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clima

GIUGNO 2012

impianti Il media digitale per l’HVAC

numero

4 Regole Auree per gli impianti a tutta aria Trattamento delle emissioni nella cogenerazione

Illuminazione LED Rinnovabili, efficienza energetica e formazione

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CLIMA

IMPIANTI

Impianti Clima è una rivista digitale, distribuita gratuitamente a una mailing list di operatori del settore, installatori, società di gestione attive nel settore del condizionamento e riscaldamento. Impianti Clima, si propone come rapida alternativa di comunicazione per il settore HVAC&R.

31.657 lettori Numero 2

Numero 3

lettori 3528*

lettori 7106*

lettori 6833*

Numero 4

Numero 5 MAGGIO 2012

Numero 1

Regole auree impianti ad espansione diretta Microchiller per microimpianti

Impianti Speciali Mercato Compressori NovitĂ da Mostra Convegno Expocomfort

lettori 5219* * Dati aggiornati al 01/06/2012

lettori 5403*

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IL SEGNAVENTO

Ad Majora A

distanza di un mese o poco più, siamo nuovamente online con un numero ricco di temi e sempre più convinti a proseguire l’avventura di Impianti Clima e perseguire così, l’obiettivo del fondatore Antonio Briganti. Lo sforzo di migliorare e perfezionare è sempre stato insito nella società industriale moderna. Si tratta di un atteggiamento mentale sorto prepotente e affermato durante la Rivoluzione Industriale. Esso coinvolge qualsiasi tipo di prodotto, indipendentemente dalla sua natura e dal contenuto di tecnologia. Ma anche la stessa informazione ne è profondamente investita: dall’uso del linguaggio ai mezzi attraverso i quali si esprime. I prodotti editoriali, e non da meno Impianti Clima, sono soggetti in continua pressione verso la ricerca di una crescente efficienza di informazione. Questo obiettivo cerchiamo di raggiungerlo con ogni numero, e con gli strumenti che la tecnologia moderna offre. Social Network, Wordpress, Chat, sono un mezzo valido e soprattutto immediato. L’editoria moderna, ormai è chiaro a tutti, deve essere polivalente, come dice la parola stessa, utile a diversi scopi, che vale per molti usi, quindi deve poter veicolare informazione a 360°. Per rendere la nostra rivista ancor più accessibile, da pochi giorni esiste oltre alla versione digitale anche la versione cartacea. E’ possibile acquistare le copie dei numeri attraverso il servizio di stampa a pagamento gestito interamente da Peecho, società olandese attiva nei servizi “print on demand”. L’introduzione di questo nuovo strumento rende Impianti

Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

Clima ancor più innovativa rispetto alla stampa tradizionale, soprattutto nell’ottica del non spreco, tema quanto mai attuale. Non da meno si dimostra alternativa proponendosi con uno spirito di forte creatività. La consapevolezza che sia un riconosciuto strumento per l’aggiornamento e la formazione dei progettisti, installatori e costruttori ci viene continuamente evidenziata dal numero con cui i lettori crescono, dai download della rivista e non da meno dai visitatori al sito di www.impianticlima.com, recentemente aggiornato, e non ultimi i follower che ogni giorno ci scoprono nella rete. Progettisti, installatori, studenti, in cerca di suggerimenti e strumenti per la progettazione. Lo intuiamo dalle ricerche, da cosa leggono e dalla documentazione che scaricano. In mezzo alla selva di portali informativi, che si rimbalzano informazioni quasi fini a se stesse, Impianti Clima si dimostra una perla rara. Pura informazione tecnica e per questo, più vicini al settore della progettazione. Il nostro lettore cerca sostanza e noi crediamo di poter dare questa sostanza, attraverso contenuti di alto profilo sviluppati da specialisti che partecipano attivamente al settore HVAC e come tali in grado di rispondere alle aspettative preminenti dei lettori. Le opinioni forti, a volte espresse nelle pagine della Rivista, non vogliono essere prese di posizione, ma bensì, hanno l’obiettivo di stimolare il confronto, l’analisi e l’aggiornamento.

La Redazione

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GIUGNO 2012

Contenuti N. 6 - Giugno 2012 4 Regole Auree per gli impianti a tutta aria Trattamento delle emissioni nella cogenerazione

Illuminazione LED Scenari futuri Tecnologie del Greenbuilding

Una casa solare efficiente, l’illuminazione degli ambienti sfrutta la tecnologia LED . Perform[D]ance House realizzata dalla Florida International University’s.

Esposizione Green

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L’ultima edizione di Solarexpo ha confermato la collocazione dell’evento ai primi posti tra le manifestazioni fieristiche mondiali.

4 regole auree per l’efficienza energetica degli impianti a tutta aria

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Quali accorgimenti tenere nel progetto degli impianti a tutta aria per aumentarne l'efficienza energetica rispetto alle procedure dettate dalla tradizione. E quando le nuove tecnologie costruttive e le moderne soluzioni impiantistiche possono contribuire a questo risultato.

Il trattamento emissioni nella cogenerazione

20 Il rialzo dei combustibili fossili innalza artificiosamente anche i costi di alcuni combustibili rinnovabili, portandoli fuori mercato. Oltre all’aumento dei costi, la diminuzione degli incentivi e il forte calo della domanda di energia elettrica, ha necessariamente portato alla sperimetnazione di nuovi combustibili meno costosi, ma decisamente problematici sul fronte delle emissioni.

www.impianticlima.com - redazione@impianticlima.com 4

@impianticlima

Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6


Luce su una nuova tecnologia. Illuminazione LED

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In virtù degli enormi progressi realizzati negli ultimi anni, i Led rappresentano il futuro prossimo dell’illuminazione, penetrando con forza crescente nel mercato dei corpi illuminanti.

Rinnovabili, efficienza e formazione: Concetti slegati?

32 La Direttiva 28/2009/CE per l’incentivazione all’uso delle energie rinnovabili, più nota con l’acronimo RES, e il successivo recepimento italiano della direttiva attraverso il D.lgs. 28/2011, nel prossimo futuro apporteranno indubbi vantaggi rispetto alla necessaria drastica riduzione dei consumi di combustibili fossili.

Rubriche 6. I Numeri

38. Prodotti & Sistemi

8. Monitor

42. Il Bibliofilo

19. From another angle

43. Il minimalista

www.impianticlima.com - redazione@impianticlima.com Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

@impianticlima 5


I numeri

Parco Zelan 6

Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6


EOLICO L’uso dell'energia prodotta dai venti trova radici già dall’antichità, dapprima per la navigazione, poi nel lavoro meccanico, grazie all’introduzione dei mulini a vento. Un fenomeno, quello dei venti, dovuto alla differenza di pressione che si stabilisce tra due o più punti dell'atmosfera, capace di muovere masse d'aria anche ingenti e con forze talvolta distruttive. L'energia dei venti è oggi trasformata in energia elettrica, una promettente fonte energetica sostenibile in grado di sopperire sempre più alla domanda mondiale. L’uso di pale più lunghe ed efficienti nonché nuovi motori a induzione magnetica permettono di abbattere il costo del kWh elettrico in modo significativo. Di conseguenza, una maggiore potenza elettrica in termini di MW permette grossi risparmi sui costi di produzione, ma strutture più imponenti e visibili da grandi distanze, con un maggiore impatto ambientale sul paesaggio.

9.616 MW

capacità totale installata in Europa nel 2011

8.750 MW

capacità totale installata di impianti eolici onshore

866 MW

capacità totale installata di impianti eolici offshore

12,6 miliardi

gli Euro investiti nell’energia eolica in Europa

950 MW

capacità totale installata in Italia

o eolico nel West Wind vicino a Wellington in Nuova nda. Impianto realizzato da Siemens nel 2009.

Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

15,6%

incremento annuo dal 1995 al 2011 7


MONITOR Confronto trA sIstEmI IdronICI E Vrf Clicca per visualizzarla

Una presentazione che in modo concreto e sintetico, realizza un confronto tra questi due tipi di impianti e ne mette in evidenza le principali diversità e le applicazioni consigliabili.

