)

Silice (mg/l SiO2)

60(4)

Ferro + Manganese (mg/l Fe + Mn)

1(5)

Sostanze organiche (mg/l O2)

possibilmente assenti e comunque da stabilire in base al tipo di inquinamento organico e alle caratteristiche del circuito

Gas disciolti(1) (mg/l come tali)

H2S e CH4 assenti CO2 e O2: da valutare in rapporto alle caratteristiche del circuito. NH3: assente nel caso di presenza di componenti in rame(4)

Estraibili in etere (mg/l come tali)

assenti

(1)

In ogni caso il pH non deve risultare corrosivo e/o aggressivo in rapporto ai materiali costruttivi del circuito. (2) Da valutare comunque in rapporto al tipo di trattamento. (3) Taluni metalli o leghe metalliche possono richiedere concentrazioni saline nettamente minori. (4) Valore riferito all’acqua naturale tal quale. (5) Accertarsi comunque che il ferro non derivi da corrosione.

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Tabella 4 -

Caratteristiche delle acque di ricircolo degli impianti di umidificazione adiabatica

Impianti di umidificazione adiabatica Aspetto

limpido, incolore, inodore, insapore – assenza di solidi sospesi e grossolani

Parametri microbiologici

assenza di organismi patogeni

pH

> 7(1)

Conduttività (µS/cm)

3000

STD (mg/l a 180°C)

2000

Durezza totale (mg/l CaCO3)

400

Durezza temporanea (mg/l CaCO3)

250

Durezza calcica (mg/l CaCO3)

non significativa

Alcalinità totale (mg/l CaCO3)

300

Cloruri (mg/l Cl)

500(2)

Silice (mg/l SiO2)

50

Ferro + Manganese (mg/l Fe + Mn)

0,5

Sostanze organiche (mg/l O2)

da definire in base al tipo di inquinamento organico e alle caratteristiche del circuito.

Gas disciolti (mg/l come tali)

H2S + NH3 + CH4: assenti CO2 + O2: senza limiti(1)

(1)

In ogni caso il pH e i gas disciolti non devono essere causa di corrosioni o essere aggressivi in rapporto ai materiali costruttivi del circuito. (2) Taluni metalli o leghe metalliche possono richiedere concentrazioni saline nettamente minori. Nota – L’acqua in ricircolo non deve, in ogni caso, contenere sostanze pregiudizievoli alla salute dell’organismo umano.

per questi circuiti sia per le torri evaporative e per i circuiti chiusi, perché se la durezza è assente non può certo precipitare. Per le umidificazioni, invece, vale sempre la regola che l’ideale è l’acqua priva di sali; se l’acqua ne contiene, questi creeranno comunque dei problemi. Infine, nelle tabelle manca un riferimento esplicito all’uso di prodotti chimici anti-incrostanti e anticorrosivi, che sono invece indispensabili per sostenere i limiti parametrici.

Alcune note finali Per concludere, c’è ancora un punto che la norma trascura, nonostante la sua importanza basilare: lo spurgo, che è fondamentale, in particolare, nelle torri evaporative, ma talvolta è importante anche nei circuiti a recupero totale, quando vi siano perdite sensibili per evaporazione. È ben noto, infatti, che nel vapor d’acqua c’è una quantità di sali trascurabile e, quindi, quei sali che l’acqua conteneva prima di evaporare vanno a condensarsi nell’impianto; nel tempo, se non si provvede, superano la concentrazione di saturazione e precipitano, formando depositi più o meno coerenti. Ovviamente i primi a precipitare sono i sali meno solubili, come il carbonato di calcio, ma quando la concentrazione raggiunge valori molto elevati precipitano anche i sali normalmente considerati molto solubili. Contemporaneamente, l’aumento di concentrazione fa salire la conducibilità dell’acqua e, di conseguenza, favorisce in modo rilevante tutti i fenomeni corrosivi. Per questo motivo è fondamentale lo spurgo, che consiste

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nello scaricare dall’impianto l’acqua a elevata concentrazione salina, sostituendola con quella di reintegro assai più povera di sali. Si tratta di una soluzione piuttosto semplice, ma che entra in conflitto con l’esigenza di risparmiare acqua, che ha condizionato l’acquisto della torre evaporativa (per i circuiti a recupero totale normalmente il problema non è altrettanto grave). A questo punto, visto che lo spurgo è assolutamente necessario, si deve trovare un buon compromesso tra il valore di salinità che non provoca problemi e l’esigenza di risparmiare acqua; il modo più semplice è quello di montare uno spurgo automatico che, lavorando in base alla conducibilità dell’acqua in circolo, rispetta automaticamente i valori che abbiamo già citato nel paragrafo relativo alla conducibilità e consente di rispettare anche il valore limite della durezza. Nello stesso tempo, si ricorre spesso al trattamento dei parametri più critici, in particolare con l’addolcimento, che consente di ridurre lo spurgo del 75-80% e talvolta la decarbonatazione, la demineralizzazione o l’osmosi, che consentono risparmi ancora maggiori. Infine, è utile sapere che una buona filtrazione sul ricircolo degli impianti di raffreddamento di ogni tipo può favorirne il buon funzionamento, riducendo drasticamente la formazione di fanghi e migliorando l’efficacia dei biocidi, con i conseguenti vantaggi per le rese termiche e la protezione degli impianti dalle corrosioni.

cda 41

Dott. Ruggero Laria Fonte immagini: Culligan italiana Spa

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Impianti

Andrea D’Ascanio, Renato Lazzarin

Climatizzazione estiva con deumidificazione chimica Risultati sperimentali in un impianto innovativo

cda 44

L’articolo riporta l’esito della sperimentazione effettuata su un innovativo sistema di climatizzazione per un edificio scolastico basato sulla deumidificazione chimica. L’impianto, nel funzionamento in regime estivo, deumidifica l’aria ambiente in modo da controllare il carico latente (interno e esterno), con il vantaggio di ridurre la potenza frigorifera richiesta al gruppo frigo tradizionale, che deve soddisfare così il solo carico sensibile, e richiedendo come input energetico la potenza termica necessaria per la rigenerazione della soluzione igroscopica. Gli autori analizzano le prestazioni del sistema confrontandole con quelle ottenibili da impianti di deumidificazione tradizionale.

n un precedente articolo [D’Ascanio, Lazzarin 2003] si descriveva il comportamento invernale, valutato sperimentalmente, di un impianto di deumidificazione chimica realizzato presso un edificio scolastico a Vicenza. La figura 1 richiama nuovamente la rappresentazione schematica dell’edificio per poter identificare le varie zone, i cui carichi termici estivi di progetto sono elencati in tabella 1. Come si può notare, nelle zone A (Mensa) e B (Aula Magna) l’elevata densità di persone comporta un notevole carico latente da smaltire e un consistente fabbisogno energetico associato al ricambio d’aria. Si è quindi pensato di adottare una soluzione impiantistica che privilegi il risparmio energetico per la zona A e B prevedendo un impianto di climatizzazione “a tutta aria”

I

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D

E

B A

C N

Figura 1 - Rappresentazione schematica dell’edificio scolastico “Contrà Barche” a Vicenza

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Tabella 1 -

Carichi termici invernali ed estivi dell'edificio

UM Mensa

Zona A Aula Magna

Zona B Laboratori

Zona C Uffici

Zona D Aule

Zona E

Volume

m3

1.500

3.000

4.000

3.000

3.000

Persone

240

300

50

50

100

3

Portata di rinnovo

m /h

7.500

12.000

2.000

-

3.500

Carico sensibile estivo

kW

+35

+50

+40

+32

+37

Carico latente estivo

kW

+12

+15

+2,5

+2,5

+5

A tutta aria

A tutta aria

Ventilconvettori + aria primaria

Ventilconvettori

Ventilconvettori + aria primaria

Tipologia di impianto di climatizzazione

con due CTA dotate entrambe di torri di assorbimento in grado di deumidificare l’aria trattata mediante il contatto con una soluzione igroscopica H2O-LiBr. Si rimanda all’articolo precedente (Cda 10, pagg. 56-63) per un cenno ai principi di funzionamento della deumidificazione chimica, mentre di seguito si descrive lo schema di funzionamento dell’impianto nel ciclo estivo.

la portata di ricircolo viene trattata attraverso il passaggio nella torre di deumidificazione, uscendone così secca e leggermente riscaldata. Viene poi raffreddata dall’aria espulsa mediante lo scambiatore aria-aria, miscelata con l’aria di rinnovo e di ricircolo e infine raffreddata, per la sola quota sensibile, in una batteria di raffreddamento fino alle condizioni di immissione previste. Prima di entrare in torre la soluzione igroscopica viene raffreddata, in una batteria aria-soluzione, dall’aria espulsa (miscelata con una parte di aria esterna) opportunamente pre-raffreddata mediante un saturatore adiabatico. Il vapore prodotto dalla rigenerazione della soluzione viene condensato e il calore dissipato mediante torre evaporativa (fig. 3).

Schema di funzionamento estivo dell’impianto La figura 2 riporta uno schema semplificato dell’impianto funzionante in regime estivo. La peculiarità di tale impianto sta nel fatto che nel ciclo estivo una frazione del-

cda 45

CICLO ESTIVO

Zona B - AULA MAGNA

2400 m^3/h 28.2°C - 13.2 g/kg

8150 m^3/h 26.6°C - 9.9 g/kg

Bext

B5 11800 m^3/h 25.9°C - 10.8 g/kg

B4

2400 m^3/h

24.1°C - 13.5 g/kg

7000 m^3/h 28.2°C - 13.2 g/kg

8.3 kW SCAMB. ARIA/ARIA

B3

-5.1 kW

9.1 kW SCAMB. ARIA/SOL.

BATTERIA RAFFRED. SENSIBILE

4600 m^3/h 29.2°C 9.8 g/kg

21.9°C - 13.5 g/kg RINNOVO SATUR. ADIAB.

6300 m^3/h 27.2°C - 12.9 g/kg

17000 m^3/h

-8.4 kW lat. 19.9 kW sens. 8150 m^3/h

11800 m^3/h 21.0°C - 10.0 g/kg SCARICO ARIA RAFFR. 6300 m^3/h

RICIRCOLO 1.250 m^3/h

IMMISSIONE

29°C - 13.5 g/kg

TORRE

25.5°C - 12.4 g/kg

MANDATA SOLUZIONE

TRATTAMENTO

RITORNO SOLUZIONE

11000 m^3/h 25.5°C - 12.4 g/kg RIPRESA

B1 B1

= sonde di temperatura e umidità dell’aria

Figura 2 - Diagramma a blocchi della C.T.A. della zona B - Aula Magna nel ciclo estivo

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Impianti

CICLO ESTIVO CENTRALE di RIGENERAZIONE

TORRE EVAPORATIVA 19.6 kg/h VAPORE

78.5°C - 0.07 bar

PERDITE 4.4 kW

POMPA da VUOTO

47.6 kW 21.9 kW CONDENSATORE

CALDAIA a METANO ad acqua surriscaldata

RITORNO SOLUZIONE 43.2 kW RIGENERATORE

SCAMBIATORE SOL. / SOL. MANDATA SOLUZIONE

SCARICO CONDENSE

Analisi delle prestazioni dell’impianto

cda 46

n.11 dicembre 2003

Prestazioni nel ciclo estivo Si rimanda ancora allo scorso numero di Cda per quanto riguarda le premesse alla presentazione dei risultati sperimentali. In questo articolo si riportano i risultati ottenuti nel periodo di funzionamento in regime estivo, durante il quale sono state eseguite diverse prove volte alla verifica del funzionamento del sistema di deumidificazione chimica, con l’obiettivo principale di ottenere un controllo del livello di umidità interna senza ricorrere alla tradizionale deumidificazione fino al punto di rugiada. In particolare, è stata indagata la capacità e la rapidità del sistema nel controllare il livello di umidità interna facendo fronte anche a picchi concentrati di carico latente interno (per esempio, nel momento dell’apertura della mensa, dove vengono contemporaneamente preparate le pietanze e si ha un forte afflusso di pubblico). In figura 4 si riportano, come esempio, i risultati di due giornate analoghe per condizioni esterne e di carico interno dove in solo una delle due (curve inferiori nel diagramma) è stato fatto funzionare l’impianto di deumidificazione chimica. Nel diagramma di figura 4 vengono rappresentate le umidità assolute in ambiente (Xambiente) e dopo il passaggio in torre (Xdopotorre); nelle 3 prove di deumidificazione svolte in successione si può notare che l’avvio del sistema comporta una rapida diminuzione dell’umidità dell’aria che attraversa la torre (curva rossa) e, dopo pochi minuti, anche dell’umidità ambiente (curva blu), che rientra in regime di controllo (10,5 g/kg), nonostante le interruzioni tra una prova e l’altra, dovute a problemi riscontrati nel funzionamento automatico del sistema. Tali problemi verranno analizzati più in dettaglio nel prossimo e conclusivo articolo. Come per il caso invernale, anche in regime estivo la concentrazione massima della soluzione è stata limitata al 50% (la concentrazione minima di progetto era del

Figura 3 - Diagramma a blocchi della centrale di rigenerazione della soluzione nel ciclo estivo

52%), per consentire un corretto funzionamento delle pompe. La deumidificazione media ottenuta nelle diverse prove, da 1,5 a 3 gv/kgas, è risultata quindi inferiore alle attese. Dal diagramma si nota inoltre che, nel caso di mancato funzionamento della torre impaccata (curve superiori), risulta difficile controllare l’umidità, salita fino a valori di oltre 14 gv/kgas: senza una batteria di post-riscaldamento nella CTA non si riesce infatti a deumidificare l’aria in maniera tradizionale se non a scapito del benessere degli utenti (in entrambe le giornate la temperatura ambiente è stata mantenuta a 25°C, limitando la temperatura di immissione dell’aria a 16-18°C, per non creare eccessivi disagi all’utenza. In tali condizioni la batteria tradizionale non era in grado di deumidificare l’aria immessa). Nel grafico di figura 5 si vuole sottolineare come possa essere notevolmente ridotto il carico frigorifero gravante sulla batteria di raffrescamento tradizionale (e quindi sull’assorbimento elettrico del gruppo frigorifero tradizionale), una volta che il carico latente viene smaltito mediante la deumidificazione chimica. Nel diagramma si passa infatti, in una giornata di prova caratterizzata da un elevato carico latente rispetto a quello sensibile, da un carico frigorifero complessivo medio di circa 14 kW a uno di quasi 4 kW (vero carico sensibile residuo): gli oltre 10 kW latenti sono infatti stati smaltiti facendo funzionare la torre di deumidificazione. Il dimensionamento del gruppo frigo tradizionale (e quindi anche l’impegno di potenza elettrica) può quindi essere fatto tenendo conto del solo carico sensibile, che per il sistema studiato, era meno rilevante del carico latente. È stato infine effettuato un confronto con un modello di simulazione del comportamento delle torri di assorbimento (fig. 6). Dal diagramma si vede che anche in regime estivo il modello segue fedelmente l’andamento delle curve sperimentali con uno scostamento (sempre in eccesso) di circa 1 gv/kgas, che può ritenersi accettabile per

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VARIAZIONI DI UMIDITÀ AMBIENTE (Mensa - regime estivo) 16,0 Xambiente senza deumidificazione

Concentrazione soluzione: 50%

15,0

Xdopotorre senza deumidificazione Xambiente con deumidificazione

14,0

Umidità assoluta [g/kg]

Xdopotorre con deumidificazione 13,0

12,0

Deumidificazione media: 2,5 g/kg

11,0

10,0

9,0

16.19

16.04

15.50

15.36

15.21

15.07

14.52

14.38

14.24

14.09

13.55

3ª prova 13.40

13.26

13.12

12.57

12.43

2ª prova 12.28

12.14

12.00

11.31

11.16

11.02

10.48

10.33

10.19

9.50

10.04

9.36

9.21

11.45

1ª prova

8,0 9.07

Figura 4 - Variazioni dell’umidità ambientale in funzione della deumidificazione realizzata in torre

Ora campionamento segnale (hh:mm)

le condizioni reali di funzionamento dell’impianto e il margine di errore previsto nelle misure sperimentali.

la suddivisione del fabbisogno di raffrescamento (latente e sensibile). Dalla figura 7 si può notare che l’energia fornita dal combustibile (derivante da una potenza media di circa 49 kW) viene solo in parte utilizzata nella torre di assorbimento (17 kW, circa il 35%) per ottenere la deumidificazione richiesta, mentre il resto dell’energia termica, non essendoci altri impieghi termici nel periodo estivo, viene dissipato nella batteria di raffreddamento della soluzione (circa il 29%) e in torre evaporativa (per il raffreddamento del condensatore) per quasi il 26%. Questa energia dissipata (disponibile a livelli di temperatura di circa 50°C) potrebbe essere riutilizzata in applicazioni che richiedono energia termica anche in estate, come per esempio impianti natatori, complessi ospedalieri, mense (dove anche d’estate i fabbisogni termici sono considerevoli e la produzione di calore latente è elevata) [Lazzarin et al., 1997]. In questo modo si migliorerebbero i rendimenti complessivi del sistema.