IMPIANTI CLIMA E’ SOCIAL SEGUICI SU:

obbligo installazione impianti da fonti rinnovabili

E' entrato in vigore il 31 maggio 2012 l’obbligo di istallazione degli impianti di produzione di energia da fonti rinnovabili negli edifici nuovi e in quelli sottoposti a ristrutturazioni rilevanti. Lo stabilisce il Decreto Rinnovabili (Dlgs 28 del 3 marzo 2011). L’obbligo non si applica agli edifici vincolati, qualora il progettista evidenzi che il rispetto delle prescrizioni implica un’alterazione incompatibile con i loro caratteri storici e artistici. Scarica il decreto qui.

prodotti e servizi eco-sostenibili E' attivo il nuovo bando Ecoinnovation della Commissione europea che, per il 2012, mette a disposizione 34,8 milioni di euro di cofinanziamento per realizzare prodotti, servizi e processi che utilizzano meno risorse naturali e meno rifiuti, e di conseguenza più sostenibili. La nuova campagna di Eco-innovation è partita anche su youtube (www.youtube.com) con un simpatico video dove un ambientalista, in t-shirt e a piedi nudi, distribuisce fiori al pubblico e sfida un imprenditore in giacca e cravatta a una scatenata gara di ballo. La

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sfida si conclude in parità: il merito è della magia del riciclo, che dà nuova vita a materiali e produce nuovi oggetti

per il mercato “Negli ultimi quattro anni - spiega il commissario Ue all’Ambiente, Janez Potocnik, - il bando Ecoinnovation ha aiutato oltre

cento prodotti verdi innovativi a raggiungere il mercato. Il programma mostra come il business possa aiutare le nostre economie a crescere in modo sostenibile dal punto di vista ambientale, una volta avuto il sostegno giusto”.Cinque i settori interessati dal bando di quest’anno: riciclo dei materiali, conservazione dell’acqua, prodotti sostenibili per l’edilizia, attività commerciali verdi e industria alimentare e delle bevande. Il cofinanziamento Ue può arrivare fino al 50% del costo dei progett. Per visualizzare il bando clicca qui. Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6


GUIDA ONLINE ALLA SCELTA DEL CONDIZIONATORE

CLIMAVENETA E CONSERVE-IT INSIEME

Da una recente indagine Samsung condatta insieme a Human Highway su un campione ra pp re se nt a tivo della popolazione italiana di 1,000 casi, è emerso la presenza del climatizzatore in una casa su due. Per guidare i consumatori nella scelta del sistema di condizionamento, l'azienda ha sviluppato un tutorial online che mostra quale e quanti dispositivi prevedere a seconda della città e della casa in cui si risiede. Con tre semplici step il tutorial guida i consumatori in maniera intuitiva. Basta semplicemente indicare la tipologia di abitazione, edificio e tipo di stanza, aggiungere le proprietà tecniche degli ambienti da climatizzare e in poco si è in grado di avere chiaro e esempio applicativo. Il tutorial è consultabile al link: www.samsung.com/it/consumer/air-con/ac-match/index.html

Climaveneta e l’australiana Conserve-It hanno siglato un accordo di collaborazione per lo sviluppo congiunto di sistemi di controllo per refrigeratori di liquido e pompe di calore dedicate unendo le rispettive competenze specifiche. Con questa nuova sinergia, Climaveneta, metterà sul mercato a breve un nuovo controllo avanzanto per il controllo, l’ottimizzazione e la gestione degli impianti per chiller e pompe di calore ClimaPro e Conserve-It nuovi moduli addizionali per PlantPro.

Regione Lombardia, posticipo termoregolazione e contabilizzazione Con la delibera n. 3522 del 23 maggio scorso, la Regione Lombardia ha posticipato al 1 agosto 2014 l’obbligo di dotare di sistemi di termoregolazione e contabilizzazione del calore alcune tipologie di impianti termici centralizzati o collegati al teleriscaldamento. La nuova delibera integra e modifica la precedente, stabilendo che possono usufruire della posticipazione dell'obbligo al 1 agosto 2014: gli impianti termici per i quali il cambio di combustibile sia avvenuto dopo l'1 agosto 1997; gli impianti termici che sono stati collegati a reti di teleriscaldamento dopo l'1 agosto 1997; gli impianti per i quali viene approvato un progetto di ristrutturazione complessiva che consenta un miglioramento dell'efficienza energetica non inferiore al 40% rispetto al rendimento dell'impianto originario. www.regione.lombardia.it

rapporto 2012 certificazione energetica E’ scaricabile gratuitamente il "Rapporto 2012: Attuazione della certificazione energetica degli edifici in Italia". Il volume, elaborato dal CTI costituisce un aggiornamento della versione 2011, apliato e approfondito alla luce delle recenti norme. ww.cti2000.it

AGGIORNAMENTO NORME EC 2-2012 UNI EN ISO 10077-1:2007 Prestazione termica di finestre, porte e chiusure oscuranti - Calcolo della trasmittanza termica - Parte 1: Generalità UNI 11444:2012 Acustica in edilizia - Classificazione acustica delle unità immobiliari - Linee guida per la selezione delle unità immobiliari in edifici con caratteristiche non seriali UNI EN ISO 13792:2012 Prestazione termica degli edifici - Calcolo della temperatura interna estiva di un locale in assenza di impianti di climatizzazione - Metodi semplificati

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the story of send - google green

Google ha messo online un nuovo breve video animato dal titolo “The Story of Send” , in cui viene ripercorso il tragitto che le mail compiono dal loro invio. Nella rappresentazione si vede l’email abbandonare il computer e l'Isp (Internet service provider) per approdare a un router di dorsale, qui Google smista la mail al data center più vicino per poi raggiungere la destinazione finale. Il video è nato per documentare l'attenzione di Google per la minimizzazione dell'impatto ambientale dei propri servizi. Inserita all'interno del progetto Google Green, la campagna illustra in particolare le modalità progettuali relative ai propri data center. Per la gestione e la manutenzione delle macchine, la società di Palo Alto ha introdotto un sistema ormai collaudato eco-sostenibili per il raffreddamento dei server, sono impiegati sistemi “free”, che non richiedono ulteriori consumi, quali il riutilizzo dell'acqua e la ventilazione esterna. E’ possibile vedere il video cliccando di seguito il link http://youtu.be/5Be2YnlRIg8

Rapporto Statistico sul solare fotovoltaico del 2011

Il documento riporta la disponibilità nell’anno dell’energia dal sole, la consistenza del parco fotovoltaico, la produzione, le ore di utilizzazione, gli incentivi e i servizi erogati dal GSE a favore degli impianti fotovoltaici. Alla fine del 2011 in Italia sono in esercizio circa 330.200 impianti per 12.780 MW installati ed 11 TWh prodotti. Nello stesso anno l’Italia si colloca al secondo posto a livello mondiale - dopo la Germania - per capacità fotovoltaica totale in esercizio ed al primo posto per nuova capacità produttiva entrata in esercizio nel 2011. Scaricabile cliccando qui.

SETTIMO PIANO AMBIENTALE PER MITSUBISHI ELECTRIC mitsubishi Electric Corporation ha annunciato il lancio del suo settimo Piano Ambientale, un piano di azione triennale allineato alla Environmental Vision 2021. Il piano si propone di contribuire alla riduzione delle emissioni di biossido di carbonio, in tal senso, mitsubishi Electric aumenterà l’efficienza energetica dei propri prodotti con l’obiettivo di ridurre del 27% in media le emissioni prodotte nell’uso di 84 prodotti rispetto ai livelli di emissioni dell’anno fiscale 2001. Entro i prossimi tre anni, inoltre, l’azienda

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aumenterà la propria capacità di generazione di energia fotovoltaica di 6.400 kW per raggiungere una capacità complessiva di 14.100 kW, nei quali rientra anche il rendimento dei sistemi fotovoltaici già esistenti. I sistemi per il controllo dei consumi saranno integrati per limitare i picchi di

consumo di elettricità in tutte le 68 principali sedi aziendali nazionali impegnate in contratti di acquisto di almeno 500 kW di energia elettrica. si impegnerà, inoltre, nella sostituzione dei condizionatori d’aria con prodotti più alta efficienti. Per quanto riguarda, invece, le iniziative per il riciclo, mitsubishi Electric ridurrà il rapporto finale di smaltimento dei rifiuti vagliando e smistando tutti i rifiuti prodotti nelle varie sedi aziendali. Promuoverà le 3r (riduzione, riutilizzo e riciclo) nei prodotti.

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dati statistici pompe di calore In occasione del V° Forum dell'EHPA (European Heat Pump Association), il Presidente dell’associazione Co.Aer, Bruno Bellò, ha presentato i dati relativi al settore delle pompe di calore relativi all'anno 2011. Dai dati si evidenzia la sostanziale tenuta del mercato delle pompe di calore rispetto al 2010, nonostante la situazione economica negativa, con una flessione solo nelle vendite di pompe di calore aria-aria di piccola potenza.