Bilancio energetico nel ciclo estivo Il bilancio riguarda periodi di prova di lunghezza sufficiente per minimizzare gli effetti del funzionamento discontinuo del sistema e dello sfasamento temporale tra deumidificazione e rigenerazione. I valori riportati nelle figure 7 e 8 sono quindi da intendere come valori medi dell’intero periodo di prova considerato. I risultati riportati possono variare in funzione del carico latente e sensibile richiesto; in questa sede si riferiscono i risultati di un tipico caso in cui il carico latente è significativo (per effetto soprattutto dei carichi interni) nella zona B – Aula Magna. Per maggiore chiarezza, il bilancio viene scomposto in due parti: una relativa alla ripartizione dell’energia termica necessaria per la rigenerazione della soluzione e l’altra al-

cda 47

POTENZA SMALTITA DALLA BATTERIA DI RAFFRESCAMENTO (Aula Magna - Regime estivo) 10,000

Figura 5 - Andamento della potenza frigorifera richiesta al gruppo frigo “tradizionale”

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Regime “tradizionale”

Transitorio inizio prova

Torre a regime

Transitorio fine prova 14.45

14.34

14.23

14.12

14.01

13.50

13.39

13.28

13.17

13.06

12.55

12.44

12.33

12.22

12.11

12.00

11.49

11.38

11.27

11.16

11.05

10.54

10.43

10.32

10.21

10.10

0,00 8.20

Potenza richiesta al gruppo frigo [kW]

5,00

-5,00

-10,00

-15,00

-20,00

-25,00

Pfrigo = 14,4 kWfrig

Pfrigo = 3,7 kWfrig

Pfrigo = 11,1 kWfrig

Ora campionamento segnale (hh:mm)

n.11 dicembre 2003


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Impianti

Confronto tra risultati sperimentali e modello teorico per la deumidificazione in torre Aula Magna - regime estivo 5,0 4,5

Concentrazione media

Deumidificazione teorica

durante la prova: 50%

Deumidificazione sperimentale

cda 48

n.11 dicembre 2003

3,0

differenza: 1 g/kg

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

Deumidificazione

0,5

12.36

12.31

12.26

12.21

12.16

12.11

12.06

12.01

11.56

11.51

11.46

11.41

11.36

11.31

11.26

11.21

11.16

11.11

11.06

11.01

10.56

10.51

10.46

10.41

0,0 10.36

Figura 6 - Differenza tra risultati sperimentali e valori previsti in regime di funzionamento invernale

3,5

10.31

Variazione di umidità assoluta [g/kg]

4,0

Ora campionamento segnale (hh:mm)

Dal punto di vista del fabbisogno di raffreddamento e deumidificazioDissipazione su scamb. aria-soluzione ne dell’aria di immissione (fig. 8), pa(14,0 kW) Consumo Energia utile 28,8% ri a complessivi 32 kW, si può osdi metano al rigeneratore Scambio energetico per deumidificazione 35,4% servare che il fabbisogno sensibile (19 (48,7 kW) (43,8 kW) (17,2 kW) 100% 89,9% 25,7% kW, circa il 60%) è soddisfatto in Energia al condenzatore 10,1% parte dal recuperatore aria-aria sul(dissipazione in torre evaporativa) Perdite (fumi) l’aria di espulsione (39%) e solo per (12,5 kW) (4,9 kW) il 21% dalla batteria tradizionale, mentre il fabbisogno latente (12,5 Figura 7 - Diagramma di flusso per il bilancio energetico medio kW) è coperto dalla deumidificagiornaliero, lato soluzione, zona B – Aula Magna zione in torre (rimanente 40%). In altre parole si può affermare che, nel caso esaminato, il carico frigorifero è per quasi il 40% imputabile alRecupero su scambiatore aria-aria (-12,4 kW) le necessità di deumidificazione. Se, nelle condizioni di progetto, il ca39,2% Fabbisogno aria lore latente è percentualmente ridi immissione Batteria finale di raffreddamento 21,4% (solo sensibile) (-6,8 kW) levante, un impianto con deumidi(-31,7 kW) 39,4% 100% ficazione chimica può quindi comportare una notevole riduzione delDeumidificazione in torre di assorbimento (-12,5 kW) la potenza installata di un gruppo frigorifero tradizionale. Per determinare un indice di effiFigura 8 - Diagramma di flusso per il fabbisogno di raffrescamento medio giornaliero, lato aria, zona B – Aula Magna cienza del sistema in regime estivo, si può considerare che “l’effetto utile” del sistema di deumidificazione chimica è dato dal carico latente sottratto in torstema. Nel caso analizzato, l’indice REP vale 0,51 (tab. 2). re (Qlat ) e da quello sensibile recuperato dallo scambiaTale valore può essere incrementato nel caso si effettui un’utorre tore aria-aria (Qaria–aria) facente parte integrante del sistemidificazione adiabatica dell’aria di espulsione (il sistema ma. Il REP (Rapporto Energia Primaria), viene quindi deera previsto ma non operativo durante le prove eseguite). finito come: Con l’umidificazione adiabatica, a parità di altre condizioni, si ottiene un maggiore raffreddamento dell’aria in uscita dalla torre nello scambiatore aria-aria (circa 23 kW rispetto lat Qtorre + Qaria–aria ai circa 13 kW, riducendo quindi anche il fabbisogno senREP = sibile a carico del gruppo frigo tradizionale). Qmet Il coefficiente di effetto utile primario (REP) dell’impianto è in questo modo pari a 0,72 (tab. 3), confrontabile con dove Qmet rappresenta l’input termico complessivo del siquelli riscontrati nei sistemi di deumidificazione liquida og-

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Tabella 2 - Indice di efficienza energetica del sistema in

Tabella 3 -

Indice di efficienza energetica in regime estivo con ipotesi di umidificazione dell’aria di espulsione

regime estivo

EFFETTO FRIGORIFERO UTILE ESTATE - ZONA B (AULA MAGNA)

POTENZA KW

EFFETTO FRIGORIFERO UTILE ESTATE – ZONA B (AULA MAGNA)

POTENZA kW

Deumidificazione in torre di assorbimento

-12,5

Deumidificazione in torre di assorbimento

-12,5

Raffreddamento su scambiatore aria-aria

-12,4

Raffreddamento su scambiatore aria-aria

-22,7

TOTALE EFFETTO UTILE

24,9

TOTALE EFFETTO UTILE

35,2

Energia primaria impiegata

48,7

Energia primaria impiegata

48,7

REP (RAPPORTO ENERGIA PRIMARIA)

0,51

REP (RAPPORTO ENERGIA PRIMARIA)

0,72

gi in commercio (REP da 0,55 a 0,75) [Slayzak et al., 1998] e superiore ai valori misurati (REP da 0,50 a 0,58) relativi a prototipi sperimentali, simili per concezione all’impianto analizzato e oggetto in passato di sperimentazioni sul campo [Ryan et al., 1992].

mento e deumidificazione con chiller elettrico e batteria di post-riscaldamento), disposto nella configurazione riportata in figura 9, che attui quindi le stesse funzioni dell’impianto innovativo (deumidificazione di una parte dell’aria di ricircolo). Al fine di evidenziare la differenza tra i due sistemi, il confronto è stato fatto a parità di carico latente da smaltire (corrispondente quindi alla differenza tra l’umidità ambiente e la somma dell’umidità esterna e quella generata internamente), e ipotizzando uguali condizioni di immis-

Confronto con sistemi tradizionali di deumidificazione Nel funzionamento in regime estivo il confronto è stato fatto con un impianto “tradizionale” (batteria di raffresca-

cda 49

CONFRONTI ENERGETICI raffreddamento sensibilmente + post-riscaldamento

riduzione umidità per assorbimento + raffrescamento sensibile Aria espulsa

Batteria Fredda

Q

sens ariaaria

Impianto tradizionale

REGIME ESTIVO

Deumidificazione chimica

m torrre

Batteria Post

SC aria-aria

m torrre Q sens post

Q sens frigo Q sens frigo Torre

Q lat deumi Aria trattata

Tabella 4 -

Batteria Fredda

Q lat frigo m torrre

Aria trattata

lat Q lat deumi = Q frigo

Figura 9 - Schema per il confronto tra la deumidificazine chimica e un sistema tradizionale

Dati di progetto per il confronto stagionale nel caso estivo

CONDIZIONI AMBIENTALI

CONDIZIONI PER LA TORRE DI DEUMIDIFICAZIONE

Tipologia ambiente

Aula scolastica 200 posti Concentrazione soluzione

52%

Carico latente interno

15 kg/h di vapore

Rapporto L/G in torre

0,5

Aria di rinnovo

7.000 m3/h

Temperatura di ingresso soluzione in torre

Tsol = 35°C

Generazione di umidità interna equivalente Xint = 1,8 g/kg

Deumidificazione media ottenibile1

2,4 g/kg

Tipologia di impianto

A “tutta aria”

Incremento medio di temperatura dell’aria in torre 8,1°C

Condizioni interne

T = 25°C; x = 10,5 g/kg

Temperatura media dell’aria in uscita

33,1°C

LOCALITA’

VENEZIA

Efficienza dello scambiatore aria-aria

50%

Orario funzionamento impianto

07.00-20.00

Efficienza umidificatore aria espulsa

65%

REP impianto

0,72

1

Si è utilizzato un fattore peggiorativo del 10% per quanto riguarda la capacità di deumidificazione della torre per tener conto delle sovrastime introdotte dal modello teorico rispetto ai risultati sperimentali.

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n.11 dicembre 2003


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Impianti

20,0 POST-RISCALDAMENTO

Fabbisogno energetico stagionale [MWh]

15,0 10,0

GRUPPO FRIGO TRADIZIONALE RECUPERO SCAMBIATORE ARIA-ARIA

Fabbisogno di energia termica

CARICO LATENTE

10,6

5,0 0,0 -5,0

-7,7

-10,0

-5,9

-15,0

-7,7

Fabbisogno di energia frigorifera

-15,6

-7,2

-20,0 -25,0 IMPIANTO TRADIZIONALE

TORRE + SCAMB. ARIA-ARIA

Figura 10 - Confronto e ripartizione dei fabbisogni energetici, per la stagione estiva, delle due alternative

40 FABBISOGNO ENERGIA TERMICA

35,1

cda 50

Fabbisogno energetico stagionale [MWh]

35

FABBISOGNO ENERGIA ELETTRICA FABBISOGNO ENERGIA PRIMARIA

30 28,0 23,3

25 230

18,8

15 10

7,2

11,8

5 0 TORRE + SCAMB. ARIA-ARIA

sione (Timm = 20°C) per il funzionamento nell’intera stagione di raffrescamento. Il confronto è stato realizzato simulando il comportamento dell’impianto durante una stagione di funzionamento nelle condizioni climatiche di Venezia, con le condizioni di progetto ipotizzate riportate in tabella 4. In figura 10 sono riportati i valori dei fabbisogni energetici dei due sistemi, mentre in figura 11 è riportata la suddivisione dei fabbisogni per fonte energetica e in termini di energia primaria (per il gruppo frigo si è ipotizzato un COP = 3, un rendimento di generazione dell’energia elettrica del 33,3% e un rendimento del 90% per il post-riscaldamento). A parità di carico latente (7,7 MWh), il fabbisogno frigorifero dell’impianto sperimentale (20,3 MWh, di cui quasi 6 MWh ottenuti grazie al raffreddamento dell’aria espulsa) è minore rispetto al ciclo tradizionale (23,3 MWh) e diminuisce in maniera significativa la parte richiesta al gruppo frigorifero a compressione (da 23,3 a 7,2 MWh, con una riduzione del 70% delle richieste di energia elettrica), a fronte di un ovvio incremento del fabbisogno di energia termica (da 11,8 a 18,8 MWh). In figura 11 si può inoltre notare come il sistema sia in grado, nelle condizioni ipotizzate, di ottenere una significativa

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IMPIANTO TRADIZIONALE

Figura 11 - Ripartizione dei fabbisogni energetici stagionali delle due alternative per fonte di energia

riduzione dell’energia primaria impiegata (da 35,1 a 26,0 MWh, pari a una riduzione circa del 26%). Nella figura l’energia sia termica sia elettrica sono ricondotte entrambe a unità di energia primaria. È comunque necessario osservare che, nel caso il post-riscaldamento sia effettuato con il recupero termico dal gruppo frigo, questo può essere considerato in parte gratuito. In tal caso l’energia primaria impiegata dal gruppo frigorifero tradizionale sarebbe confrontabile con quella impiegata dal sistema innovativo. Infine, si sottolinea che le prestazioni del sistema con deumidificazione chimica dipendono strettamente dal carico latente da smaltire, migliorando all’aumentare del rapporto tra carico latente e carico sensibile. Andrea D’Ascanio, Renato Lazzarin Università di Padova, Dipartimento di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali, Vicenza

I riferimenti bibliografici saranno riportati nel terzo e conclusivo articolo.

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Impianti

Alessandro Celli

Climatizzare con il WSHP Il nuovo cinema Multisala Warner Village di Napoli Lo storico e centralissimo cinema Metropolitan di Napoli è stato recentemente riconvertito in moderno Multisala e preso in gestione da una delle più importanti Major del settore, la Warner. La realizzazione dell’impianto di climatizzazione ha creato non poche difficoltà, risolte anche grazie all’utilizzo di una soluzione Water Source Heat Pump.

a società Chiaia Srl ha guidato un consorzio di imprese per la riconversione in Multisala a sette sale dello storico e centralissimo Cinema Metropolitan di Napoli. Si tratta di una realizzazione particolarissima (ma d’altronde cosa, nella stupenda città partenopea, può non essere definito particolare?) in quanto costituita dal recupero di volumi “ipogei”, scavati cioè nel tufo sin da epoche remote, chiamati le “Grotte di Chiaia”, la cui origine risale alla villa patrizia “Cellamare”. Nel tempo le grotte hanno assolto a svariate funzioni fino a diventare nel più recente passato rifugio antiaereo e, agli inizi del 1950 (ovvero subito dopo il secondo conflitto mondiale), cinema, fra i più ampi e prestigiosi. La crisi del settore ha portato negli anni ’80 alla chiusura del cinema e soltanto oggi, grazie all’esemplare tenacia di alcuni imprenditori privati, il capoluogo campano può fregiarsi di un moderno parco tecnologico, in grado di assicurare agli spettatori il massimo della qualità e del com-

cda 51

L

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Figura 1 - Veduta d’epoca di Via Chiaia

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Impianti

fort. La ristrutturazione è completata da una galleria commerciale formata da alcuni piccoli negozi.

Gli aspetti impiantistici

cda 52

Nel corso della realizzazione il progettista, l’ing. Giovanni Maione, ha dovuto affrontare numerosi e difficili problemi. Il complesso, infatti, era completamente immerso nel sottosuolo e collocato in un centro storico fra i più densamente popolati. Ecco un breve elenco dei più significativi: - spazi tecnologici angusti e di difficile accesso; - severe limitazioni poste dalle norme di prevenzione incendi per la realizzazione di una centrale termica; - necessità di contenere tutti gli impianti all’interno del vecchio volume evitando l’emissione verso l’esterno di prodotti della combustione; - necessità di eliminare ogni propagazione di rumore verso l’esterno, una delle zone più prestigiose del centro storico napoletano, via Chiaia e Rampe Brancaccio; - possibilità di disporre all’esterno solo dello spazio strettamente necessario per le prese d’aria esterna di rinnovo e relative espulsioni. La fortuna è stata la scoperta dell’esistenza nel sottosuolo di un pozzo in grado di assicurare una consistente portata d’acqua. Effettuate tutte le verifiche presso gli organi competenti, si è optato per una soluzione Water Source Heat Pump, basata su pompe di calore con condensazione ad acqua. Inizialmente orientatosi verso una soluzione centralizzata con pompe di calore acqua-acqua con inversione sul circuito idraulico, distribuzione di acqua calda e refrigerata e unità di trattamento aria (una per ogni sala, il foyer ecc.), il progettista, resosi conto delle difficoltà - in particolare nella realizzazione delle reti di distribuzione del complesso sistema di inversione di ciclo sul circuito idraulico - ha quindi deciso per una soluzione “package”, basata cioè su un sistema di climatizzazione specializzato. Per le sale, unità di climatizzazione in pompa di calore

Tabella 1 -

acqua-aria di tipo dedicato alla specifica applicazione; per le altre zone del complesso (foyer, corridoi di proiezione, uffici, negozi), altri tipi di unità monoblocco, sempre con condensazione ad acqua.

La soluzione impiantistica adottata La soluzione, come detto, si basa su un sistema Water Source Heat Pump di tipo decentralizzato, che utilizza l’energia dell’acqua posta nel sottosuolo (totalmente rinnovabile) quale sorgente termica per una serie di pompe di calore del tipo acqua-aria, alimentate da un circuito d’acqua che opera mediante l’interposizione di uno scambiatore di calore. L’impianto è sostanzialmente suddivisibile in tre parti principali: - La centrale di pompaggio dell’acqua di pozzo con relativa stazione di scambio termico - Il sistema di climatizzazione del cinema multisala - Il sistema di climatizzazione della galleria commerciale. La centrale di pompaggio dell’acqua di pozzo I dati principali di questa parte dell’impianto sono quelli indicati in tabella 1. Le pompe del circuito secondario sono del tipo a portata variabile con controllo a pressione costante all’impianto. Particolare importanza riveste il sistema di filtrazione dell’acqua, nonché la predisposizione di due scambiatori di calore del tipo a piastre, di cui uno in totale riserva dell’altro per garantire la necessaria continuità del servizio nel caso si renda necessaria la manutenzione. Il sistema di climatizzazione del cinema I dati di progetto del cinema multisala sono riportati in tabella 2. Essi fanno riferimento a valori ormai consolidati per questo tipo di applicazione; per quanto riguarda i ricambi di aria esterna per persona, invece, sono stati adottati valori superiori a quelli solitamente adottati dalla Major, che in genere prevede 8 l/s per persona.

Dati principali della centrale

Caratteristiche

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Dati

Portata massima acqua di pozzo

L/s

28,9

Prevalenza delle pompe di aspirazione dal pozzo

kPa

1000

Potenza scambiatori di calore (uno di riserva all’altro)

kW

650

Temperatura dell’acqua del pozzo

°C

15

Temperatura minima di restituzione (in riscaldamento)

°C

7,8

Temperatura massima di restituzione (in raffreddamento)

°C

22,2

Portata massima acqua circuito secondario all’impianto pompe di calore

L/s

47,7

Temperatura mandata all’impianto in regime invernale

°C

10,7

Temperatura ritorno dall’impianto in regime invernale

°C

6,4

Temperatura mandata all’impianto in regime estivo

°C

20,2

Temperatura ritorno dall’impianto in regime estivo

°C

24,5

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CDA11_51_55 25-11-2003 14:21 Pagina 53

Tabella 2 -

Dati di progetto

Condizioni macro e microclimatiche Inverno Estate Warner V. Warner V. Temperatura interna

°C

Temperatura esterna

°C

20

24

2

32

Umidità relativa interna

35

55

Umidità relativa esterna

60

45

Qualità dell’aria interna

ppm

1000

1000

Qualità dell’aria esterna

ppm

400

400

10

10

Ricambi aria esterna persona l/s

Le unità destinate alla climatizzazione delle sale di proiezione vere e proprie rappresentano l’elemento più qualificante del sistema e hanno caratteristiche del tutto simili a quelle normalmente applicate in questo tipo di impianti. Si tratta di unità in grado di assicurare all’interno delle sale cinematografiche condizioni di ottimale comfort termoigrometrico e acustico e qualità dell’aria, in qualsiasi condizione di funzionamento e con elevatissime efficienze. In particolare, le unità garantiscono: - Controllo della temperatura ambiente con una tolleranza di ±0,2°C. - Variazione automatica del set point della temperatura ambiente in funzione di quella esterna per limitare fenomeni di shock termico, soprattutto in regime estivo. - Controllo dell’umidità relativa in funzionamento estivo con una precisione di ±5% e in modo indipendente dalla temperatura, tramite batteria di post-riscaldamento. Le unità, nel caso in esame, non sono dotate di sistema di umidificazione (dispositivo invece previsto in altri casi analoghi). In questo caso, infatti, è una funzione non indispensabile, se si considera l’apporto di carico latente che viene dato dalle persone e di un clima, quello partenopeo, particolarmente mite e tale per cui l’umidità assoluta contenuta nell’aria è sempre piuttosto elevata anche durante la stagione invernale. - Controllo della concentrazione di CO2 con una precisione del ±100 p.p.m. per garantire ottimali livelli di qualità dell’aria anche in condizioni di elevato affollamento; nel caso in esame, il set point è stato fissato a 1.000 p.p.m., conformemente ai più rigidi standard internazionali (Ashrae). - Controllo limite della temperatura dell’aria in mandata, per evitare l’invio in ambiente di aria eccessivamente fredda, tale da generare fastidiose sensazioni alle persone sedute, fenomeno questo particolarmente sentito nelle frequenti richieste di free cooling con condizioni di bassa temperatura esterna; il controllo avviene tramite la rivelazione di temperatura con sonda di temperatura in mandata e corrispondenti azioni sia sulla serranda di pre-

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sa aria esterna sia di avvio forzato dei compressori. - Riduzione al minimo della generazione di rumore e vibrazioni verso l’ambiente climatizzato grazie all’adozione di compressori ermetici scroll e, soprattutto, alla presenza di ventilatori del tipo a motore direttamente accoppiato, anziché del tipo con trasmissione a cinghia e puleggia (normalmente adottata in unità package) e all’installazione, all’interno di ogni unità, di silenziatori sia in mandata sia in ripresa (del tipo a setti con materiale fonoassorbente ad alta densità). - Possibilità di garantire portate d’aria stabili in qualsiasi condizione di funzionamento, ovvero indipendentemente dallo stato di sporcamento dei filtri e di apertura delle serrande, e di evitare, quindi, le tipiche e fastidiose variazioni che si verificano in unità con ventilatori a giri costanti, grazie all’adozione di un controllo elettronico della velocità di rotazione dei ventilatori dotati di motore elettrico a corrente continua a giri variabili. Per quanto attiene, invece, alle predisposizioni necessarie all’ottenimento della massima efficienza è possibile elencare quanto segue: - Recupero di calore termodinamico attivo “pulsante”; si tratta di un’innovativa (e brevettata) modalità di recupero calore dall’aria espulsa che si basa sull’utilizzo di un circuito frigorifero reversibile dedicato che viene attivato solo sulla base della richiesta data dal controllo della qualità dell’aria; l’innovazione adottata consente di ottenere sempre, e in qualsiasi condizione (sia in riscaldamento sia in raffreddamento), la massima efficienza termodinamica e di ottimizzare le perdite di carico interne all’unità per limitare la potenza dei ventilatori, particolarmente gravata invece nel caso di sistemi di recupero di calore attivi (con recuperatori aria/aria a flussi incrociati o simili). Negli schemi di figura 2 è riportato il funzionamento di questo particolare sistema – totalmente coperto da brevetto - durante il periodo invernale (ovviamente estensibile anche alla stagione estiva). - Recupero del calore di condensazione per il post-riscaldamento estivo, ottenuto tramite batteria alimentata da tutti i tre circuiti frigoriferi tramite apposite valvole di controllo. - Condensatori lato acqua del tipo a piastre ad alta efficienza con controllo modulante della condensazione estiva (in raffreddamento) ed evaporazione invernale (in riscaldamento), ottenuto tramite valvole a due vie di tipo modulante a controllo elettronico. - Ventilatori a controllo elettronico ad alta efficienza, in grado di assorbire la minima potenza elettrica in ogni condizione di funzionamento, grazie alla modulazione elettronica della loro velocità (il regime si adatta perfettamente alle effettive perdite di carico del sistema aeraulico). - Sistema “pulsante” di immissione dell’aria esterna (brevettato), comandato dalla sonda di qualità dell’aria in grado di eliminare le perdite di carico interne tipiche di un sistema a tre serrande e ridurre al minimo le per-

cda 53

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CDA11_51_55 25-11-2003 14:21 Pagina 54

Impianti

Figura 2 - Fase pulsante di ”immissione”e “ricircolo durante il funzionamento invernale

cda 54

dite di carico interne all’unità e le conseguenti potenze elettriche assorbite dai ventilatori. Il COP in riscaldamento e in raffreddamento di queste unità alle condizioni nominali di progetto è rispettivamente di 5,2 e 5,5. A completare l’impianto destinato alla climatizzazione del cinema sono state previste unità di climatizzazione per il foyer e gli uffici (le modeste quantità di aria esterna non hanno richiesto la necessità di prevedere recupero di calore dall’aria espulsa); altre unità di più piccola potenza sono state previste per la climatizzazione delle cabine di proiezione, uffici particolari ecc. Il sistema di climatizzazione dei negozi L’accesso alle sale del cinema avviene attraverso un ampio corridoio che funge da galleria commerciale. I negozi che si aprono su di essa sono dotati, ciascuno, di un’unità di climatizzazione con condensazione ad acqua, collegata allo stesso sistema idraulico, di tipo canalizzabile in grado di assicurare una climatizzazione autonoma e indipendente. La soluzione impiantistica adottata trova vasto impiego proprio nei centri commerciali per l’estrema flessibilità di utilizzo che essa garantisce. Il sistema di supervisione centralizzato L’intero insieme delle unità viene gestito da un sistema di supervisione centralizzato in grado di consentire il comando, il controllo e la comunicazione di ogni singola macchina. Di particolare importanza, la possibilità di: - programmare i cicli di funzionamento (normale, notturno e lavaggio) di ogni singola unità; - conoscere gli stati di funzionamento delle unità e la presenza di eventuali allarmi con relativa diagnostica; - leggere i valori di temperatura, umidità relativa e qualità dell’aria; - impostare il funzionamento in manuale o in automatico, con conseguente possibilità di ritarare i set point; - modificare i parametri di funzionamento interni. Il sistema è in grado, inoltre, di prevenire guasti generalizzati alle macchine; di vitale importanza, infatti,

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per questo tipo di soluzioni impiantistiche, è il costante controllo del flusso dell’acqua alle singole unità, nonché della relativa temperatura. Le osservazioni fatte si riferiscono alle unità a servizio delle sale cinematografiche; per le altre, ovvero quelle a servizio del corridoio di proiezione, del foyer ecc., i dati rilevati nella prima interfaccia sono: lo stato di funzionamento (on, off), la temperatura riscontrata dalla sonda, ed eventuali allarmi presenti. Nella videata successiva è possibile visualizzare, oltre ai parametri sopra citati, anche le temporizzazioni e le modalità di funzionamento dell’unità. Una terza interfaccia, infine, permette di visualizzare tutti i parametri fondamentali dell’unità e, anche via internet, di modificarne il valore per eseguire a distanza piccole operazioni di settaggio.

Risparmio energetico e di tempo Non ci sono dubbi che il progetto del Cinema Multisala Metropolitan di Napoli è stato il più difficile e complesso fra tutti quelli (e non sono pochi) che sinora ci è capitato di seguire dal nostro privilegiato punto di osservazione. La scelta del progettista di andare verso una soluzione

Figura 3 - Il nuovo Metropolitan, l’ingresso da Via Chiaia

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cda 55 Figura 4 - Il nuovo Metropolitan, le sale

decentralizzata e basata su un sistema di climatizzazione industrializzato, anziché ricorrere al classico sistema idronico centralizzato, è stata sicuramente un fattore determinante per il raggiungimento degli obiettivi prefissati. La consistente semplificazione delle reti idrauliche e dei montaggi di unità package “all in one” - pronte per essere installate e messe in funzione senza l’intervento del consueto dispiegamento di numerose, e tra loro diverse, maestranze, ciascuna specializzata in un proprio specifico settore - ha consentito un grande risparmio di tempo. Se poi si considera che la soluzione adottata consente di

raggiungere efficienze di assoluto rilievo, tali da garantire risparmi energetici di diverse decine di punti percentuali rispetto a soluzioni centralizzate (si vedano a questo proposito precedenti paper predisposti allo scopo sullo stesso argomento), e di utilizzare in larga misura energia rinnovabile, in parte data dal sottosuolo (energia geotermica) in parte dal calore umano (energia generata dalle persone), si comprende quale sia il valore di quanto realizzato. Ing. Alessandro Celli Clivet Spa, Feltre (Bl)

SI RINGRAZIANO PER LA PREZIOSA COLLABORAZIONE: CAPALDO Int. Srl

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Napoli

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Dalle aziende

Lorenzo Colombo

Le Olimpiadi di Danfoss Numerosi progetti per Atene 2004

cda 56

Danfoss ha già ottenuto un’importante vittoria ai Giochi Olimpici del 2004 di Atene. L’azienda è stata coinvolta, infatti, nello sviluppo e realizzazione di nuove infrastrutture della città, come il palazzo dello sport, il centro equestre, il nuovo centro stampa e il famoso hotel Hilton.