La crescita del numero di pompe di calore, soprattutto nelle piccole-medie potenze, dimostra che le aziende del settore della climatizzazione hanno iniziato ad investire nell’enorme settore del riscaldamento, ma diversamente da quanto accaduto in altri Paesi europei, come Germania, Francia, Norvegia e Svezia, dove gli incrementi sono stati notevoli, anche grazie a programmi di incentivazione nazionale, in Italia il mercato dei sistemi a pompa di calore non è ancora definitivamente decollato in termini di capacità installata. La sintesi dell’intervento è scaricabile qui.

edificio leed platinum autosufficiente

vasta rete di sensori wireless che permettono di reagire automaticamente ai cambiamenti di temperatura, sole, vento, meteo e occupazione per fornire un ambiente confortevole degli interni. L'interno dell'edificio è stato realizzato esclusivamente con materiali riciclati, atossici e riciclabili. Il pavimento in rovere sbiancato al piano terra è stato recuperato da una galleria del vento risalente al 1953. L'abbondanza di lucernari permettendo così tanta luce da utilizzare l'illuminazione artificiale solo per circa 40 giorni l'anno. Le finestre gestite da un sistema di regolazione si aprono e chiudono a seconda del clima interno dell'edificio. www.nasa.gov/externalflash/sustainability-base

Il nuovo edificio della NASA erettpo a Moffett Field, in California ha ottenuto la certificazione LEED Platinum. Il complesso genera più energia di quanto ne consumi utilizzando diverse tecnologie sinergiche fra loro. Primo fra tutti un impianto fotovoltaico in grado di produttre 85 kW nelle ore di punta, una cella a combustibile della Bloom Box, e un super efficiente sistema di riciclo delle acque grigie per ridurre l'uso dell'acqua del 90 % rispetto ad un edificio tradizionale. Si dispone anche di una

trattamento di biomassa lignocellulosica L’ENEA ha depositato un brevetto per la messa a punto di un metodo e relativo impianto per il trattamento di biomassa lignocellulosica. E’ noto che nel procedimento tradizionale, si ottengono alcune sostanze derivanti da processi di degradazione termica che inibiscono il processo di fermentazione. Generalmente il processo di detossificazione avviene per lavaggio acquoso del materiale che elimina gli inibitori della fermentazione, con conseguente perdita di idrocarburi utili solubili in fase acquosa. Il trattamento Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

brevettato da Enea prevede l'impiego di un sistema che consente di allontanare gli inibitori mediante lo strippaggio con una corrente di aria e/o vapore ottenendo un materiale detossificato, ovvero fermentabile, senza perdita di materiale utile e senza aggiunta di chemicals. La principale caratteristica innovativa dell’invenzione consiste pertanto nell'impiego di

un sistema a basso impatto ambientale, chemical free, che usa solo aria e vapore e consente di allontanare gli inibitori senza rimuovere gli oligomeri solubili. Gli inibitori rimossi possono essere recuperati in fase acquosa, e valorizzati come coprodotti nell'industria chimico-farmaceutica. Il brevetto, che è disponibile per il licensing, è inserito nella Banca dati Brevetti, curata dall'Unità Trasferimento Tecnologico che assicura la protezione e la valorizzazione delle conoscenze innovative tecnico-scientifiche.

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Esposizione green

Giacomino Redondi giacomino.redondi@impianticlima.com

L’ultima edizione di Solarexpo ha confermato la collocazione dell’evento ai primi posti tra le manifestazioni fieristiche mondiali.

C

on un bilancio di 52.500 visitatori professionali e oltre 1.230 espositori, l’11 Maggio scorso si è chiusa la 13° edizione di Solarexpo, la manifestazione italiana leader nel solare e nelle energie alternative che ogni anno vanta sempre più riconoscimenti. Una dimensione dell’evento di tutto rispetto ed in continua crescita, tant’è che la prossima edizione si svolgerà negli ampi spazi della Fiera Milano – Rho. L’intento del trasferimento è di compiere un salto di qualità maggiormente orientato all’internazionalizzazione dell’esposizione, ed operare in modo più incisivo in mercati ormai ampiamente globalizzati. La rassegna, sempre fortemente sbilanciata sul settore fotovoltaico, pur non presentando novità particolarmente significative, ha comunque offerto agli operatori del settore l’occasione per acquisire un aggiornamento di buon livello su norme tecniche più recenti e sulle implementazioni delle tecnologie energetiche. Cresce il miglioramento sul rendimento delle celle foto-

voltaiche (nell’ordine del 3%), sia con i moduli dotati di celle nere, una alternativa di design ai tradizionali moduli blu, sia nei moduli fotovoltaici dotati di vetro antiriflesso. I coppi fotovoltaici e le strutture modulari di sostegno dei pannelli fotovoltaici sempre più diversificati per rispondere alle più svariate applicazioni sia per superfici piane che per tetti a falde, rappresentano un significativo supporto per ricavare energia mantenendo inalterata l’estetica delle coperture. Buono l’interesse suscitato dai laminati flessibili, una linea di prodotti innovativi con efficienza fino al 19%. A fronte della minore attenzione rivolta anche in questa edizione alle altre tecnologie energetiche, si rafforza tra gli operatori la consapevolezza di fare in modo che tutte le filiere delle rinnovabili, dall’eolico al biogas, abbiano a disposizione opportune risorse per arricchire il Paese. È crescente quindi l’esigenza di riequilibrare il sistema di sovvenzioni statali, oggi troppo orientato a favorire il settore del fotovoltaico. W

1. i pannelli fotovoltaici con celle nere migliorano il proprio rendimento di circa il 3% (conergy).

al

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2. laminati flessibili la cui efficienza raggiunge valori prossimi 19% (uni-solar). Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6


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4 REGOLE AUREE

AUMENTARE L’EFFICIEN IMPIANTI A TUTTA Quali accorgimenti tenere nel progetto degli impianti a tutta aria per aumentarne l’efficienza energetica rispetto alle procedure dettate dalla tradizione. E quando le nuove tecnologie costruttive e le moderne soluzioni impiantistiche possono contribuire a questo risultato.

L

e unità di trattamento dell’aria sono le apparecchiature principali che costituiscono gli impianti di climatizzazione a tutta aria, sia per i sistemi a portata costante, sia per quelli a portata variabile. A completamento dell’impianto si aggiungono le canalizzazioni per la ripresa e la distribuzione dell’aria nei vari ambienti, compresi i diffusori terminali. La realizzazione dell’intero contesto impiantistico richiede una certa perizia progettuale, affinché si possano soddisfare, ma, soprattutto, mantenere nel tempo i requisiti ottimali di purezza, temperatura e umidità dell’aria distribuita negli ambienti da climatizzare, senza trascurare il necessario contenimento dei consumi di energia termica ed elettrica. Le apparecchiature di trattamento dell’aria sono, spesso, molto complesse, costituite da numerose componenti poste in successione, a partire

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dalle serrande di taratura sulla ripresa dell’aria dagli ambienti, i ventilatori di ripresa e di espulsione dell’aria viziata, le serrande di espulsione e quelle di presa dell’aria esterna. In successione troviamo ancora il sistema di filtrazione costituito da una o più serie di celle filtranti con una progressiva maggiore capacità di captazione. Seguono le batterie di riscaldamento e di raffreddamento, i dispositivi di umidificazione i ventilatori di mandata dell’aria e, in alcuni casi, questi ultimi seguiti anche da ulteriori serie di filtri per l’aria e dispositivi silenzianti. Nella maggior parte dei casi, l’aria ripresa dagli ambienti e quella esterna convergono in apparecchiature di recupero del calore sensibile e di quello latente, proprio allo scopo di non disperdere energia termica ancora contenuta nell’aria viziata prima della sua espulsione. In base ai requisiti di ricambio Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6


PER NZA DEGLI A ARIA Massimo Vizzotto massimo.vizzotto@impianticlima.com

d’aria e di temperatura da mantenere negli ambienti, è possibile determinare sia le portate d’aria dei ventilatori, sia la potenza di riscaldamento o di raffreddamento delle batterie; ma, come sempre avviene negli impianti di climatizzazione, i dati di funzionamento di progetto, che equivalgono nella maggior parte dei casi a quelli massimi richiesti, non si verificano per tutto il tempo di funzionamento dell’impianto, ma esclusivamente nei periodi di picco estivo o invernale. Per tale ragione, le unità di trattamento dell’aria sono oggi realizzate in modo da poter soddisfare i requisiti di carico e di portata intermedi, possibilmente conservando la maggior efficienza energetica possibile.

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La portata d’aria variabile

Uno dei requisiti principali dei sistemi di ventilazione e climatizzazione è di poter governare la portata dell’aria, da quella massima progettuale, a quella richiesta per il minimo ricambio prescritto. La variazione della portata può essere fatta mediante serrande regolabili poste sulla mandata del ventilatore o, come nel caso di ventilatori centrifughi con pale rovesce, sugli stessi boccagli di aspirazione. Questi sistemi, tuttavia, stanno per essere totalmente abbandonati a favore di dispositivi in grado di governare direttamente la velocità di rotazione dei ventilatori mediante inverter.

Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

La regolazione della portata dell’aria sulla velocità di rotazione dei ventilatori consente di ottenere consistenti riduzioni di consumo elettrico: una diminuzione della portata fino al 65% di quella nominale consente di ridurre la potenza assorbita dal motore elettrico del ventilatore fino al 27%. Un altro vantaggio ottenibile attraverso la regolazione della velocità di rotazione dei ventilatori è quello della riduzione del livello di rumorosità fino a 9 dB rispetto al sistema a portata nominale e, se riferito ai ventilatori che adottano le serrande radiali sulle aspirazioni dell’aria, tale riduzione di rumorosità raggiunge anche 14 dB. I ventilatori centrifughi a pale rovesce a doppia aspirazione sono sempre più frequentemente sostituiti dai ventilatori plug-fan. Questi ventilatori hanno prerogative di rendimento simili o di poco inferiori a quelle dei ventilatori centrifughi, ma sono azionati normalmente da dispositivi ad inverter che consentono di modificare la portata dell’aria negli impianti VAV, oppure di mantenerla costante negli impianti a portata fissa pur contrastando le progressive resistenze offerte dallo sporcamento dei filtri e degli altri organi interni o esterni alle centrali. Anche i ventilatori assiali con le pale orientabili in moto possono soddisfare i requisiti di portata variabile con eccellenti efficienze energetiche e minore livello di rumorosità. Tuttavia, un loro limite è insito nella minore prevalenza messa a disposizione per

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1.

Nello

schema la

velocità del veNtilatore di maNdata e ripresa è coNtrollata da iNverter.

superare le perdite di carico offerte dai numerosi dispositivi di filtrazione normale e assoluta richiesta in alcuni impianti particolarmente articolati, negli ospedali o nei sistemi di ventilazione industriale.

2

Portata d’acqua variabile

Fino a alcuni anni fa le batterie di riscaldamento e di raffreddamento delle unità di trattamento dell’aria erano alimentate con acqua calda o fredda a portata costante. La temperatura dell’aria dopo il suo trattamento termico era controllata bypassando una certa quantità di acqua dal circuito della batteria mediante una valvola deviatrice a tre vie. Tale soluzione poteva soddisfare egregiamente il controllo delle temperature e il relativo confort termico negli ambienti. Tuttavia, richiedeva un consumo di energia elettrica per la circolazione dell’acqua, sempre equivalente alla massima portata di progetto, anche quando i carichi termici sono ridotti. Oggi, i generatori termici e i refrigeratori d’acqua consentono di variare la portata dell’acqua nel circuito idronico fino a valori percentuali anche molto bassi e tali da permettere, nella maggior

parte dei casi, di applicare sulle batterie di trattamento semplici valvole modulanti a due vie. In questo modo è possibile ottenere un controllo termico equivalente a quello delle valvole a tre vie, mantenendo sempre costante il salto termico dell’acqua e limitando, non solo il dispendio energetico di pompaggio, ma anche quello di produzione: minore portata d’acqua da trattare equivale a minore energia consumata, di solito proporzionale, salvo in presenza di alcune apparecchiature frigorifere in grado di migliorare ulteriormente la loro efficienza. Il sistema di distribuzione dell’acqua alle batterie equipaggiate da valvole a due vie a chiusura modulante permette di risparmiare sui costi impiantistici, realizzando solo un circuito idronico primario con una sola serie di pompe, riduce i consumi energetici medi annui del 30% / 40%, elimina i possibili difetti tipici dei sistemi di pompaggio primario e secondario: miscelazione scorretta o involontaria dei fluidi caldi e freddi, contrasto tra le pompe poste in serie.

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Recuperi termici

L’applicazione di dispositivi che consentono di trasferire il calore contenuto nell’aria ambiente, prima della sua espulsione, a quella esterna, è ormai obbligatoria. Non è questa la sede per confrontare i numerosi sistemi che la tecnologia è in grado di offrirci, dai recuperatori a flussi incrociati, a quelli rotativi, dai sistemi a doppie batterie a quelli a tubi di calore, ecc. Ciò su cui vale la pena di soffermarci è di verificare che tali dispositivi consentano effettivamente di ottenere un vantaggio energetico reale complessivo. Infatti, molto spesso avviene che, per ottenere un modesto incremento della temperatura dell’aria esterna, sia necessa-

2.

i

regolatori volumetrici elettroNici coNtrollaNo e regolaNo la

quaNtità d’aria variabile o costaNte iN uN determiNato tratto di caNale

(schako).

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Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6


3.

recuperatore di calore a piastre iN grado di trasferi-

re il calore tra due flussi d'aria sotto l'azioNe di uNa differeNza di temperatura.

l'utilizzo

di tali sistemi coNseNte

risparmi sui costi di esercizio Negli impiaNti di coNdizioNameNto.

rio utilizzare sistemi di recupero che offrono una resistenza al passaggio dei flussi d’aria tale da vanificare le attese di reale risparmio energetico. Un sistema di recupero del calore dovrà essere equipaggiato sempre da dispositivi che permettano di bypassarne i flussi d’aria. In questo modo, sarà possibile alleggerire il carico di potenza dei gruppi motoventilatori quando i differenziali tra la temperatura dell'aria esterna e quella di espulsione sono così esigui da non giustificare l'utilizzo dei sistemi di recupero.

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Manutenzione e pulizia

La movimentazione e i trattamenti dell’aria incrementano la presenza di polveri e di umidità all’interno delle apparecchiature e dei condotti di distribuzione. E’ pur vero che il problema delle polveri si risolve principalmente all’origine, con un’efficace filtrazione; ma è anche vero che, i sistemi di captazione riducono progressivamente la loro efficacia con il progressivo accumulo di polvere sulla loro superficie. Il passaggio di quantità, seppur minime, di polveri all’interno del sistema ventilato unite all’umidità presente sotto forma di condensa sulla superficie delle batterie di raffreddamento o ancora più nelle camere di umidificazione, genera una sorta di impasto che facilmente si insinua e si stabilisce, prima nelle zone dove la veloci-

tà dell’aria è inferiore, in genere quelle perimetrali, poi, sempre più rapidamente, anche nel resto della superficie di passaggio dell’aria, sulle alette delle batterie, sui pacchi separatori, sulle pale dei ventilatori, ecc. La maggiore presenza di polvere e di calcare, oltre a determinare situazioni igieniche a rischio, provoca un progressivo decadimento dell’efficienza energetica della macchina e dell’intero sistema di ventilazione: aumento delle resistenze al passaggio dell’aria con conseguente riduzione di portata, minore capacità di scambio termico della superficie delle batterie di trattamento e dei pacchi di recupero del calore, ecc. La pulizia dei condotti per l’aria è, in alcuni casi, abbastanza agevole, soprattutto se si sono previste porte di ispezione nei punti critici. La pulizia degli organi interni alle centrali di trattamento è, invece, più complessa e può essere eseguita periodicamente con ridotti oneri solo nel caso in cui le apparecchiature installate prevedano la possibilità di una facile e completa estrazione delle singole componenti interne: serrande, filtri, batterie, umidificatori, separatori, motoventilatori, recuperatori di calore, ecc.. Lo svuotamento totale dell’involucro permetterà di igienizzarne correttamente tutte le pareti e gli interstizi presenti in prossimità dei telai di supporto degli organi di trattamento, filtrazione e ventilazione. W

4.

la movimeNtazioNe e i

trattameNti dell’aria iNcremeNtaNo la preseNza di polveri e di umidità; la maNcaNza di uNa buoNa maNuteNzioNe provoca

uN

progressivo

decadimeNto.

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FROM ANOTHER ANGLE

di ALAN FIELD

Unità di misUra si – La rivoLUzione siLenziosa

L’

impatto sulla comunità dei progettisti causato dall’adozione del Sistema Internazionale (SI) delle unità di misura, negli anni seguenti la sua introduzione, risalente alla metà degli anni ’60, è attualmente in gran parte dimenticato ma, a suo tempo, fu di straordinaria entità. L’intero patrimonio esistente di dati conosciuti dovette essere riscritto utilizzando le nuove unità, un processo che richiese anni per essere completato. Tutti i riferimenti tecnici abituali, come il diagramma psicrometrico, le tabelle di portata/perdite di carico e gli elenchi di proprietà fisiche, furono ricompilati da capo. Le tabelle prestazionali delle apparecchiature HVAC divennero improvvisamente obsolete e si dovettero completamente revisionare. La logica di utilizzare un sistema in base 10, con un insieme coerente di unità di massa, lunghezza e tempo, difficilmente poteva essere messa in discussione; tuttavia, l’effetto fu disorientante per i progettisti abituati a verificare intuitivamente i loro dimensionamenti. Per i Paesi di lingua inglese, fu piuttosto complicato abbandonare le misure di lunghezza in piedi e di massa in libbre, a differenza dal resto dell’Europa, dove il metro e il chilogrammo rappresentavano delle unità di uso comune. Per poter realizzare pienamente la transizione, servirebbe una nuova generazione di progettisti in grado di esprimersi in MJ/m3 e in Pa/m

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e che, allo stesso tempo, siano capaci di visualizzare intuitivamente queste grandezze in modo corretto in relazione alle prestazioni dell’impianto. Oggi, la maggior parte dei Paesi ha ormai adottato le unità di misura SI, facilitando la comparazione dei dati di base e delle prestazioni delle varie apparecchiature; in Europa, in particolare, ciò ha consentito di facilitare la stesura di norme tecniche armonizzate. Naturalmente, gli Stati Uniti, realtà economica principale del Pianeta, hanno deciso di fare eccezione, rifiutandosi categoricamente di procedere alla transizione. L’ASHRAE Handbook, considerata la “bibbia” del settore è attualmente pubblicato in edizione SI in affiancamento alla tradizionale versione in unità piedi, libbre, Btuh e RT. Inoltre, la stampa tecnica statunitense continua ad usare prevalentemente le vecchie unità di misura. Nei cataloghi della maggior parte dei costruttori USA continuano a classificare i prodotti in termini di TR (Ton of Refrigeration) e di cfm (Cubic Feet per Minute), sebbene le multinazionali internazionali utiL’uso delle unità di misura lizzano il Sistema SI hanno facilitato la comInternazionale parazione dei dati di base nelle loro relazioe delle prestazioni delle ni con l’estero. W apparecchiature; in

Europa, in particolare, ciò ha consentito di facilitare la stesura di norme tecniche armonizzate.