I prossimi Giochi Olimpici del La filiale Danfoss in Grecia ha inoltre par2004 di Atene, forse ancora lontecipato all’ammodernamento dell’imtani nella mente di ciascuno di noi, pianto di depurazione e trattamento delle sono già molto attuali per le società impeacque, anch’esso collegato alla struttura gnate nell’organizzazione di questo grande olimpica, installando inverter e sensori di evento. ossigeno. Danfoss è tra queste, coinvolta ormai da La presenza dell’azienda in Grecia è garananni nello sviluppo e nella realizzazione di tita da una struttura on-site in grado di asalcuni progetti per la manifestazione. Prosicurare supporto ai progetti in fase di reagetti che riguardano non solo opere nuove lizzazione. ma anche il rinnovamento di impianti già esiMa vediamo più nel dettaglio gli interventi stenti, nei quali l’orientamento è stato verrealizzati Logo dei Giochi so la soluzione a velocità variabile, in graOlimpici 2004 di do di garantire benefici in termini di “energy Olympic Hall Galatsi Atene savings” e ottimizzazione della regolazione. L’Olympic Hall, il nuovo palazzo dello sport Questa la ragione della fornitura di un’ingente che ospiterà le prove di tennis e di ginnastica quantità di inverter per alcuni impianti come l’Olympic Hall ritmica, sorge nel sobborgo di Galatsi nella zona nord Galatsi, il palazzo dello sport per il tennis e la ginnastica, ovest di Atene. il Markopoulo Olympic Equestrian, per le prove di equitaLa struttura è inserita in un’area di 32.000 m2 e potrà diszione, e il nuovo Centro Stampa e per la ristrutturazione porre di 6.000 posti a sedere per gli spettatori. All’esterdell’Hilton Hotel. no, ampi spazi verdi e parcheggi. Sono state scelte le serie VLT6000 HVAC, VLT2800, VLT5000 Si tratta di uno tra i più suggestivi impianti sportivi al mone Soft Starter serie MCD3000, tutti di elevata potenza e afdo, per la costruzione del quale sono stati stanziati 45 mifidabilità e, pertanto, ideali per questo tipo di applicazione. lioni di Euro.

I

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CDA11_56_58 25-11-2003 14:27 Pagina 57

Galatsi Olympic Hall, il nuovo palazzo dello sport che ospiterà le prove di tennis e di ginnastica ritmica

Danfoss Drives ha fornito 27 inverter serie VLT6000 HVAC per la regolazione della velocità dei ventilatori nelle Unità di Trattamento Aria dell’impianto di condizionamento.

Markopoulo Olympic Equestrian Centre L’Olympic Equestrian Centre si trova in località Markopoulo, in una straordinaria zona dal punto di vista paesaggistico. Il progetto prevede la realizzazione dell’impianto su una superficie di 21.000 m2. Includerà uffici per la comunicazione, tribune fisse e movibili, campi di gara, box per 300 cavalli e parcheggi. La scuderia per i cavalli occuperà l’edificio principale, circondato da altri fabbricati destinati ai campi di allenamento e preparazione. Le tribune potranno ospitare 20.000 spettatori per le gare di salto, 8.000 per gli esercizi di dressaggio e ben 40.000 per le gare di corsa campestre. Questo progetto sarà completato nel Gennaio 2004. Danfoss Drives ha fornito gli inverter serie VLT2800 e VLT6000 per la regolazione della velocità nelle stazioni di pompaggio delle acque di scolo.

Markopoulo Olympic Equestrian Centre, il centro equestre per le gare a cavallo

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Il nuovo centro stampa

Centro per le agenzie di stampa Il principale centro per le agenzie di stampa sarà il quartiere generale durante la manifestazione per 5.500 giornalisti e fotoreporter. L’edificio, situato a breve distanza dal Centro Televisivo e dall’Athens Olympic Sports, si sviluppa in un complesso di 3 piani per una superficie totale di 52.000 m2 e comprende, oltre le stanze riservate alla stampa, anche atrio d’ingresso, ufficio informazioni, banche, agenzie viaggio, ufficio postale, ufficio spedizioni, negozi, farmacia e parrucchiere. Il Centro Stampa verrà inaugurato il 13 luglio 2004, quattro settimane prima della cerimonia di apertura dei Giochi; due settimane prima della cerimonia, il centro diverrà operativo 24 ore su 24 e le attività continueranno fino al 3 settembre, cioè quattro giorni dopo la chiusura. Danfoss ha fornito 40 inverter serie VLT6000 HVAC e serie VLT2800 per il controllo delle Unità di Trattamento dell’Aria, pompe di condensazione e torri di raffreddamento.

cda 57

Hotel Hilton L’hotel Hilton di Atene (5 stelle lusso), di proprietà della Ionian Hotel Enterprises SA, fu costruito nel 1960. Con la

Hilton Hotel, Atene

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CDA11_56_58 25-11-2003 14:27 Pagina 58

Dalle aziende

sua esemplare architettura, l’albergo divenne presto un punto di riferimento per i locali e un’attrazione per i visitatori della città di Atene. I lavori di ristrutturazione sono stati assegnati a due architetti con l’intento sia di ampliare la capacità a 962 posti letto sia di creare una nuova sala conferenze per i Giochi Olimpici. Danfoss Drives ha fornito 105 inverter serie VLT6000 HVAC per il controllo delle Unità di Trattamento Aria, delle pompe di condensazione e dei ventilatori delle torri di raffreddamento.

Impianto di depurazione e trattamento acque

lione di metri cubi giornalieri di liquido, durante la stagione secca. Successivamente è prevista la creazione di una stazione di pompaggio per elevare il liquido durante la prima fase del trattamento e una stazione di pompaggio per il ricircolo della fanghiglia attiva, miscelazione con bio reagenti, passaggio nelle soffianti e precipitazione finale. Gli inverter Danfoss per questo rinnovamento sono 12 della serie VLT5000 (30 kW), 15 della serie VLT6000 HVAC (160 e 315 kW) e 3 Soft Starter MCD3000 (315 kW). Per l’impianto di trattamento dell’acqua, Danfoss ha invece fornito 120 inverter serie VLT2800 (da 0,75 a 7,5 kW) per le pompe di dosaggio, 6 inverter serie VLT6000 HVAC (da 200, 110 e 75 kW) per le pompe e 6 inverter serie VLT5000 (da 37 e 55 kW) per i compressori.

Anche l’impianto di depurazione e trattamento delle acque di Atene è in fase di ristrutturazione e ampliamento. L’obiettivo è quello di poter trattare mediamente 1 mi-

Ing. Lorenzo Colombo Marketing & HVAC Manager, Danfoss srl

La tecnologia dell’Inverter

cda 58

VLT6000 HVAC di Danfoss è un convertitore di frequenza espressamente dedicato alla regolazione della velocità di pompe centrifughe e ventilatori. L’installazione del VLT6000 consente un risparmio energetico e permette una regolazione migliore e più facilmente adattabile a eventuali nuove richieste di flusso o di pressione dell’impianto. Dispone di una gamma di potenza da 1,1 a 400 kW, di un’alimentazione elettrica di 3 x 220-240 V oppure di 3 x 380-460 V, di un grado di protezione IP00, IP20 e IP54 e di filtri RFI conformi alle normative EN55011-1A e EN55011-1B. Tra le numerose funzioni presenti, ricordiamo la AEO, Ottimizzazione Automatica dell’Energia e la Sleep Mode per impianti con lunghe pause di funzionamento. I protocolli Johnson Controls e Landis/Staefa sono integrati, mentre Profibus, LonWorks e Modbus RTU sono opzionali. Una scheda Cascade Controller permette la gestione di più pompe in parallelo.

Il registro dei controlli antincendio a pubblicazione nasce dalla necessità di fornire ai titolare delle attività soggette a obbligo di certificato di prevenzione incendi, una traccia affidabile da seguire per la predisposizione di un corretto ed efficiente sistema di gestione della sicurezza in azienda. La vera prevenzione incendi prevede una corretta predisposizione di attrezzature e sistemi proporzionati al rischio e una regolare manutenzione degli stessi. Ecco quindi emergere l’importanza del registro antincendio, documento che richiama, tramite l’obbligo della sua compilazione, alla puntuale e corretta manutenzione degli impianti e alla gestione della sicurezza. Il libro si suddivide in tre sezioni: controllo e manutenzione degli impianti

L

n.11 dicembre 2003

e delle attrezzature antincendio; informazione e formazione del personale dipendente e, infine, norme essenziali di prevenzione incendi. Il volume è disponibile per consultazione nella biblioteca Aicarr. Per ulteriori informazioni contattare la segreteria: Sig.ra Gabriella Lichinchi, email gabriellalichinchi@aicarr.it. IL REGISTRO DEI CONTROLLI ANTINCENDIO Sandro Marinelli, Mario Abate EDITORE: Nuove Edizioni per la Sicurezza; Ars, Edizioni informatiche PAGINE: 122 PREZZO: € 70

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CDA11_59_67 27-11-2003 8:30 Pagina 59

Normativa

Gianfranco Cellai, Alessandro Geri, Barbara Mondì

La certificazione energetica di edifici residenziali Metodologia di calcolo Sullo scorso numero di Cda, gli autori hanno analizzato i contenuti della Direttiva Europea 2002/91/CE sulla certificazione energetica degli edifici, proponendo un’alternativa al metodo di calcolo dei parametri energetici. Metodo che ora viene esaminato più nel dettaglio, con la presentazione dei risultati del lavoro svolto.

n questa seconda parte, vengono presentati i risultati del lavoro di ricerca che hanno consentito di poter individuare, per un campione significativo di edifici, le correlazioni esistenti tra il FEN, assunto come indicatore base dei consumi energetici, e alcuni parametri tipologici costruttivi. I risultati dell’analisi, riportati in forma di grafico per le tre tipologie (edifici a schiera, in linea e a torre) di base esaminate nella prima parte dell’articolo (Cda 10, pagg. 79-83), consentono di redigere, con tempi e costi estremamente contenuti, specifici modelli di certificazione energetica per le tipologie suddette; questi potrebbero essere utilizzati e messi a punto in via sperimentale fino al 2006, quando dovrà essere definitivamente recepita la Direttiva Europea 2002/91/CE del dicembre 2002 sul rendimento energetico nell’edilizia.

I

Correlazioni parametri edilizi-consumi energetici Come indicatore base della prestazione energetica è stato assunto il FEN per consentire: - l’uso dei programmi di calcolo esistenti, impostati sulla procedura di calcolo del fabbisogno di energia primaria Q ai sensi della UNI 10344;

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cda 59

- il confronto immediato con eventuali valori del FEN desumibili da relazioni tecniche; - l’eventuale confronto dei suddetti valori con banche dati esistenti di consumi reali [9]; - l’uso di un parametro ufficialmente già identificato dalle normative vigenti e certamente noto agli operatori del settore. I risultati dell’analisi sono riportati in forma di grafico su cui sono rappresentate le relazioni tra la variabile dimensionale (asse x), con l’indicatore “energetico” costituente la variabile “dipendente” (asse y). Osservando la pendenza della retta di regressione, e il corrispondente indice di determinazione R2 , è possibile valutare sensibilità e grado di attendibilità della correlazione [10], tanto maggiore quanto più prossimo all’unità è R2. L’analisi suddetta consente pertanto di individuare quale fattore costruttivo influisce di più sul FEN. Oltre al FEN, i risultati dei calcoli consentono di conoscere i valori dei parametri energetici di tabella 1, utili anche ai fini progettuali. I calcoli sono eseguiti su base mensile per la stagione di riscaldamento ufficialmente stabilita per le province della Toscana in cui sono stati condotti (tab. 2). In tabella 3 sono sintetizzati i risultati dei valori medi dei parametri dimensionali ed energetici riferiti ai modelli.

n.11 dicembre 2003


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Normativa

Tabella 1 Parametro

Descrizione

Unità di misura

FEN lim

Fabbisogno energetico limite ammesso

kJ/m3GG

Cd

Coefficiente volumico della potenza termica dispersa per trasmissione

W/m3K

Cd lim

Coefficiente volumico limite ammesso

W/m3K

Qsi, Qse

Energia solare trasmessa rispettivamente attraverso i componenti trasparenti e opachi

KJ

QS

Somma di Qsi e Qse

KJ

QI

Energia derivante da apporti interni

KJ

QT

Energia dispersa per trasmissione con l’esterno

KJ

QV

Energia dispersa per ventilazione

KJ

QA

Energia dispersa verso zone a temperatura prefissata

KJ

Tabella 2 -

Gradi giorno dei capoluoghi di provincia per i quali sono state condotte le valutazioni

Firenze

Pistoia

Prato

Arezzo

Siena

Lucca

Livorno

Grosseto

Massa

Pisa

1821

1885

1668

2104

1943

1715

1408

1550

1525

694

Tabella 3 -

cda 60

Parametri energetici più significativi desumibili dai calcoli

Valori medi dei parametri dimensionali ed energetici per i modelli di riferimento

I-L

II-LP

I-S

II-SA

Su (m2)

80

76

74

73

96

96

220

206

203

200

259

259 0.64

3

Vn (m ) 1

S/V (m- )

0.5

0.48

0.57

0.54

0.5

Sdisp.vo (m2)

40

45

60

66

53

100

Sf (m2)

13

19

13

14

15

15

Sf/Su

0.16

0.17

0.18

0.19

0.14

0.14

Sdisp.vs (m2)

19

-

24

18

-

-

75

76

66

61

76

76

FEN (kJ/m GG )

88.42

91.00

85.96

87.37

70.06

82.66

FTs (kWh/m2a)

123

125

119

121

99

116

2

Sdisp.o. (m ) 3

3

Cd (W/m K )

0.75

0.64

0.74

0.77

0.52

0.65

QSe (MJ)

805

870

1375

1046

1150

1856

QSi (MJ)

4280

4111

5143

5013

5404

5405

QI (MJ)

5085

4795

4728

4612

6824

6825

QT (MJ)

36787

20749

33724

33644

27420

36245

QV (MJ)

5918

5458

5557

5321

8300

8265

QA (MJ)

2670

18150

3157

2746

13170

13356

I risultati delle correlazioni hanno mostrato mediamente un buon indice di determinazione R2 riferito al rapporto intercorrente tra FEN e S/V, con l’eccezione del modello IILP. Alloggi in linea al pianterreno su garage. Infatti, la relazione FEN-S/V tende a perdere affidabilità nei casi in cui si registrano anomalie rappresentate da valori contenuti di S/V cui fanno riscontro valori elevati del FEN per la presenza di superfici troppo estese disperdenti verso locali a temperatura prefissata o non riscaldati quali cantine, ga-

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Tipologia del modello III-LA I-T

Parametri

rage o sottotetti utilizzati a mansarda. Per tali situazioni la migliore corrispondenza è stata individuata tra fabbisogno di energia primaria Q e superficie utile Su con R2 = 0,83 (fig. 4); la relazione con S/V è particolarmente importante poiché tale parametro è alla base del calcolo del Cd limite introdotto dalla legge 373/76 e mantenuto anche dalla legge 10/91, e può essere facilmente calcolato o rilevato dalle relazioni tecniche depositate presso i comuni. I valori dell’indice R2 sono riportati per i sei modelli descritti

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Tabella 4 -

Correlazioni FEN - S/V per ciascun modello tipologico

Modelli di riferimento

Indice R2

Equazione della retta

I-L) Alloggi in linea con vano scale, ascensore e appartamento adiacente, solaio su esterno non isolato

0.86

FEN = 160,6 (S/V) +7,55

II-LP) Alloggi in linea al pianterreno, senza vano scale e ascensore, solaio su garage

0.52

-

III-LA) Alloggi in linea ad angolo con vano scale, ascensore, solaio pavimento su esterno

0.75

FEN = 147,71 (S/V) – 0,75

I-T) Alloggi a torre con vano scale, ascensore e appartamento adiacente, solaio su esterno non isolato

0.89

FEN = 133,48 (S/V) +17,42

I-S) Alloggi a schiera tra due appartamenti senza mansarda

0.95

FEN = 420,6 (S/V) – 148,35

II-SA) Alloggi a schiera ad angolo senza mansarda

0.99

FEN = 356,71 (S/V) – 103,1

Tabella 5 -

Correzioni percentuali (%) da applicare al FEN in funzione della località e della tipologia costruttiva

Tipologia

Lucca

Massa

Pisa

Grosseto

Livorno

Firenze

Prato

Pistoia

Siena

Arezzo

Linea

-1,5

-1,3

-1,1

-0,8

-0,3

0

+0,6

+1,2

+1,7

+4,3

Schiera

-1,6

-5,8

-1,7

-2,2

-3,7

0

+1,0

+0,9

+0,3

+4,3

Torre

-3,2

-2,3

-1,7

-2,4

-0,6

0

+2,0

+3,0

+2,6

+6,0

Tabella 6 -

Correzioni percentuali (%) da applicare al FEN per interventi migliorativi

Tipologia di intervento Isolamento a cappotto dei solai pavimenti

Variazione rispetto al FEN medio di riferimento per ciascun modello (%) Linea I-LP Linea III-LA Schiera I-S Schiera II-SA

Torre

-23

-20

-19

-13

-21

Serra solare

-12

-12

-13

-10

-15

Generatore alto rendimento

-12

-11

-10

-10

-14

Doppi infissi

-11

-11

-9

-8

-12

Isolamento a cappotto delle pareti esterne

-9.5

-10

-7

-6

-11

Ventilconvettori

-8

-9.5

-6

-7

-11

Doppi vetri

-6

-6

-3.5

-2.5

-6

cda 61

I-L) Alloggi in linea con vano scale, ascensore e appartamento adiacente; III-LA) Alloggi in linea ad angolo con vano scale, ascensore; I-S) Alloggi a schiera tra due appartamenti; II-SA) Alloggi a schiera ad angolo; I-T) Alloggi a torre con vano scale, ascensore e appartamento adiacente

in precedenza in tabella 4 e rappresentati nei grafici delle figure 1, 2, 3 e 4.

Correzioni dei parametri rispetto al modello di riferimento Al fine di tener conto delle possibili diversità rispetto alle condizioni standard di riferimento, è stata investigata la relazione tra alcune situazioni più comuni e la relativa influenza sugli indicatori energetici. Nelle figure 5, 6, 7 e 8 e nelle tabelle 5 e 6 sono riportate le correzioni da apportare al valore di S/V e del FEN per ciascuna tipologia analizzata in funzione delle variazioni dei fattori tipologici, ambientali e costruttivi rispetto ai parametri dei modelli di riferimento.

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Ulteriori correzioni potrebbero essere introdotte qualora si disponesse di una serie storica significativa dei consumi reali del campione di edifici [11].

Assegnazione degli indicatori energetici: la certificazione La procedura per giungere alla redazione della certificazione è schematizzata nel diagramma di flusso di figura 9, e può essere facilmente riportata in un libretto contenente una guida al calcolo specifica per ciascuna delle tre tipologie abitative. Una volta stimato il FEN tramite i grafici delle figure 1, 2, 3 e 4 e correggendo lo stesso con le eventuali variazioni di adattamento al caso specifico, si determina, tramite la relazione (1), il Fabbisogno termico riferito al-

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Normativa

100 FEN (kJ/m3 GG)

FEN (kJ/m3 GG)

100 90 80

y = 147,71x -0,7479 R2 = 0,75

70 60 0.5

0.55

0.6

0.65

90 80

60 50 0.3

0.7

y = 133,48x +17,42 R2 = 0,89

70

0.35

0.4

0.45

S/V (m-1)

Figura 1 - Modello III LA) Alloggi in linea ad angolo: variazione del FEN rispetto a S/V

FEN (kJ/m3 GG)

FEN (kJ/m3 GG)

75 70

y = 420,6x -148,35 R2 = 0,95

0.65

110 100 90 80 70

0.55

y = 160,6x +7,55 R2 = 0,86

60 50 0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

S/V (m-1)

S/V (m-1)

Figura 3 - Modello I-S) Alloggi a schiera: variazione del FEN rispetto a S/V

Figura 4 - Modello II-LP) Variazione dell’energia primaria Q rispetto alla superficie utile Su

la superficie FTs (kWh/m2anno) che rappresenta la prestazione convenzionale dell’edificio durante il periodo di riscaldamento:

da Ademe. L’agenzia francese Ademe - Agenzia per l’ambiente e per le risorse energetiche - ha recentemente definito una proposta di stima dei consumi probabili e l’etichettatura energetica degli edifici - Dépenses Conventionnelles du Logement - disponibile sul sito internet ufficiale con 7 classi, a partire da valori minori di 50 kWh/m2anno (fig. 10). L’etichettatura può poi contenere un’indicazione del valore limite consigliato di FTs, che può essere pari, per esempio, a 90 kWh/m2anno (limite della classe C). Tale valore massimo è congruente con le limitazioni imposte attualmente in Austria e in Germania (in Austria il limite imposto per gli edifici è stato progressivamente ridotto dal 1995 in poi passando da un valore di 75 kWh/m2anno all’attuale 65 kWh/m2anno). In Germania il limite attuale è fissato nella misura di 75 kWh/m2anno. Dagli studi eseguiti sull’edilizia residenziale esistente tedesca risulta che per le abitazioni dotate di scarso isolamento termico, e in condizioni di scadente manutenzione, sono da ritenersi attendibili valori di consumi annui che si aggirano tra i 150 e 250 kWh/m2anno; pertanto la classe C non dovrebbe risultare penalizzante per l’Italia, maggiormente favorita dal punto di vista climatico. In entrambi i paesi suddetti il rispetto dei limiti imposti è la condizione necessaria per usufruire degli incentivi finanziari, sia per l’edilizia esistente sia per la costruzione di unità abitative sociali ad alto risparmio energetico [12]. In sintesi, un edificio è da considerarsi energeticamente accettabile, se rientra nella fascia contraddistinta dalle lettere da A a C. Un ulteriore autorevole riferimento viene dalla Provincia

FTs= FEN · Vn · GG/ Su · 3600

(kWh/m2anno)

(1)

in cui: - GG sono i gradi giorno della località - Vn è il volume netto dell’edificio (m3) - Su è la superficie utile in pianta dell’edificio (m2) - 3.600 è la costante di conversione da kJ a kWh Questo parametro permette di assegnare all’alloggio una classificazione energetica che già in molti paesi della Comunità Europea è attualmente in uso. In base a quanto è emerso dai valori calcolati del Fabbisogno termico specifico del campione di edifici, si è individuato un intervallo di sette classi che tale parametro può assumere. Ciascuna di queste viene identificata con una lettera alfabetica e rappresentata graficamente seguendo la simbologia indicata dalla norma EN 153/90, emanata in ottemperanza alla direttiva 94/2/CEE sull’etichettatura dei frigoriferi (fig. 10). Tale tipologia di rappresentazione assegna a ciascuna classe un colore e la corrispondente dimensione rappresentativa della classe di consumo. La variazione del colore proposta va dal verde scuro, che indica bassi consumi, al rosso che indica alti consumi. Per identificare i possibili range di valori di ciascuna classe ci si può avvalere di una classificazione simile a quella del modello redatto in Francia

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0.6

120

60 0.5

cda 62

0.55

Figura 2 - Modello I-T) Alloggi a torre: variazione del FEN rispetto a S/V

80

65

0.5

S/V (m-1)

Continua a pag. 66

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CDA11_59_67 27-11-2003 8:30 Pagina 63

Posizionamento dell’alloggio all’interno della configurazione lineare

0

Compreso tra due alloggi

Appartamento adiacente e parete esposta a ovest/est

Figura 5 - Edifici a Schiera - Correzioni percentuali (%) da apportare al rapporto S/V

Tipo di copertura

Posizionamento dell’alloggio all’interno della configurazione lineare

+28,6

Copertura a falde con camera d’aria

0

con solaio di copertura piano

+15

0

vano scala, ascensore, appartamento adiacente e solaio disperdente verso esterno

cda 63 +14

vano scala, ascensore, parete su esterno esposta a ovest/est e solaio disperdente verso esterno non isolato

Posizionamento dell’alloggio in verticale

Figura 6 - Edifici in Linea - Correzioni percentuali (%) da apportare al rapporto S/V

Posizionamento dell’alloggio in verticale

Figura 7 - Edifici a Torre - Correzioni percentuali (%) da apportare al rapporto S/V

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tra due alloggi

-46

confinante con locale cantina-garages

-20

confinante con sottotetto

-10

al primo piano con solaio su pilotis

0

all’ultimo piano con solaio di copertura piano

0

tra due alloggi

-42,6

confinante con locale cantina-garage

-18,5

confinante con sottotetto

-9

al primo piano con solaio su pilotis

0

all’ultimo piano con solaio di copertura piano

0

n.11 dicembre 2003


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Esempio di Certificato energetico

Certificato energetico

Campo in cui inserire la planimetria generale dell’edificio da certificare A) Dati relativi all’edificio: -Proprietà: Mario ROSSI_____________________________________ -Indirizzo: Via Maragliano__________ N. civ ______114________________ Città FIRENZE_____________________ C.A.P 50144___ Prov.__FI - Contesto territoriale:

- centro urbano

Vano scale

Appartamento riscaldato

- periferia - zona rurale

- Utilizzo dell’alloggio: - residenziale privato - residenziale pubblico - Anno di costruzione: 1982______________________

B) Inserimento dati climatici: -Gradi Giorno (GG) della Località: 1821___________

C) Inserimento dei dati strutturali, tecnologici ed impiantistici dell’alloggio -Tipo di struttura portante : Struttura puntiforme in c.a_____ -Tipo di murature verticali:muratura a cassetta non isolata _ nell’intercapedine_______________________________________ -Tipo di infissi:_infissi in legno con doppi vetri_______

Inserimento dei dati generali dell’edificio con indicazione e descrizione dei vani di cui è composto L’edificio è composto da 6 vani: tinello, cucina,soggiorno tre camere da letto,doppi servizi e un ripostiglio._____________ Confina ad ovest con un altro appartamento, ad est con il vano

-Tipo di impianto termico:

per

singola

unità

immobiliare scala, a sud e a nord con l’esterno.______________________________

destinato al riscaldamento e alla produzione di acqua __________________________________________________________________ calda sanitaria_________________________________________ - Potenza nominale utile del generatore di calore: ___24 kW______

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________

- Fonte di reperimento dei dati: relazione tecnica L.373/76_____ -

Certificato energetico

Certificato energetico

D) Confronto tra i dati dimensionali acquisiti e i seguenti parametri di riferimento: - Superficie utile dell’alloggio (Su)__95____m2 (deve essere compresa tra 50 e 97 m2 ) - Altezza netta dei locali riscaldati (h)2.70__m (deve essere compresa tra 2,7 e 3 m) (deve essere compreso tra 0,35 e 0,80) - Rapporto S/V iniziale__0.5_____ - Volume netto dell’alloggio (Vn)__257___m3 (deve essere compreso tra 135 e 290 m3 ) - Superficie finestrata (Sf)__11,5_ __m2 (deve essere compresa tra 8 e 20 m2 ) - Sup.finestrata/Sup. utile (Sf/Su)__0.12_____ (deve essere compresa tra 0,09 e 0,24) - Sup.disperdente verso vano scala (Sdisp.vs) 16_ (deve essere compresa tra 10 e 50 m2 ) -Sup.disperdente verticale opaca (Sdisp.vo)46,7 (deve essere compresa tra 23 e 78 m2 )

Valore del rapporto S/V corretto secondo le percentuali indicate nello schema : 0.5 - [(0.5 ·10)/100]__= 0.47___________________________

F) Determinazione del valore stimato del FEN in funzione del rapporto S/V

Tipologia in linea: variazione del FEN rispetto a S/V E) Correzioni percentuali da apportare al rapporto S/V 1

y = 160.6 x + 7.55 160 140

vano scala, ascensore, appartamento adiacente e solaio disperdente verso esterno vano scala, ascensore, parete su esterno esposta a ovest/est e solaio disperdente verso esterno non isolato

0%

+14%

FEN ( kJ/m³GG )

Posizionamento dell’alloggio all’interno della configurazione lineare

120 100 80 60 40 20 0 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9

S/V ( m -1)

tra due alloggi

-46% Posizionamento confinante con locale dell’alloggio in cantina-garages verticale confinante con sottotetto al primo piano con solaio su pilotis all’ultimo piano con solaio di copertura piano

-20% -10% 0% 0%

1 Nel caso in cui siano compresenti più configurazioni di posizionamento lineare -verticale le percentuali da aggiungere o detrarre devono essere sommate tra di loro es. Caso di alloggio con parete disperdente esposta ad est-ovest e compreso in verticale tra due alloggi: S/V risultante = S/V iniziale + (14-46)% = S/V iniziale – 32% (di S/V iniziale)

Valore stimato del FEN in kJ/m3 GG: Y= 160.6 ·(0.47)+ 7.55 =

83.03


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Certificato Energetico Certificato energetico

Certificato energetico

Solaio pavimento in laterocemento

G) Individuazione delle eventuali correzioni da apportare al valore stimato del FEN: a) Condizioni espositive ambientali: Fronte principale di esposizione dell’alloggio

sud

0%

ovest

+0,24%

sud-ovest

+0,27%

sud-est

+0,78%

est

con isolamento termico a cappotto

-22,7%

non isolato

0%

isolato piano non praticabile

- 23,8%

isolato piano praticabile

-23,4%

non isolato piano praticabile Solaio di copertura

-11,3%

non isolato piano non praticabile

-5,4%

+0,8% sottotetto isolato

Ostruzioni esterne

2

X = 0°

0%

X = 20°

-4,3%

sottotetto non isolato

+18,6%

doppi infissi

+3%

-12%

logge con veranda (serre solari) esposte a sud

X = 40° Colorazione delle cope rture piane

Colorazioni facciate esterne

+4,5%

scuro

-4,6%

chiaro

0%

scuro

-1,9%

medio

0%

chiaro

+0,5%

Finestrature

vetri doppi

0%

con generatore ad alto rendimento a gas metano di potenza nominale utile uguale a 32 kW con generatore ad alto rendimento di potenza nominale utile uguale a 23.9 kW con generatore a gas metano di potenza nominale utile uguale a 23.9 kW con generatore a gas metano di potenza nominale utile compresa tra 20 e 23,9 kW

Impianto termico3

-9,5% -7% 0% +2,5%

ventilconvettore

a cassetta intonacata con isolamento esterno a cappotto (con isolamento supplementare nell’intercapedine) (P08) a cassetta intonacata con isolamento esterno a cappotto (non isolata nell’intercapedine) (P09) a cassetta con paramento esterno in mattoni pieni facciavista e isolamento termico nell’intercapedine (P02) a cassetta intonacata con isolamento term. nell’intercapedine (P01) pannello prefabbricato in C.A con isolamento interno (P03) a cassetta intonacata non isolata (P07)

2

-6,2%

vetri semplici

b)Soluzioni tecnologiche e impiantistiche Pareti verticali esterne

-11,9%

Terminali di erogazione

-7,4% - 5,5%

-10,8%

radiatori con superficie di emissione piana

0%

pannelli radianti isolati a pavimento con temperatura operativa di 19°C

+7%

-0,4% c) Località (Provincia) 0% + 6%

Lucca

Massa

Pisa

Grosseto Livorno Firenze

-1,53% -1,33% -1,13% -0,77%

-0,33%

0%

Prato

Pistoia

Siena

Arezzo

+0,58% +1,25% +1,74%

+4,3%

+ 11,5%

3 Per generatori ad alto rendimento con potenzialità diversa da quelle contemplate nel presente certificato si possono interpolare i dati forniti

Per valori intermedi dell’angolo X effettuare interpolazione per il calcolo della correzione.