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Il trattamento emissioni nella cogenerazione

Cristiano Vergani cristiano.vergani@impianticlima.com 20

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Il rialzo dei combustibili fossili innalza artificiosamente anche i costi di alcuni combustibili rinnovabili, portandoli fuori mercato. Oltre all’aumento dei costi, la diminuzione degli incentivi e il forte calo della domanda di energia elettrica, hanno necessariamente portato alla sperimentazione di nuovi combustibili meno costosi, ma decisamente problematici sul fronte delle emissioni.

T

ra le varie tecnologie utilizzate nelle piccole centrali di cogenerazione, la più diffusa e conveniente, almeno fino a potenzialità intorno a qualche decina di MWe, è rappresentata dall’utilizzo di motori a combustione interna (MCI), a ciclo Otto o Diesel, abbinati a sistemi di recupero di energia termica a bassa temperatura (50 - 95 °C) per acqua sanitaria o riscaldamento ambientale (scambiatori installati su intercooler, circuito di lubrificazione e raffreddamento) ed a temperatura più elevata (400° - 500°°C) per la generazione di vapore a media pressione per usi industriali. In molti casi, il calore recuperato si utilizza per generare ulteriore energia elettrica per mezzo di turbine a ciclo Rankine alimentate da fluidi organici (ORC). La tecnologia utilizzata in questi impianti è relativamente matura ed affidabile, mentre i valori di disponibilità di energia elettrica e termica a bassa e media temperatura sono ideali per l’utilizzo in una moltitudine di casi. Per questi motivi, solo pochi anni fa si prefigurava un futuro radioso per questa tipologia di centrali, soprattutto confidando nella disponibilità abbondante di combustibili rinnovabili di buona qualità e prezzo contenuto (oli vegetali, in particolare di palma) e nel riconoscimento di incentivi sufficienti a garantire una buona remunerazione dell’energia prodotta: oggi, il quadro generale è molto diverso. Al momento, il mercato elettrico è depresso per scarsità di domanda e, come se non bastas-

se, il costo dei combustibili rinnovabili normalmente utilizzati è più che raddoppiato, mentre l’entità degli incentivi, è ormai deciso, subirà un taglio progressivo molto più accentuato di quanto inizialmente previsto. Di conseguenza, la gestione in attivo degli impianti è diventata un complicato esercizio di equilibrismo che, per ora, sembra funzionare solo per le centrali di taglia medio-grande e per i forti auto-consumatori di energia, a patto di utilizzare combustibili rinnovabili meno costosi (oli vegetali grezzi, di recupero o miscele di varia composizione comprendenti anche grassi di origine animale), mentre risultano fortemente penalizzati gli impianti di piccola taglia (intorno al MWe) che funzionano prevalentemente con oli raffinati (persino quelli alimentati con oli tracciati di filiera nazionale, che pur godono di un’incentivazione maggiorata), eserciti solo in funzione della vendita di energia sul mercato e non per l’autoconsumo. Quindi, i combustibili rinnovabili che oggi trovano impiego nei motori a combustione interna destinati alla cogenerazione sono qualitativamente molto meno pregiati dei loro predecessori ma, soprattutto, sono caratterizzati da un contenuto di contaminanti molto più elevato, un aspetto che si riflette negativamente sulla qualità della combustione, sul tasso di emissione degli inquinanti e sulla resa degli impianti di abbattimento necessari a contenere le emissioni entro i limiti di legge.

1. AndAmento del prezzo dell’olio di pAlmA, molto utilizzAto nelle piccole centrAli di cogenerAzione: in soli tre Anni è più che rAddoppiAto seguendo le quotAzioni del petrolio greggio (clAl.it).

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Gli inquinanti coinvolti

I combustibili in uso e in sperimentazione

Le emissioni inquinanti prodotte comprendono principalmente l’anidride carbonica (CO2), il monossido di carbonio (CO), l’anidride solforosa o biossido di zolfo (SO2), gli ossidi di azoto (NOx), gli idrocarburi incombusti (HC) ed il particolato (PM). La quantità prodotta di ciascuno di questi inquinanti, dipende ampiamente dalla composizione del carburante utilizzato e dalla combustione caratteristica del motore installato. L’emissione di CO2 e SO2 è direttamente proporzionale alla quantità del carburante bruciato. L’emissione di SO2 non può essere comunque ridotta tramite misure di progettazione del motore, ma può essere rimossa dai gas esausti attraverso l’applicazione di una unità di desolforazione. Al contrario, la formazione di NOX, CO, idrocarburi incombusti e particolato, è direttamente collegata alle condizioni di combustione; è influenzata dalla temperatura, dal rapporto aria/carburante e dal tempo di permanenza dei gas nelle varie fasi di processo. Le emissioni di questi inquinanti possono essere ridotte attraverso un’accurata progettazione ed un controllo delle condizioni di combustione. Allo stesso tempo, il controllo delle emissioni tramite aggiustamenti delle condizioni di combustione può compromettere l’efficienza dell’impianto, perciò una delle maggiori sfide dei produttori è quella di progettare sistemi in grado di minimizzare la formazione di NOx, CO e particolato in modo da rispondere alla legislazione ambientale, senza per questo compromettere l’efficienza e i costi di gestione. Al di fuori degli interventi sul motore, le tecniche di riduzione impiegate consistono essenzialmente in interventi di “condizionamento” del carburante (ad esempio l’emulsionamento con acqua ed altri additivi) e nell’utilizzo di particolari convertitori o reattori catalitici, divenuti pressoché indispensabili visti i limiti di emissione sempre più restrittivi imposti in sede di autorizzazione.

In Italia, il parco installato delle piccole e medie centrali di cogenerazione è basato prevalentemente su motori a combustione interna alimentati a biogas se a ciclo Otto e ad olio vegetale se di tipo Diesel: mentre i motori a biogas sono indissolubilmente legati alla fonte locale di alimentazione, discarica o digestore anaerobico che sia, i motori Diesel possono essere alimentati con combustibili diversi reperibili sul mercato, purché compatibili con la tipologia di motore e di costo sostenibile dal conto economico di gestione. Il gasolio si utilizza solo in fase di avviamento e di spegnimento del motore, mentre durante il normale funzionamento l’alimentazione passa ad olio vegetale. Di norma, questo olio vegetale dovrebbe essere ad un buon livello di raffinazione, come raccomandato dai costruttori dei motori per salvaguardare la salute di iniettori, fasce di tenuta dei pistoni ecc. ed ottenere una combustione più completa possibile: in pratica, oggi nessuno utilizza oli raffinati, di costo inavvicinabile, ma solo oli grezzi, che al massimo hanno subito una grossolana filtrazione. I più delle volte, si è costretti ad immettere nel motore quello che si trova al minor prezzo possibile, con tutti i rischi del caso. Che sia olio grezzo di colza, di palma, di soia o di girasole non è importante (i Diesel moderni, almeno inizialmente, funzionano bene con una vasta gamma di oli combustibili). Quello che conta è disporre di un buon impianto di pretrattamento dell’olio: non basta più un semplice preriscaldamento, ma occorre procedere ad una accurata pulizia per centrifugazione e filtrazione, pena il rapido bloccaggio di pompe ed iniettori. Purtroppo, anche il migliore pretrattamento a bordo motore, nulla può al fine di diminuire la concentrazione di alcuni contaminanti molto dannosi per l’integrità dei motori e dei catalizzatori usati per il controllo delle emissioni. Questi contaminanti (soprattutto fosforo, calcio, zolfo) sono tipicamente presenti negli oli vegetali e possono essere

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2. Visione esternA di unA modernA centrAle di cogenerAzione bAsAtA su motori

diesel A

tAti Ad olio VegetAle.