Certificato energetico

Certificato energetico

Valore finale del FEN corretto in kJ/m3 GG: 83,03 + [(83.03 ·(3 - 1,9 + 11,5 - 4,3 - 6,2)/100]=

84.77

H) Determinazione del valore del fabbisogno termico specifico FTs :

L) Valutazione finale del Tecnico con indicazioni riguardo alla situazione energetica attuale

(kWh/m2 anno)

FTs= FEN · V · GG/ (S.U · 3600)

dell’alloggio e dei possibili interventi migliorativi:

- FEN è il Fabbisogno energetico normalizzato - GG sono i gradi giorno della località - V è il volume netto dell’edificio (m³) - S.U. è la superficie netta in pianta dell’edificio (m²) - 3.600 è la costante di conversione da kJ a kWh

L’edificio ricade nella classe di consumo specifico FTs = 116

Calcolo di FTs dell’alloggio in kWh/m2 anno: (84.77 · 257 ·1821)/(95 ·3600) = 116

verso

kWh/m²anno

(lettera

E)

con

valore

superiore

al

valore

limite

consigliato (lettera C)di circa 26 kWh/m²anno; considerando la situazione in cui si trova l’alloggio(all’ultimo piano con solaio sottotetto

contenimento

già

dei

isolato),

consumi

si

può

l’adozione

prevedere di

ai

infissi

fini

del

esterni

supplementari, l’installazione di un generatore ad alto rendimento I) Attribuzione della classe di consumo dell’edificio:

in

sostituzione

di

quello

attuale,

l’adozione

di

sistemi

di

regolazione su singolo terminale. CLASSE Cons. (kWh/m2 anno)

A < 50

B

C

D

50-70 70-90 90-110

E 110-130

F

G

130-150 > 150

Gli

interventi

proposti

possono

determinare

un

abbassamento

percentuale di Fts di circa il 20%, con un valore pari a 93 kW/m 2anno(classe

D).

Data____________________

Firma del Tecnico certificatore________________________


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Normativa

Esposizione dell’alloggio

Tipologia

Schiera

Linea

Torre

sud ovest sud-ovest sud-est est

0 +0,6 +0,76 +0,83 +1,13

0 +0,24 +0,27 +0,78 +0,80

0 +2 +3,4 +5,1 +5,2

X = 0°

0

0

0

X = 20°

+2

+3

+1

X = 40°

+6

+4,5

+2

Colorazione delle coperture piane

scuro chiaro

-4,6 0

-4,6 0

-4,6 0

Colorazioni facciate esterne

scuro medio chiaro

-1,9 0 +0,5

-1,9 0 +0,5

-1,9 0 +0,5

Ostruzioni esterne1

1

Per valori intermedi dell’angolo X procedere per interpolazione

Figura 8 - Fattori ambientali e colori facciate - Correzioni da applicare al FEN (%)

- individuazione tipologia alloggio - inserimento dati climatici - inserimento dati strutturali, tecnologici impiantistici

cda 66

L’alloggio corrisponde al modello base?

Si

No

Correzioni di S/V in funzione delle specificità dell’alloggio (v. figura 5-7)

FEN (kj/m3 GG)

Calcolo del rapporto S/V

150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6 ;065 S/V (m3)

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

Correzione del FEN per specificità (v. fig. 8 e Tab. 4 - 5): - condizioni espositive e ambientali - soluzioni tecnologiche e impiantistiche - località dove è posto l’alloggio se diversa da Firenze

Calcolo di FTs e attribuzione della classe di consumo all’edificio

FTs dell’edificio

Valore lim. consigliato

RILASCIO DELLA CERTIFICAZIONE

Figura 9 - Schema metodologico della certificazione energetica semplificata

n.11 dicembre 2003

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energetica per un numero notevole di abitazioni costruite in Toscana nel periodo suddetto. In definitiva, la proposta metodologica, già dotata di specifici modelli di certificazione per le tre tipologie base, potrebbe essere applicata in via sperimentale in attesa che sia definitivamente recepita la Direttiva Europea, ed eventualmente sottoposta ad aggiustamenti nel periodo successivo in base agli esiti della sperimentazione e di eventuali confronti con dati ritenuti maggiormente attendibili.

FTs dell’edificio

valore lim. consigliato

Classe Concumo specifico (kWh/m2 anno)

A <50

B 50-70

C 70-90

D 90-110

E 110-130

F 130-150

G >150

Figura 10 - Classi che definiscono il Fabbisogno termico specifico FTs (kWh/m2anno)

Autonoma di Bolzano che ha istituito il riconoscimento di “CasaClima” (per un approfondimento si rimanda al suo sito internet www.provinz.bz.it): le case con un indice termico al di sotto dei 50 kWh/m2anno ricevono l’etichetta CasaClima B. Se invece l’indice termico si trova al di sotto dei 30 kWh/m2anno, l’edificio riceve l’etichetta CasaClima A. In sintesi, il certificato energetico, già obbligatorio nel Comune di Bolzano, informa il consumatore, attraverso una presentazione semplificata, riguardo ai presunti consumi energetici dell’edificio, al fine di facilitare l’utente nel decidere l’acquisto o l’affitto di un’abitazione mediante la trasparenza dei costi energetici, oppure può indirizzarlo verso gli interventi più efficaci sotto il profilo costi/prestazioni.

Conclusioni Dall’indicazione della Direttiva Europea per la certificazione energetica degli appartamenti ed edifici condominiali fondata sulla valutazione di altri appartamenti analoghi, è stata definita una proposta metodologica basata sul calcolo del FEN, a partire dal rapporto S/V, di modelli tipologici edilizi espressione di un campione di edifici rappresentativo del parco edilizio della Toscana, costruito dalle cooperative dagli anni 70 agli anni 90. La metodologia, che fa riferimento a metodi di calcolo convenzionali del fabbisogno di energia per il riscaldamento (UNI 10344), può essere evidentemente utilizzata anche con altri metodi di calcolo (EN 832), mentre i risultati potrebbero essere corretti mediante il confronto sia con valori dei consumi reali, rilevati per un numero significativo di anni (5-10 anni), sia con i risultati di simulazioni numeriche più complesse. Essa può anche essere estesa sia all’analisi degli edifici dei centri storici sia a qualsiasi altra tipologia residenziale. L’aspetto tuttavia più interessante evidenziato dallo studio è la possibilità che si possa pervenire, con tempi e costi estremamente contenuti, al rilascio dell’attestazione

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Gianfranco Cellai, Alessandro Geri, Barbara Mondì Dipartimento Tecnologie dell’Architettura e Design “PierLuigi Spadolini”, Università di Firenze Bibliografia [1] V. Esposito, R. Roda, a cura di, “Edilizia residenziale in Toscana 1972-1992, Venti anni di attività del movimento cooperativo di abitazione”, Coop.va Progetto ed., Firenze 1993. [2] Consorzio comprensoriale pratese, Consorzio Coopertoscana, Arcat, Utcop Consulting, Ufficio tecnico cooperative, “Progetto casa Prato ’80, scelte progettuali mostra alloggi tipo”, Progetto Casa ed., Firenze 1981. [3] G. Fantozzi, R. Roda, “Edilizia residenziale a Prato, 1966-91, 25 anni di attività del consorzio Comprensoriale Pratese fra le cooperative di abitazione aderenti all’ARCAT-Lega”, Alinea ed., Firenze 1992. [4] G. Cellai, M. Casadidio, “Progettare con la legge 10/91”, Carocci Ed.1998. [5] AA.VV. “Progettare nel tessuto urbano”, a cura di M. Zaffagnini, Alinea Ed., Firenze 1993. [6] G. Caniggia, “Analisi tipologica: la corte matrice dell’insediamento”, in AA.VV., “Recupero e riqualificazione urbana nel programma straordinario per Napoli”, Giuffrè Ed., Roma, 1984. [7] G.L. Maffei, “La casa fiorentina nella storia della città”, Marsilio Ed., 1984. [8] P. Maretto, “La casa veneziana nella storia della città”, Marsilio Ed., 1986. [9] F. Conti, “La certificazione Energetica degli edifici: procedure semplificate e prospettive future”, in Atti del Convegno “Edilizia Specializzata”, SAIE 1999. [10] S. Zani, “Statistica”, Giuffrè ed, 1991. [11] A. Carderi, “La certificazione energetica degli edifici esistenti: procedure semplificate e lista positiva”, in neo-Eubios n°1, Anno I, novembre 1999, ed. Tep srl, Milano. [12] S. Mammi, “La certificazione energetica degli edifici” in neo-Eubios n°1, Anno I, novembre 1999, pp.79, ed. Tep srl, Milano.

cda 67

Ricerca finanziata con fondi d’Ateneo dell’Università di Firenze

n.11 dicembre 2003


CDA11_68_75 25-11-2003 14:30 Pagina 68

Normativa

Antonio Renato Soragnese

Determinare l’efficienza energetica I consumi delle apparecchiature domestiche e dei condizionatori d’aria

cda 68

L’autore offre una panoramica delle disposizioni comunitarie relative all’etichettatura dei consumi energetici delle apparecchiature domestiche, per aiutare i consumatori nella scelta di quelle più efficienti. Inoltre, analizza lo stato di attuazione della normativa relativa ai condizionatori d’aria per uso domestico.

no dei primi obiettivi della Comunità europea in materia di efficienza energetica è stato quello di armonizzare le misure nazionali relative alla pubblicazione di informazioni sul consumo di energia degli apparecchi domestici, in modo da permettere agli utenti di sceglierli tenendo conto anche di questo parametro. Il primo provvedimento, che risale a oltre 24 anni fa, è la direttiva n. 79/530/CEE concernente l’informazione, mediante etichettatura, sul consumo di energia degli apparecchi domestici. Questa prevedeva l’emanazione di direttive di applicazione. Fino al 1992 è stata emanata solo la n. 79/531/CEE, che ha applicato le disposizioni della direttiva n. 79/530/CEE ai forni elettrici. La 79/531/CEE, che è stata considerata anche una direttiva di applicazione della 92/75/CEE, è stata abrogata dalla direttiva 2002/40/CE a partire dal 1° gennaio 2003. La 79/530/CEE, invece, è stata abrogata (1° gennaio 1994) dalla direttiva n. 92/75/CEE del Consiglio, riguardante l’indicazione del consumo degli apparecchi domestici di energia e di altre risorse, tramite etichettatura e informazioni uniformi relative ai prodotti. Quest’ultima non fa distinzione tra le apparecchiature che sono vendute o meno per uso domestico.

U

n.11 dicembre 2003

La direttiva n. 92/75/CEE si applica alle seguenti apparecchiature domestiche: - frigoriferi, congelatori e loro combinazioni; - lavatrici, asciugabiancheria e apparecchi combinati; - lavastoviglie; - forni; - scaldaacqua e serbatoi ad acqua calda; - sorgenti luminose; - apparecchi per aria condizionata. Le suddette apparecchiature, in vendita, in locazione o in locazione-vendita, devono essere commercializzate con una scheda informativa e con un’etichetta contenenti i dati relativi al loro consumo di energia (elettrica o di altro tipo) ovvero altre informazioni indicate nelle direttive di applicazione.

Gli obblighi del fornitore Il fornitore deve predisporre una documentazione tecnica in modo da consentire all’acquirente la valutazione esatta delle informazioni figuranti sull’etichetta e sulla scheda. Tale documentazione deve comprendere: - una descrizione generale del prodotto; - i risultati dei calcoli di progettazione, se necessario; - le relazioni di collaudo;

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- quando i dati derivano da quelli ottenuti dai modelli simili, le informazioni devono riguardare questi ultimi. Tutta la documentazione deve essere messa a disposizione dell’Autorità nazionale, a cura del fornitore, per un periodo che va fino a 5 anni dopo la fabbricazione dell’ultimo prodotto. I fornitori devono consegnare: - un’etichetta gratuita nella lingua prevista che il distributore applicherà nel punto stabilito dalla direttiva di applicazione; - una scheda informativa sul prodotto, riportata in tutti gli opuscoli ad esso relativi o, in mancanza di questi, in ogni altro documento fornito insieme all’apparecchio. I fornitori sono i soli responsabili dell’esattezza di quanto riportato nelle etichette e nelle schede; si presuppone che essi abbiano approvato la pubblicazione di tali informazioni. In caso di vendita, locazione o locazione-vendita tramite catalogo o altri mezzi che non consentono al compratore potenziale di vedere l’apparecchio, le informazioni essenziali contenute sull’etichetta o sulla scheda devono essere portate a conoscenza del compratore potenziale prima dell’acquisto nei modi più opportuni (nel catalogo, negli opuscoli pubblicitari ecc.). Le informazioni relative al rumore atmosferico dell’apparecchiatura, obbligatorie ai sensi della direttiva 86/594/CEE, nonché le altre aventi carattere pubblico e obbligatorie ai sensi di altri provvedimenti comunitari, devono essere riportate sull’etichetta o sulla scheda in base alle direttive di applicazione.

Gli obblighi degli Stati membri Tutti gli Stati membri devono adottare i provvedimenti necessari per: - garantire che tutti i fornitori e i distributori stabiliti sul proprio territorio rispettino gli obblighi su accennati; - vietare l’apposizione di etichette, marchi, simboli o iscrizioni relativi al consumo di energia che non rispettino le prescrizioni della direttiva e che possano creare confusione. Questo divieto non si applica alle etichette ecologiche comunitarie o nazionali; - avviare campagne d’informazione a carattere educativo e promozionale per incentivare un’utilizzazione più responsabile dell’energia da parte dei consumatori privati. Gli Stati membri non possono ostacolare la circolazione delle apparecchiature che rispettino le disposizioni delle direttive di applicazione. Nel caso in cui gli Stati membri abbiano motivo di sospettare della non correttezza delle informazioni riportate sulle etichette o sulle schede, possono obbligare i fornitori a fornire le spiegazioni necessarie, nonché le prove che attestino le informazioni sospette. Infine, gli Stati membri hanno l’obbligo di comunicare alla Commissione il testo delle disposizioni adottate.

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Le direttive di applicazione della direttiva 92/75/CEE Per la piena attuazione della 92/75/CEE sono state previste delle direttive specifiche per ogni apparecchiatura. Le suddette direttive di applicazione devono precisare: - l’indicazione della definizione esatta del tipo di apparecchio; - le norme e i metodi di misurazione da applicare per ottenere le informazioni relative al consumo di energia; - le precisazioni relative alla documentazione tecnica richiesta; - il disegno e il contenuto dell’etichetta; - il punto di apposizione dell’etichetta sull’apparecchio; - il contenuto della scheda, sulla quale figurano le informazioni indicate sull’etichetta e, eventualmente, il suo formato; - le informazioni da fornire nel caso di offerte di vendita per corrispondenza. Recepimento della direttiva La direttiva doveva essere recepita in tutti gli Stati membri entro il 1° luglio 1993 ed essere applicata dal 1° gennaio 1994, data di abrogazione della 79/530/CEE. Le direttive di applicazione emanate Le direttive che riportano le modalità di applicazione della direttiva 92/75/CEE sono: - la 94/2/CE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo d’energia dei frigoriferi elettrodomestici, dei congelatori elettrodomestici e delle relative combinazioni; - la 95/12/CE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia delle lavatrici a uso domestico. La suddetta direttiva è stata modificata dalla n. 96/89/CE; - la 95/13/CE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia delle asciugabiancheria a uso domestico; - la 96/60/CE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia delle lavasciuga biancheria domestiche; - la 97/17/CEE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia delle lavastoviglie a uso domestico. La suddetta direttiva è stata modificata dalla n. 1999/9/CE; - la 98/11/CE per quanto riguarda l’etichettatura indicante l’efficienza energetica delle lampade per uso domestico; - la 2002/31/CE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia dei condizionatori d’aria per uso domestico; - la 2002/40/CE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia dei forni elettrici per uso domestico. Tra gli apparecchi domestici che attendono una direttiva applicativa ci sono solo gli scaldaacqua e i serbatoi di acqua calda. La tabella 1 riporta i riferimenti di tutti i provvedimenti comunitari relativi all’informazione dei consumi di energia degli apparecchi domestici. Un cenno particolare merita la direttiva n. 96/57/CE, sui requisiti di rendimento energetico di frigoriferi, congelatori e loro combinazione di uso domestico affinché vengano immessi sul mercato apparecchi con un consumo energe-

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tico inferiore o uguale al consumo di energia elettrica massimo consentito per la sua categoria, calcolato secondo le procedure riportate nell’allegato alla stessa direttiva. Un altro cenno particolare merita anche la direttiva n. 2000/55/CE che ha l’obiettivo di ridurre il consumo di energia degli alimentatori per lampade fluorescenti. Le disposizioni della suddetta direttiva prevedono il passaggio progressivo dagli alimentatori a minore rendimento a quelli a maggiore rendimento energetico. Queste due direttive non sono considerate di applicazione della direttiva 92/75/CEE ma, visto i loro obiettivi che mirano comunque a contenere i consumi di energia, sono state riportate anche in tabella 3 per mettere in evidenza il loro stato di attuazione.