AlimendestrA

sono Visibili le estremità dei reAttori

scr-denox,

seguiti

dAlle cAldAie per il recupero termico, dAi silenziAtori e dAi cAmini di espulsione in AtmosferA.

3. serbAtoi di stoccAggio dell’olio VegetAle necessAri Ad AlimentAre unA centrAle di potenzA eleVAtA

(5 motogenerAtori dA 17

mWe).).

eliminazione è considerata comunque troppo costosa, quanto a rigenerare gli oli di recupero (es. oli di frittura esausti), utilizzando nella rigenerazione anche materiali di risulta da altre filiere industriali (miscele di acidi grassi, grassi animali da rendering ecc.), in modo da ridurre al minimo possibile il costo finale del combustibile ottenuto. Attualmente, i gestori delle centrali che dispongono di una raffineria stanno mettendo alla prova alcune formulazioni costituite in ogni caso da basi rinnovabili, mentre gli altri tentano di procurarsi gli oli grezzi più economici del mercato oppure, i più previdenti e dotati di mezzi, usufruiscono di scorte ingenti accaparrate quando i prezzi erano più ragionevoli. Tutti quanti, però, stanno utilizzando combustibili a livello medio alto o alto di contaminanti (non è raro trovare combustibili che contengono più di 150 ppm di fosforo, contro i 15 ppm raccomandati): in queste condizioni, gli impianti di trattamento delle emissioni vengono sottoposti ad uno stress molto elevato, rendendo molto impegnativo il rispetto dei limiti degli inquinanti al camino.

Strategie di intervento per ridurre le emissioni opportunamente ridotti solo con diversi procedimenti di raffinazione, oggi divenuti di costo inaccessibile. In questa situazione, date le difficoltà di acquisizione degli oli vegetali sul mercato, anche per i motori Diesel si va delineando la necessità di una “produzione” locale del combustibile, nel senso che, limitatamente alle centrali di potenza maggiore, potrebbe convenire disporre di una piccola raffineria sul posto. Esistono già alcuni esempi di “bioraffineria” con abbinata centrale di cogenerazione, un modello che era stato preconizzato da alcuni anni in diversi studi, ma che si è potuto concretizzare solo ora in seguito alla crisi che ha spinto fuori mercato gran parte degli oli commerciali. Ad ogni modo, la possibilità di raffinare in proprio non serve tanto a ridurre sufficientemente i contaminanti, la cui

In genere i piccoli impianti di cogenerazione sono equipaggiati all'origine con catalizzatori di tipo ossidativo, in grado di assicurare l'abbattimento del CO (tali catalizzatori sono particolarmente efficienti nei Diesel poiché la combustione avviene in eccesso di ossigeno): per ridurre invece gli NOx si impiegano per lo più soluzioni di tipo SCR (addizione di ammoniaca o di suoi precursori, come l'urea, nei gas di scarico, a monte di un convertitore catalitico). Per quanto riguarda il particolato, si ricorre innanzi tutto ad una accurata messa a punto dei motori; può essere conveniente anche riconsiderare il tipo di combustibile impiegato orientandosi verso soluzioni più "pulite" (come abbiamo visto, attualmente questa non è più un’opzione disponibile). Nel caso in cui tali rimedi non siano praticabili, o sufficienti, per ridurre il partico6. i reAttori scrdenox per l’impiego su combustione di oli VegetAli grezzi deVono essere dotAti di Ampi portelli d’Accesso per fAcilitAre le operAzioni di mAnutenzione

Al

cAtAlizzAtore.

7. skid per il dosAggio dellA soluzione AmmoniAcAle A serVizio di un reAttore

scr-denox.

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lato si dovrà ricorrere all'impiego di particolari tecniche basate sulla combustione delle particelle, le quali, una volta trattenute su un substrato ceramico o metallico, in forma spugnosa oppure strutturata in cellette, potranno essere ossidate termicamente in modi diversi (riscaldamento periodico con resistenze elettriche, o con l'addizione di alcool ecc.). L’utilizzo di questi rimedi non è privo di inconvenienti, e non consente, ad ogni modo, di risolvere totalmente il problema del particolato. Un metodo che permette di ridurre fortemente il CO e, in una certa misura, anche gli NOx ed il particolato, prevede l’utilizzo di due convertitori catalitici ossidanti in serie tra loro, intervallati da una breve distanza. Per ottenere contemporaneamente anche un notevole abbattimento degli NOx, tra i due deve essere inserito un reattore di tipo SCR. Il primo convertitore serve ad ossidare le molecole di NO a NO2, una specie chimica caratterizzata da una notevole reattività. Contemporaneamente si ottiene l’ossidazione del CO. Nel secondo convertitore, grazie all’azione del biossido di azoto, si ottiene una ossidazione parziale del particolato (in pratica, sfruttando la temperatura caratteristica dei gas di scarico, è possibile “bruciare” le particelle ad una temperatura notevolmen-

te inferiore a quella necessaria in assenza di NO2). Per mantenere i convertitori catalitici in buona efficienza per lunghi periodi di tempo, è essenziale impiegare dei carburanti privi di contaminanti come i composti dello zolfo e del fosforo, che possono inibire permanentemente la funzionalità dei catalizzatori (avvelenamento). Nelle condizioni attuali, come abbiamo visto, è necessario convivere con quantità relativamente elevate di questi contaminanti; ciò significa dovere ovviare all’inconveniente con varie misure, a partire dal dimensionamento iniziale del catalizzatore, che deve essere molto più “abbondante”, per finire con un protocollo di manutenzione con intervalli molto più ravvicinati di pulizia delle superfici catalitiche dalle polveri, che giocano un ruolo molto importante nel favorire il processo di avvelenamento. Il processo di riduzione catalitica selettiva (SCR) è sicuramente il più efficace per la rimozione degli ossidi di azoto. I reattori SCR prevedono l'impiego di un catalizzatore a base di pentossido di vanadio e la diffusione di ammoniaca come reagente nel flusso da trattare. Questo processo rappresenta la soluzione ottimale ai problemi di emissioni contenenti NOx, determinando inoltre il

4. superficie frontAle del cAtAlizzAtore scr ricoperto dA polVeri di combustione. questi depositi compromettono le prestAzioni del reAttore e deVono essere periodicAmente rimosse per gArAntire un AbbAttimento efficAce degli

nox.

5. i cAtAlizzAtori ossidAnti per l’Abco sono spesso

bAttimento del

cArAtterizzAti dA pAssAggi per i gAs di piccolA sezione, che tendono Ad ostruirsi in presenzA di eleVAte quAntità di polVeri.

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8. rAffineriA di oli VegetAli. per le centrAli di potenzA più eleVAtA, può essere conVeniente disporre di unA rAffineriA per rigenerAzione degli oli scAdenti o di recupero, piuttosto che doVere dipendere dA un mercAto condizionAto dA fAttori speculAtiVi. 9. centrAle cogenerAzione (mAcco energy).

minore impatto ambientale tra le tecnologie attualmente disponibili. La riduzione catalitica selettiva infatti, a differenza di altri processi, non dà luogo a nessun tipo di effluente liquido e non immette in atmosfera sostanze diverse da quelle normalmente presenti.

Il processo SCR Il processo di riduzione catalitica selettiva degli ossidi di azoto, meglio conosciuto come SCR o SCR-DeNOx, consente di eliminare in modo quantitativo NO ed NO2 dalle emissioni gassose trasformandoli in composti inerti nei confronti dell'ambiente, quali azoto e vapore acqueo. Trattandosi di un processo che opera a temperature superiori ai 200 °C è particolarmente indicato per l'eliminazione degli NOx termici. Il processo SCR si basa su una serie di reazioni chimiche che porta all'eliminazione degli ossidi di azoto per reazione con l'ammoniaca (aggiunta al processo) e l'ossigeno contenuto nella corrente di gas da depurare. L'ammoniaca può essere dosata direttamente in soluzione acquosa o sotto forma una soluzione di urea, che libera ammoniaca per scissione termica e per idrolisi catalitica. Le reazioni implicate sono tutte fortemente esotermiche; si valuta che mediamente una corrente gassosa contenente 1000 ppm di NOx incrementi la sua temperatura di circa 10 ÷- 11 °C durante il processo di riduzione. Il campo di temperatura ottimale per il processo SCR è compreso tra i 180 - 200° ed i 380°°C. A temperature inferiori ai 180 °C la conversione non è completa e quindi non è possibile garantire le rese di abbattimento generalmente richieste mentre a temperature superiori ai 350 °C iniziano a verificarsi reazioni indesiderate, tanto che a 400°°C circa il 5 -÷10% di ammoniaca viene perso principalmente in queste reazioni. Dovendo operare su gas provenienti dalla combustione di oli vegetali ad alto livello di contaminanti, diventa necessario ricorrere direttamente all’iniezione di soluzione ammoniacale, rinunciando all’impiego dell’urea, anche se ciò comporta l’adozione di impianti con Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

un più elevato standard di sicurezza: infatti, in presenza di un catalizzatore parzialmente avvelenato, l’urea non è in grado di completare correttamente la fase di idrolisi catalitica ad ammoniaca, con la possibile formazione di prodotti secondari che possono ulteriormente degradare la resa del reattore e provocare la formazione di depositi. Anche il ruolo del particolato deve essere attentamente preso in considerazione, perché la presenza di notevoli quantità di fosforo nel combustibile peggiora la qualità della combustione e determina un aumento sensibile nell’emissione di particelle, che possono rapidamente ricoprire la superficie dei catalizzatori causando vari inconvenienti, tra cui l’innalzamento delle perdite di carico ed il mascheramento dei siti attivi catalitici che non possono più essere raggiunti dai gas di reazione. Inoltre la presenza dello strato di polveri facilita la migrazione dei contaminanti nel supporto ceramico dei catalizzatori, aggravando lo stato di avvelenamento. Per questo motivo, negli impianti attuali, diventa essenziale l’adozione di un protocollo di manutenzione che preveda un’accurata pulizia periodica delle superfici catalitiche, con intervalli che, in alcuni impianti, non possono andare oltre alcune centinaia di ore di funzionamento. W