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I provvedimenti nazionali di attuazione Bisogna ricordare che la direttiva 79/530/CEE è stata recepita nell’ordinamento nazionale con il D.P.R. 12 agosto 1982, n. 783, pubblicato sulla GU n. 299 del 29 ottobre 1982. Mentre la 79/531/CEE è stata recepita con il D.P.R. 10 settembre 1982, n. 784, pubblicato su GU 29 ottobre 1982, n. 299. Successivamente, bisogna ricordare che l’art. 31 della legge n. 9 del 1991, ha disposto: - l’istituzione del marchio “Risparmio Energetico” per gli apparecchi domestici nonché per i sistemi e dispositivi di illuminazione ad alto rendimento. Istituzione che doveva avvenire in seguito a uno studio dell’ENEA per individuare le caratteristiche; - l’emanazione di un decreto del Ministero dell’Industria per definire gli apparecchi, le procedure e le modalità tecniche per il rilascio del marchio “Risparmio Energetico”, l’etichettatura e le informazioni relative ai consumi energetici; - una campagna informativa da parte dell’ENEL e delle imprese elettriche degli enti locali; - l’effettuazione di controlli a campione sugli apparecchi e dispositivi domestici con il marchio “Risparmio Energetico” avvalendosi dell’istituto italiano per il marchio di qualità (IMQ), del Comitato elettrotecnico italiano e dell’ENEA. Queste disposizioni non sono state attuate e il marchio “Risparmio energetico” non è stato adottato, sia per il fatto che si sarebbe sovrapposto alla marcatura CE sia perché la direttiva 92/75/CEE ha di fatto rese obbligatorie analoghe disposizioni che dovevano essere recepite e attuate da tutti gli Stati membri. La 92/75/CEE è stata recepita con il regolamento attuativo contenuto nel DPR 9 marzo 1998, n. 107, mentre le direttive applicative sono state recepite in Italia con provvedimenti specifici. I riferimenti dei provvedimenti nazionali di attuazione della 92/75/CEE e delle sue direttive di applicazione sono riportati in tabella 2. Il DPR n. 107/1998, dopo avere esplicitato il suo ambito di

applicazione e gli apparecchi a cui si applica, che non risulta diverso da quello della direttiva comunitaria, precisa che restano ancora valide le disposizioni del DPR del 10 settembre 1992, n. 784 per quanto riguarda i forni elettrici. Il suddetto decreto è stato abrogato e sostituito dal DM 2 gennaio 2003 a partire dal 1° gennaio 2003. Le disposizioni del DPR n. 107/1998 non si applicano alle targhette che vengono riportate sulle apparecchiature per indicare le informazioni necessarie per un uso sicuro. Il DPR n. 107/1998 riporta alcune definizioni per meglio chiarire alcuni termini. In particolare riporta le definizioni di: a) distributore: qualsiasi dettagliante o qualsiasi altra persona che venda, noleggi, offra in leasing o esponga apparecchi domestici agli utilizzatori finali; b) fornitore: il fabbricante o il suo rappresentante autorizzato nella Comunità europea oppure il soggetto che immette il prodotto sul mercato comunitario; c) scheda: una tabella informativa standardizzata relativa all’apparecchio in questione; d) altre risorse essenziali: acqua, prodotti chimici o qualsiasi altra risorsa consumata da un apparecchio nel suo normale funzionamento; e) informazioni complementari: altre informazioni relative al funzionamento dell’apparecchio che riguardano o servono a valutare il suo consumo di energia o di altre risorse essenziali. Le disposizioni relative ai consumi energetici, e in particolare le informazioni da riportare in una scheda informativa e sull’etichetta da apporre sull’apparecchiatura, devono essere rese note al consumatore in base al DPR 12 agosto 1982, n. 783, che ha recepito nell’ordinamento nazionale la direttiva 79/530/CEE. Oltre a ribadire tutti gli obblighi del fornitore e del distributore contenuti nella direttiva 92/75/CE, il DPR n. 107/1998 fa riferimento agli articoli 3 e 5 del suddetto DPR n. 783/1982, per quanto riguarda la documentazione tecnica che deve essere predisposta dal fabbricante per consentire un’esatta valutazione dei dati che figurano sull’etichetta e sulla scheda. L’attività di vigilanza e controllo per la verifica della corretta attuazione del DPR n. 107/1998, è demandata al Ministero delle Attività produttive, il quale si può avvalere dei propri uffici provinciali, di altre amministrazioni pubbliche dello Stato e delle autorità pubbliche locali. Per la verifica della veridicità dei dati tecnici dichiarati, oltre che dei propri laboratori, il Ministero delle attività produttive si può avvalere di organismi incaricati con appositi decreti ministeriali. Nel caso di accertate violazioni, sono gli uffici provinciali del ministero delle attività produttive delegati a ricevere il rapporto e a effettuare le azioni conseguenti. Infine, il Ministero delle Attività produttive ha il compito di promuovere campagne informative per incentivare un uso più responsabile dell’energia da parte dei consumatori. A tale proposito, un cenno particolare merita il decreto ministeriale, del 21 dicembre 2001, pubblicato sulla GU n. 91

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del 18 aprile 2002, contenente un programma di incentivazione dei frigoriferi ad alta efficienza energetica e di attuazione delle analisi energetiche negli edifici. La tabella 3 riporta: l’elenco delle direttive applicabili all’etichettatura energetica delle apparecchiature domestiche, la loro entrata in vigore, la data entro la quale dovevano essere recepite negli ordinamenti di tutti gli Stati membri, l’eventuale fase transitoria, le direttive che hanno modificato le direttive applicative, la data del loro recepimento, lo stato di attuazione e le norme tecniche applicabili. Le norme europee armonizzate I numeri e i titoli delle norme armonizzate relativi all’informazione dei consumi di energia degli apparecchi domestici, nonché i riferimenti alle norme sostituite e la loro entrata in vigore sono stati riportati in tabella 4. Nella stessa tabella sono riportati anche gli estremi delle comunicazioni che sono state pubblicate nelle Gazzette Ufficiali dell’Unione Europea.

al format riportato in figura 1 se l’apparecchio ha solo funzione di raffreddamento, a quello riportato in figura 2 se l’apparecchio ha funzioni di raffreddamento/riscaldamento. Le dimensioni dell’etichetta devono essere quelle riportate in figura 3. Per la compilazione della suddetta etichetta devono essere seguite le informazioni riportate nelle note dell’allegato I della direttiva. Il contenuto e il formato della scheda informativa a corredo dell’apparecchiatura devono essere conformi alle disposizioni contenute nell’Allegato II della direttiva. Le suddette informazioni possono essere inserite in una tabella riassuntiva comprendente diversi apparecchi venduti dallo stesso costruttore. Le stesse informazioni devono essere fornite nei cataloghi di vendita per corrispondenza, le

I condizionatori d’aria L’etichettatura indicante il consumo di energia dei condizionatori d’aria per uso domestico è stata regolamentata a livello europeo con la direttiva n. 2002/31/CE del 22 marzo 2002. Questa si applica alle apparecchiature alimentate dalla rete elettrica come definite dalle norme europee EN 255-1 ed EN 814-1 e dalle norme armonizzate che saranno emanate successivamente. La direttiva non si applica agli: - apparecchi che possono essere alimentati con altre fonti di energia; - apparecchi aria-acqua e acqua-acqua; - apparecchi con potenza refrigerante superiore a 12 kW. I dati da riportare nelle schede informative e nell’etichetta da collocare sull’apparecchiatura sono quelli indicati nelle norme comunitarie armonizzate che saranno adottate da Comitato europeo di normalizzazione (CEN) e i cui titoli verranno pubblicati sulle Gazzette ufficiali dell’Unione europea. Per le informazioni relative alla rumorosità delle apparecchiature, l’obbligo sussiste solo se lo Stato membro lo richiede. La documentazione tecnica da produrre deve contenere: a) nome e indirizzo del fabbricante; b) descrizione dell’apparecchiatura che consente di identificarla; c) informazioni, con eventuali disegni, delle caratteristiche progettuali del modello e in particolare di quelle che incidono maggiormente sul consumo energetico; d) risultati delle misure e delle prove effettuate in base alle norme tecniche armonizzate; e) eventuali istruzioni per l’uso dell’apparecchiatura. Nel caso in cui le informazioni e i dati derivino da modelli o loro combinazioni, devono essere forniti i dettagli dei calcoli o le estrapolazioni effettuate prendendo a riferimento i suddetti modelli. Per essere chiaramente visibile l’etichetta deve essere applicata all’esterno del lato frontale o del lato superiore dell’apparecchiatura e deve essere conforme

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Figura 1 - Etichetta per gli apparecchi con funzione raffreddamento - Etichetta 1

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comunicazioni, le offerte scritte, la pubblicità su internet o mediante altri mezzi di informazione. Per quanto riguarda la determinazione della classe di efficienza energetica di ogni apparecchio bisogna fare riferimento all’Allegato IV (si può trovare all’indirizzo www.reedbusiness.it/cda) della direttiva, tenendo presente che l’indice di efficienza elettrica (EER) deve essere determinato in conformità alle procedure di prova riportate nelle norme armonizzate nelle condizioni T1, moderate. In particolare, l’allegato IV riporta le tabelle relative ai seguenti condizionatori d’aria per uso domestico: Tabella 1 - Condizionatori raffreddati ad aria (Tabella 1.1. Apparecchi split e multisplit, Tabella 1.2. Apparecchi monoblocco, Tabella 1.3. Apparecchi a condotto semplice); Tabella 2 - Condizionatori raffreddati ad acqua (Tabella 2.1.

Apparecchi split e multisplit, Tabella 2.2. Apparecchi monoblocco); Tabella 3 - Condizionatori raffreddati ad aria – funzione riscaldamento (Tabella 3.1. Sistemi split e multisplit, Tabella 3.2. Apparecchi monoblocco, Tabella 3.3. Apparecchi a condotto semplice); Tabella 4 - Condizionatori raffreddati ad acqua – funzione riscaldamento (Tabella 4.1. Apparecchi split e multisplit, Tabella 4.2. Apparecchi monoblocco). La direttiva 2002/31/CE doveva essere recepita in tutti gli Stati membri entro il 1° gennaio 2003. Inoltre, era prevista una fase transitoria fino al 30 giugno 2003 per commercializzare apparecchiature non conformi alle disposizioni su illustrate.

Figura 2 - Etichetta per gli apparecchi con funzione raffreddamento/riscaldamento - Etichetta 2

Figura 3 – Dimensione dell’etichetta

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Tabella 1 - Riferimenti dei provvedimenti comunitari relativi all’informazione dei consumi di energia degli apparecchi domestici Direttiva 79/530/CEE, del Consiglio, del 14 maggio 1979, concernente l’informazione, mediante etichettatura, sul consumo di energia degli apparecchi domestici (GUCE n. L 145 del 13 giugno 1979). Direttiva 79/531/CEE del Consiglio, del 14 maggio 1979, che applica ai forni elettrici la direttiva 79/530/CEE concernente l’informazione, mediante etichettatura, sul consumo di energia degli apparecchi domestici (GUCE n. L 145 del 13 giugno 1979) Direttiva 92/75/CEE del Consiglio, del 22 settembre 1992, concernente l’indicazione del consumo di energia e di altre risorse degli apparecchi domestici, mediante l’etichettatura e informazioni uniformi relative ai prodotti (GUCE n. L. 297 del 13-10-1992). Direttiva 21 gennaio 1994, n. 94/2/CE della Commissione, che stabilisce le modalità d’applicazione della direttiva 92/75/CEE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo d’energia dei frigoriferi elettrodomestici, dei congelatori elettrodomestici e delle relative combinazioni (GUCE n. L 045 del 17/02/1994). Direttiva 23 maggio 1995, n. 95/12/CE della Commissione, che stabilisce le modalità d’applicazione della direttiva 92/75/CEE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia delle lavatrici a uso domestico (GUCE n. L 136 del 21/06/1995). (NB: la Direttiva 17 dicembre 1996, n. 96/89/CE pubblicata su GUCE n. L 388 del 28-12-1996, ha modificato la presente direttiva). Direttiva 23 maggio 1995, n. 95/13/CE della Commissione, che stabilisce le modalità d’applicazione della direttiva 92/75/CEE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia delle asciugabiancheria a uso domestico (GUCE n. L 136 del 21 giugno 1995). Direttiva 19 settembre 1996, n. 96/60/CE della Commissione, recante modalità d’applicazione della direttiva 92/75/CEE del Consiglio per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia delle lavasciuga biancheria domestiche (GUCE n. L 266 del 18-10-1996). Direttiva 3 settembre 1996, n. 96/57/CE del Parlamento europeo e del Consiglio, sui requisiti di rendimento energetico di frigoriferi, congelatori e loro combinazione di uso domestico (GUCE 18 settembre 96, n. L 236). Direttiva 16 aprile 1997, n. 97/17/CEE della Commissione, che stabilisce le modalità di applicazione della direttiva 92/75/CEE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia delle lavastoviglie a uso domestico (GUCE 7 maggio 1997, n. L 118). (NB: la Direttiva 26 febbraio 1999, n. 1999/9/CE, pubblicata sulla GUCE 4-3-1999, n. L 54, riporta una modifica alla presente direttiva). Direttiva 27 gennaio 1998, n. 98/11/CE della Commissione, che stabilisce le modalità d’applicazione della direttiva 92/75/CEE del Consiglio per quanto riguarda l’etichettatura indicante l’efficienza energetica delle lampade per uso domestico (GUCE 10-3-1998, n. L 71). Decisione 24 dicembre 1999 della Commissione, relativa a un procedimento a norma dell’art. 81 del trattato CE e dell’art. 53 dell’accordo SEE. (Caso IV.F.1/36.718. CECED: Consiglio europeo dei costruttori di elettrodomestici. Accordo tra imprese di costruzione di lavatrici domestiche per ridurre i consumi di energia. Direttiva 95/12/CE e 92/75/CE. Accordo ammesso fino al 31-12-2001) (GUCE 26-7-2000, n. 187). Direttiva 2000/55/CE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 18 settembre 2000, sui requisiti di efficienza energetica degli alimentatori per lampade fluorescenti (GUCE 1-11-2000, n. L 279). Direttiva 2002/31/CE della Commissione, del 22 marzo 2002, che stabilisce le modalità di applicazione della direttiva 92/75/CEE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia dei condizionatori d’aria per uso domestico (GUCE 3-4-2002, n. L 86) (NB: sulla GUUE 11-2-2003, n. L 34 è stata pubblicata una rettifica).

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Direttiva 2002/40/CE della Commissione, dell’8 maggio 2002, che stabilisce le modalità di applicazione della direttiva 92/75/CEE del Consiglio per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia dei forni elettrici per uso domestico (GUCE 15-5-2002, n. L 128) (NB: sulla GUUE 15-5-2002, n. L 128 è stata pubblicata una rettifica).

Tabella 2 -

Riferimenti dei provvedimenti nazionali di attuazione delle direttive comunitarie relative all’informazione dei consumi di energia degli apparecchi domestici

D.P.R. 12 agosto 1982, n. 783 (GU n. 299 del 29-10-1982). Attuazione direttiva CEE n. 79/530 relativa all’informazione, mediante etichettatura, sul consumo di energia degli apparecchi domestici. D.P.R. 10 settembre 1982, n. 784 (GU 29 –10-1982, n. 299). Attuazione della direttiva (CEE) n. 79/531 relativa all’applicazione ai forni elettrici della direttiva (CEE) n. 79/530 concernente l’informazione, mediante etichettatura, del consumo di energia degli apparecchi domestici. DPR 9 marzo 1998, n. 107 (GU 17-4-1998, n. 89). Regolamento recante norme per l’attuazione della direttiva 92/75/CEE concernente le informazioni sul consumo di energia degli apparecchi domestici. DM 2 aprile 1998 (GU 7-5-1998, n. 104). Modalità di applicazione dell’etichettatura energetica a frigoriferi domestici, congelatori e relative combinazioni. DM 7 ottobre 1998 (GU 23-10-1998, n. 248). Modalità di applicazione della etichettatura energetica a lavatrici, asciugabiancheria e lavasciuga ad uso domestico. DM 10 novembre 1999 (GU n. 269 del 16-11-1999). Modalità di applicazione della etichettatura energetica alle lavastoviglie ad uso domestico, in conformità alle direttive comunitarie 92/75/CE e 97/17/CE. DM 10 novembre 1999 (GU n. 269 del 16-11-1999). Norme sui requisiti di rendimento energetico di frigoriferi, congelatori e loro combinazioni di uso domestico, in conformità alla direttiva comunitaria 96/57/CE. DM 10 luglio 2001 (GU n. 184 del 9-8-2001). Recepimento della direttiva 98/11/CE della Commissione del 27 gennaio 1998, che stabilisce le modalità di applicazione della direttiva 92/75/CEE del Consiglio per quanto riguarda l’etichettatura indicante l’efficienza energetica delle lampade per uso domestico. DM 26 marzo 2002 (GU n. 79 del 4-4-2002). Attuazione della direttiva 2000/55/CE del Parlamento europeo e del Consiglio concernente i requisiti di efficienza energetica degli alimentatori per lampade fluorescenti. DM 2 gennaio 2003 (GU n. 23 del 29-1-2003). Attuazione della direttiva 2002/40/CE dell’8 maggio 2002 della Commissione che stabilisce le modalità di applicazione della direttiva 92/75/CEE del Consiglio per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia dei forni elettrici per uso domestico. DM 2 gennaio 2003 (GU n. 23 del 29-1-2003). Attuazione della direttiva 2002/31/CE del 22 marzo 2002 della Commissione che stabilisce le modalità di applicazione della direttiva 92/75/CEE per quanto riguarda l’etichettatura indicante il consumo di energia dei condizionatori d’aria per uso domestico.

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Tabella 3 -

Stato di attuazione delle direttive relative all’informazione dei consumi di energia degli apparecchi domestici

Direttiva

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Data entrata Data Fase Modifica in vigore recepimento Transitoria direttiva

Data Stato di recepim. attuazione modifiche

Norme applicabili

Informazioni su consumi energetici (79/530/CEE)

14-5-1979

14-5-1981

DPR 12-8-1982, n. 783

Forni elettrici (79/531/CEE)

14-5-1979

14-5-1981

DPR 10-9-1982, n. 784 (4)

Informazioni su consumi energetici (92/75/CEE)

2-10-1992

1-1-1994

DPR 9-3-1998, n. 107

Frigoriferi e congelatori (94/2/CEE)

9-3-1994

1-1-1995

DM 2-4-1998

EN 153 (1)

Lavatrici (95/12/CEE)

11-7-1995

1-4-1996

30-9-1996

DM 7-10-1998

EN 60456:1999 Mod A11:2001 Mod A12:2001

Asciuga biancheria (95/13/CEE)

11-7-1995

1-4-1996

30-9-1996

DM 7-10-1998

EN 61121:1999 Mod. A11:2000

Rendimento energetico 8.10-1996 di frigoriferi, congelatori e loro combinazione (96/57/CE)

8-10-97

8-10-2000

DM 10-11-1999

EN 153:1995

Lavasciuga biancheria (96/60/CE)

7-11-1996

1-8-1997

31-1-1998

DM 7-10-1998

EN 50229:1997 EN 50229:2001

Lavastoviglie (97/17/CE)

27-5-1997

1-7-1998

31-12-1998

Lampade (98/11/CE)

30-3-1998

14-6-1999

31-12-2000

DM 10-7-2001

EN 50285:1999

Lampade fluorescenti (2000/55/CE)

21-11-2000

21-11-2001

21-5-2002

DM 26-3-2002

EN 50294 EN 60920

Condizionatori d’aria per uso domestico (2002/31/CE)

23-4-2002

1-1-2003

DM 2-1-2003

Forni elettrici per uso domestico (2002/40/CE) (3)

4-6-2002

31-12-2002

DM 2-1-2003

96/89/CEE

99/9/CE

15-5-1997

28-2-1999 (2) DM 10-11-1999 EN 50242:1998 Mod: A1:1999 Mod. A2: 2001

EN 50304:2001

(1) Anche le ISO 7173, 5155 e 8187 sono norme di riferimento che sono in corso di recepimento, mentre è stata già adottata la EN 28187. (2) Ammesso un periodo transitorio fino al 31 luglio 1999. (3) Abroga la direttiva 79/531/CEE dal 1° gennaio 2003. (4) Il suddetto decreto è stato abrogato e sostituito dal DM 2 gennaio 2003 a partire dal 1° gennaio 2003.

Il recepimento della direttiva 2002/31/CE Con il decreto ministeriale del 2 gennaio 2003, pubblicato sulla Gazzetta ufficiale n. 23 del 29 gennaio 2003, è stata recepita nell’ordinamento nazionale la direttiva 2002/31/CE. Le disposizioni del DM 2 gennaio 2003 sono identiche a quelle contenute nella direttiva comunitaria. Le uniche differenze sono: - l’etichetta, redatta in lingua italiana, deve essere apposta ai sensi dell’articolo 3, comma 1 del DPR 9 marzo 1998 n. 107, che ha recepito nell’ordinamento nazionale la direttiva 92/75/CEE riguardante l’indicazione del consumo degli apparecchi domestici di energia e di altre risorse, tra-

n.11 dicembre 2003

mite etichettatura e informazioni uniformi relative ai prodotti. I modelli delle etichette sono identici a quelli delle figure 1, 2, e 3. Per la compilazione della suddetta etichetta devono essere seguite le note esplicative riportate nell’Allegato I ( www.reedbusiness.it/cda); - la scheda informativa, redatta in lingua italiana, deve essere fornita dal fabbricante ai sensi dell’articolo 4, comma 4 del DPR 9 marzo 1998, n. 107. Il contenuto e il formato sono identici a quelli riportati della direttiva comunitaria. Per la sua compilazione devono essere seguite le indicazioni riportate nell’Allegato II ( www.reedbusiness.it/cda). La determinazione della classe di efficienza energetica di

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CDA11_68_75 25-11-2003 14:30 Pagina 75

Tabella 4 -

Elenco dei riferimenti delle norme armonizzate

Riferimento

Titolo della norma armonizzata

CEN-EN 153:1995

Metodi di misura del consumo di energia elettrica e delle caratteristiche associate dei frigoriferi, conservatori e congelatori di uso domestico e loro combinazioni

Cenelec-EN 50285: 1999

Efficienza energetica delle lampade per uso domestico

-

-

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN 50229:1997

Macchine elettriche lavasciugabiancheria per uso domestico e similare. Metodi per la misura della prestazione

-

-

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN 50229: 2001

Macchine elettriche lavasciugaCenelec-EN 50229:1997 biancheria per uso domestico e similare. Metodi per la misura della prestazione

1-5-2004

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN 61121:1999

Asciugabiancheria a tamburo per uso domestico. Metodi per la misura delle prestazioni

EN 61121:1993 + A11:1995 1-10-1999

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN 61121 Modifica A11:2000

Asciugabiancheria a tamburo per uso domestico. Metodi per la misura delle prestazioni

EN 61121:1999

1.1.2001

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN 50242:1998

Lavastoviglie elettriche per uso domestico. Metodi di prova per la misura delle prestazioni

-

-

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN 50242:1999 Modifica A1:1999

Lavastoviglie elettriche per uso domestico. Metodi di prova per la misura delle prestazioni

EN 50242:1998

1-8-2001

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN 50242:1999 Modifica A2:2001

Lavastoviglie elettriche per uso domestico. Metodi di prova per la misura delle prestazioni

EN 50242:1998 + A1:1998

1-8-2001

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN 60456:1999

Macchine lavabiancheria per uso domestico. Metodi per la misura della prestazione

EN 60456:1994 + A11:1995 1-10-1999

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN Macchine lavabiancheria per uso 60456:1999 domestico. Metodi per la misura Modifica A 11:2001 della prestazione

EN 60456:1999

1-8-2001

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN Macchine lavabiancheria 60456:1999 per uso domestico. Metodi per Modifica A 12:2001 la misura della prestazione

EN 60456:1999 + A11:2001 1-2-2004

22-2-2002, n. C 49

Cenelec-EN 50304:2001

-

8-10-2002, n. C 242

Forni elettrici per uso domestico. Metodi per la misura dei consumi di energia

Riferimento Data cessazione Gazzetta ufficiale alla norma sostituita norma sostituita unione europea 1-3-1997, n. C 65

ogni apparecchio, espressa su una scala da A (bassi consumi) a G (alti consumi), deve essere effettuata conformemente all’allegato IV ( www.reedbusiness.it/cda) del decreto ministeriale. Mentre l’Allegato III ( www.reedbusiness.it/cda) riporta le informazioni che devono essere fornite nel caso di vendita per corrispondenza o di altri tipi di vendita a distanza. Il decreto è entrato in vigore il 1° gennaio 2003 in conformità alle disposizioni stabilite dalla direttiva comunitaria. Bisogna notare che il decreto è retroattivo dato che la sua pubblicazione sulla Gazzetta ufficiale è avvenuta il 29 gennaio 2003. Mentre viene confermato il termine del periodo transitorio del 1° luglio 2003 dal quale parte il divieto per l’immissione in commercio, esposizio-

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-

cda 75

ne, vendita e locazione di condizionatori d’aria per uso domestico, senza un’etichetta e una scheda informativa conforme alle disposizioni del decreto ministeriale. Antonio Renato Soragnese Esperto Normativa Energetica Ambientale

Sul sito Internet di Cda, all’indirizzo www.reedbusiness.it/cda, è possibile trovare gli Allegati al DM 2 gennaio 2003, che ha recepito nel nostro ordinamento la direttiva 2002/31/CE.

n.11 dicembre 2003


CDA11_76_77 25-11-2003 14:49 Pagina 76

Consulenza elettrotecnica

Antonio Porro

Il rifasamento eneralmente, nelle applicazioni industriali, gli utilizzatori sono di tipo ohmico induttivo e possono presentare un angolo di sfasamento tensionecorrente ϕ particolarmente elevato. Si rende allora necessario rifasare, cioè diminuire tale angolo al fine di ridurre il modulo della corrente totale IT circolante in linea e, di conseguenza, la potenza persa (figg. 1 e 2). Per rifasare si allaccia in parallelo al carico un condensatore che assorbe una corrente IC sfasata di 90° in anticipo rispetto la tensione. Il rifasamento può essere totale o parziale:

G

cda 76

Per determinare il valore della capacità necessaria a rifasare un impianto è utile riferirsi al triangolo delle potenze. Si consideri ancora lo schema di figura 1; il triangolo delle potenze del carico alimentato è rappresentato in figura 3. Per rifasare totalmente, il condensatore deve assorbire una potenza reattiva: QC = QL ω C V2 — P tg ϕ

ossia

P tg ϕ C — ___________ ϕ V2

da cui ϕ’ — () Rifasamento totale ϕ’ < ϕ (con ϕ’ di valore prestabilito) Rifasamento parziale

Se invece si desidera un rifasamento parziale a un certo cos ϕ’ prestabilito (fig. 4), si ha: Qc — Q1 — Q’ ω C V = P tg ϕ — P tg ϕ’

ossia da cui

Figura 1

P (tg ϕ — P tg ϕ’) C = ___________________ ω V2

Il coseno dell’angolo ϕ prima menzionato prende il nome di fattore di potenza. Il fattore di potenza dell’energia fornita a un impianto, misurato nel punto di consegna, dipende solo dalle caratteristiche dell’impianto utilizzatore e non dall’ente di distribuzione. Sempre con riferimento alla figura 3 è immediato verificare che il fattore di potenza è dato dal rapporto tra la potenza attiva P e la potenza apparente A e rappresenta il rendimento dell’intero sistema. P V I cos ϕ _____ = ___________ A

Diagramma fasoriale prima del rifasamento (interruttore T aperto)

Figura 2

n.11 dicembre 2003

Diagramma fasoriale dopo il rifasamento (interruttore T chiuso)

— cos ϕ

VI

Maggiore è lo sfasamento tra I e V, e quindi l’angolo ϕ, minore sarà il valore del cos ϕ al quale corrisponde

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CDA11_76_77 25-11-2003 14:49 Pagina 77

Figura 3

una maggiore potenza reattiva Q e quindi maggiori oneri finanziari per l’Ente Distributore che dovrà fornire più potenza apparente (V I); cioè produrre più potenza reattiva, per soddisfare le esigenze delle varie utenze. È quindi evidente come in funzione del valore del cos ϕ dell’impianto, l’Ente Distributore applichi tariffe differenziate, che si traducono in penalità quando il fattore di potenza scende al di sotto di un certo valore. Il valore minimo definito per il cos ϕ esente da penalità è pari a 0,9. È stato stabilito dal Comitato Interministeriale Prezzi (CIP) ai fini del risparmio energetico perseguito da tutti i paesi maggiormente industrializzati. Il valore ottimale per un cos ϕ rifasato è quello che sta poco al di sopra di 0,9 per non pagare le penalità previste dalla legge, ma non necessariamente prossimo all’unità, per evitare il rischio di avere un cos ϕ in anticipo e quindi con-

Figura 4

trofornire energia reattiva alla rete quando l’apparecchio utilizzatore lavora a basso carico, cosa non permessa dal provvedimento del CIP. Il rifasamento di un impianto porta vantaggi economici sia per chi rifasa (riduzione nell’addebito dell’energia reattiva da parte dell’Ente Distributore) sia per la collettività (riduzione delle perdite sulle linee dell’Ente Distributore e sui circuiti utilizzatori, quindi riduzione delle spese di generazione dell’energia elettrica). Inoltre, consente di: - aumentare la potenzialità dell’impianto esistente perché a parità di dimensioni (trasformatori e cavi) viene utilizzata maggior energia attiva; - ridurre le cadute di tensione lungo la linea elettrica e sull’impianto interno. Ing. Antonio Porro

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AICARR CDA DICEMBRE 2003  

Condizionamento dell'Aria organo ufficiale di AICARR n. 11 Dicembre 2003

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