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Luce su una nuova te Illuminazione L

In virt첫 degli enormi progres i Led rappresentano il futuro penetrando con forza crescente n

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I

ecnologia LED

ssi realizzati negli ultimi anni, o prossimo dell’illuminazione, nel mercato dei corpi illuminanti.

Giacomino Redondi giacomino.redondi@impianticlima.com Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

l termine Led è l’acronimo di Light Emitting Diode (diodo ad emissione luminosa). Il diodo Led è un componente optoelettronico, della famiglia dei semiconduttori, in grado di emettere luce quando è attraversato da una corrente elettrica. Un Led è fondamentalmente diverso dalle sorgenti tradizionali quali le lampade ad incandescenza o a scarica di gas, non utilizzando gas o filamenti metallici, né bulbi fragili di vetro o componenti meccaniche di facile rottura. Il cuore del sistema è una piastrina (il diodo o chip) formata dall’unione di due sottili strati di semiconduttori, uno con un eccesso di cariche negative o strato ntype, l’altro con abbondanza di cariche positive (chiamate lacune) o strato p-type. All’atto della formazione della giunzione tra il semiconduttore di tipo p con il semiconduttore di tipo n, si verifica uno spostamento di cariche che determina la formazione di una zona neutra (zona di deplezione o svuotamento) a cavallo della giunzione stessa. Quando la corrente scorre nel diodo, gli elettroni vengono forzati ad attraversare la zona di svuotamento ed a ricongiungersi con le cariche positive, decadendo ad un livello energetico inferiore e rilasciando la differenza di energia sotto forma di fotoni o luce. Per funzionare correttamente il diodo luminoso deve essere alimentato in bassissima tensione, con corrente continua costante e mantenendo nella zona di giunzione la minore temperatura possibile. Un eventuale surriscaldamento, dovuto all’accumulo di calore, altera l’emissione di luce oltre a ridurre la durata di vita del Led. I Led sono sorgenti di luce monocromatica coerente; sostanze diverse negli elementi che costituiscono il diodo, producono luce con lunghezza d’onda diverse e quindi con colori diversi. Ottenere luce bianca è sempre stato uno degli obiettivi centrali della ricerca tecnologica sui Led, in quanto è in base a questa prestazione ed alla relativa efficienza che è possibile instaurare un effettivo paragone con le sorgenti tradizionali. Ottenere una radiazione spettralmente bianca a partire da dispositivi intrinsecamente monocromatici come i Led, è possibile con due distinte metodologie:

* Metodo RGB o della tricromia E’ la tecnica più semplice e consiste nel miscelare direttamente l’emissione di tre Led monocromatici, rosso, verde, blu, per costituire una reazione di sintesi additiva, che l’occhio umano percepisce come luce bianca. I tre Led sono incapsulati sullo stesso supporto e, qualora richiesto, consentono la gestione separata dei tre circuiti per compore l’intera gamma dei colori visibili. * Principio della conversione Impiega un Led a luce blu (emissione primaria), la cui radiazione stimola una specifica polvere fluorescente depositata su una superficie interna del componente, che risponde con una emissione secondaria gialla. Dalla miscelazione dell’emissione primaria con quella secondaria, è possibile ottenere una radiazione spettralmente uniforme, percepita dal senso visivo come luce bianca. Variando la concentrazione della polvere fluore-

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1

scente, è possibile ottenere tonalità variabili dal bianco freddo a quello tipico delle lampade ad incandescenza.

Tipologie di Led Diversi sono i Led attualmente disponibili sul mercato, ma si possono facilmente classificare in tre tipologie:

* LED Tht (Through Hole Technology) E’ un dispositivo caratterizzato da una piccola capsula tonda in materiale plastico di diametro 3 – 5 mm, che ingloba il chip. Come richiama l’acronimo Tht o tecnologia da foro, questa microstruttura è concepita per essere collocata all’interno di un foro, realizzando in tal modo la classica spia luminosa. Il chip si trova nella zona centrale e, intorno ad esso, si trova un minuscolo elemento riflettente costituito da un corpo cavo, che riflette le radiazioni emesse dal chip verso le pareti interne della capsula, la quale quindi lavora come una lente. Il solido fotometrico che ne deriva ha una forma che dipende dalla configurazione della lente plastica, dal riflettore, dal chip e dai loro rapporti spaziali. *LED Smt (Surface Mounted Technology) Si contraddistingue dal precedente per la forma piatta:

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2

la parte inferiore può essere appoggiata su una base, mentre i collegamenti elettrici sono laterali. In questo modo è possibile utilizzare circuiti stampati su base isolante di ridotto spessore ed effettuare le microsaldature con macchinari automatizzati, rendendo l’assemblaggio più veloce e meno costoso. Prevalentemente impiegati in circuiti in miniatura, come ad esempio quelli dei telefoni cellulari, costituiscono una categoria importante perché hanno una elevata efficienza luminosa, che li rende utilizzabili anche nella realizzazione di apparecchi per illuminazione generale.

* Power Led o HP (High Power) Essendo in grado di convertire in luce e calore l’energia elettrica con potenza superiore a 1 kW, questi diodi costituiscono sicuramente la tipologia di illuminazione allo stato solido maggiormente rivolta all’illuminazione di ambienti interni ed esterni, ovvero per distribuire efficacemente la luce nello spazio costruito a specifici livelli di illuminamento. La tecnologia su cui si basano si è evoluta in maniera rapidissima, portando alla possibilità di inserire i bulbi contenenti i Led direttamente in circuiti a corrente alternata, anzichè utilizzare il conver-

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1. schEma

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dEL principio di funzionamEnto di

un diodo ad EmissionE Luminosa

2. schEma appLicativo di un packagE LEd 3. confronto tra L’EfficiEnza Luminosa dELLa tEcnoLogia LEd ad aLta potEnza Ed i sistEmi di iLLuminazionE tradizionaLi. iL continuo migLioramEnto dELL’EfficiEnza dEi LEd ad aLta potEnza, indica chE quEsta tEcnoLogia non ha ancora raggiunto iL suo apicE.

ter per passare alla corrente continua, causa inevitabili di perdite di trasformazione. L’efficienza luminosa dipende dal tipo di alimentazione e dalla temperatura di colore della luce prodotta: in linea generale si constata che i Led a corrente continua sono più efficienti di quelli a corrente alternata, quelli a temperature di colore più basse sono meno efficienti di quelli a temperature di colore superiori. In ogni caso nel mercato Led HP son presenti corpi illuminanti a Led con efficienza luminosa prossima a 150 lm/W. Per incrementare il flusso luminoso complessivo, sia i Led Smt che i Power Led sono proposti in aggregazione su circuiti stampati o piastre di collegamento di varie forme e dimensioni: i cosiddetti moduli per alimentazione in serie o in parallelo.

Efficienza luminosa L’economicità di una lampada è legata all’efficienza luminosa, alla quale si devono affiancare anche altri fattori che contribuiscono alla sua definizione come i costi della manutenzione, quelli per lo smaltimento e naturalmente il costo di primo acquisto e quello per l’eventuale sostituzione. L’efficienza luminosa resta comunque il parametro più significativo relativamente al risparmio energetico. È espressa dal rapporto tra la quantità di 6

radiazione luminosa del campo visibile (ovvero con lunghezza d’onda compresa tra 380 e 780 nm) resa disponibile, e la potenza elettrica globalmente assorbita per ottenere tale fascio luminoso. Ha la caratteristica di un rendimento in quanto confronta l’effetto utile ottenuto con la potenza impegnata per realizzarlo, ma non è adimensionale risultando espresso in lumen/Watt (lm/W). I principali fenomeni dispersivi che influenzano questo “rendimento luminoso”, sono il calore e le radiazioni agli estremi del visibile, ovvero i raggi ultravioletti ed infrarossi. Tutte le lampade tradizionali, e in particolare quelle a filamento (ad incandescenza ed a ciclo di alogeni) generano calore sotto forma di radiazioni infrarosse. Anche il Led produce calore, ma si tratta di energia termica dispersiva che dal chip si trasmette per conduzione alla base del Led. Questo riscaldamento non riguarda quindi gli oggetti illuminati, in quanto questi ultimi aumentano la propria temperatura solo se investiti da radiazioni infrarosse. Per tali ragioni la luce Led viene definita “luce fredda” perché, essendo contenuta nel campo di lunghezza d’onda del visibile, è praticamente priva delle componenti infrarosse ed ultraviolette. Il bilancio energetico complessivo di una lampada Led attribuisce circa il 15% 4. EsEmpio di LEd tipo smt, di forma piatta E con coLLEgamEnti ELEttrici LatEraLi. 5. dispositivo

powEr

LEd

dEdicato aLL’iLLuminazionE di ambiEnti

intErni Ed EstErni.

6 tipico LEd spiE LuminosE.

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tipo

tht,

concEpito pEr rEaLizzarE LE cLassichE

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all’effetto luminoso, mentre il calore incide per il restante 85%.

Vantaggi e limiti della tecnologia Led La ricerca sui Led è in forte sviluppo, in quanto questi sistemi presentano molti vantaggi rispetto alle tradizionali sorgenti per illuminazione. Sono tuttavia ancora presenti diversi limiti, attualmente oggetto di studio, che ne impediscono al momento l’impiego su larga scala. I punti di forza possono essere così sintetizzati:

Risparmio energetico – A parità di potenza assorbita, il Led produce un flusso luminoso con valori ormai prossimi a circa dieci volte quello delle lampade ad incandescenza e doppi rispetto alle lampade fluorescenti compatte. Nessuna emissione di raggi infrarossi ed ultravioletti – L’elevata efficienza è determinata dal fatto che i Led emettono solo luce visibile. Generano anche molto calore, ma non sotto forma di radiazioni infrarosse. Inoltre non emettono ultravioletti, radiazioni potenzialmente dannose per l’uomo e per gli oggetti illuminati (ad esempio nel caso delle opere d’arte). Bassa potenza richiesta – Al contrario delle lampade tradizionali, i Led hanno bisogno di correnti talmente ridotte, che è possibile autoalimentarli con energie rinnovabili (energia fotovoltaica, eolica). Questo concetto, già applicato nella segnaletica stradale ed ai lampioni per illuminazione urbana, risulta particolarmente conveniente dal punto di vista dei costi di gestione. Maggiore durata – Una lampada Led correttamente utilizzata può raggiungere una vita utile di 50.000 ore, contro le 1.000 ore delle lampade ad incandescenza, le 8.000 – 10.000 ore delle lampade fluorescenti compatte e le

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30.000 ore del tubo fluorescente. Normalmente i Led non si “fulminano”, ma riducono progressivamente la quantità di luce emessa: la loro vita utile termina convenzionalmente quando la luminosità scende al di sotto del 70% del flusso luminoso iniziale.

Funzionamento alle basse temperature – Il flusso luminoso prodotto dalle lampade fluorescenti compatte diminuisce alle basse temperature; i Led, al contrario, funzionano meglio al freddo. Resistenza ad urti e vibrazioni – A differenza di tutte le sorgenti luminose tradizionali, i Led non hanno parti in vetro nè sottili e fragili filamenti. Piccole dimensioni – Le sorgenti luminose Led sono molto più piccole rispetto alle lampade tradizionali; ciò consente di ridurre gli ingombri dei corpi illuminanti e di aumentarne la flessibilità di impiego. Cicli accensione/spegnimento – I Led sopportano frequenti cicli di accensione e spegnimento, senza comportare alcuna riduzione della propria vita utile e senza alcun ritardo all’accensione. Regolazione intensità luminosa – I Led bianchi si prestano facilmente all’impiego di dimmer. La riduzione dell’intensità luminosa, inoltre, non provoca alcuna variazione della tonalità del bianco. Emissione spettrale – L’emissione spetttrale monocromatica propria dei diodi, consente l’eliminazione dei filtri colorati che si applicano alle lampade tradizionali per produrre luce colorata, e che ne riducono l’efficienza. Inoltre la miscelazione di più Led monocromatici permette una progettazione molto accurata dello spettro di emissione globale, adattandolo a specifiche e particolari esigenze. Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6


Alcuine esempi dell’utilizzo dei led, Acronimo di light emitting diode, ormAi sempre più fortemente diffuso in molti cAmpi ApplicAtivi.

Sebbene sia lecito prevedere che molti dei seguenti problemi saranno risolti, tra gli attuali punti di debolezza dei Led si può evidenziare:

Prezzo elevato – A parità di flusso luminoso, il costo attuale dei Led è ancora elevato rispetto a quello delle sorgenti tradizionali. In via indicativa, il maggiore onere indotto da un sistema di illuminazione Led nei riguardi di un equivalente con fluorescenti compatte, si aggira mediamente intorno al 40 – 60%. Sensibilità alla temperatura di funzionamento – L’effettiva durata di un Led è strettamente correlata alla temperatura che la giunzione raggiunge durante il funzionamento. L’aumento di questo valore comporta una precoce riduzione sia del flusso luminoso prodotto che della vita utile del dispositivo. Come molti altri semi-

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conduttori, i Led devono essere dotati di dissipatori termici, in grado di portare il calore fuori dal diodo.

Incompatibilità con alimentazione di rete – La maggior parte dei Led funziona in corrente continua ed a tensione nettamente inferiore a quella di rete a corrente alternata; questa differenza comporta la presenza di trasformatori e/o resistenze, che fanno diminuire l’efficienza complessiva del sistema. Disomogeneità alla nascita – Nella produzione dei prodotti con semiconduttori, si riscontra una variabilità delle performance fino al 30% attorno ai valori medi forniti dalle schede tecniche dei prodotti. Ciò rende in dispensabile una classificazione post-produzione, supportata da specifiche normative. W

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Rinnovabili, efficienza e Concetti slega

La Direttiva 28/2009/CE per l’incentivazione all’uso vabili, più nota con l’acronimo RES, e il successivo della direttiva attraverso il D.lgs. 28/2011, nel prossim no indubbi vantaggi rispetto alla necessaria drastica r di combustibili fossili.

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I

formazione: ti?

o delle energie rinnorecepimento italiano mo futuro apporteranriduzione dei consumi

Massimo Ghisleni redazione@impianticlima.com Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

l vantaggio che ci si attende dall’applicazione della RES, può avere sensibili e positive ripercussioni, sull’economia, sulla salvaguardia ambientale e sulla pianificazione energetica del sistema paese. Mediante lo sfruttamento delle rinnovabili, applicate attraverso sistemi tecnologici efficienti, ci si attende infatti una riduzione dei consumi energetici delle applicazioni industriali, residenziali e del terziario, con conseguente riduzione delle voci di costo legate all’approvvigionamento dei vettori energetici. Questa riduzione attesa sugli importi delle bollette energetiche degli utenti finali, dovrebbe quindi aumentare il margine economico sui fatturati delle aziende, e migliorare la capacità al risparmio delle famiglie, fungendo quindi da ulteriore motore per l’economia occidentale. Ma trattando il tema dell’economia, il ricorso alle rinnovabili, se ben incentivato e applicato, favorirà il volume d’affari di quelle aziende del settore ancora in grado di fare ricerca e di sviluppare nuovi prodotti energeticamente virtuosi. Entrambi questi temi consentono di pianificare un recupero di competitività del nostro sistema economico inteso in senso generale. Poi, è necessario pensare al nostro futuro e al futuro delle generazioni che verranno, evitando però la fin troppo facile retorica, gli inutili allarmismi, e l’eccessiva sopravvalutazione degli effetti producibili con il ricorso alle rinnovabili. In questo discorso va detto per chiarezza e una volta per tutte che, a meno di scoperte stravolgenti che allo stato attuale sono impensabili, non si può credere in astratto ad una perfetta autosufficienza energetica attraverso le energie pulite e rinnovabili. E’ possibile invece credere fermamente nella possibilità di perseguire con decisione l’obiettivo di una netta riduzione dei consumi di combustibili fossili per tutti gli utilizzi umani, siano questi la produzione industriale, i trasporti e tutti gli utilizzi tecnologici o di climatizzazione. Riduzione ottenibile forse solo con le energie rinnovabili? Andrebbe affrontata questa domanda, visto che attualmente vengono incentivati solo determinati utilizzi virtuosi dell’energia e che nel discorso delle rinnovabili, sembra non trovar posto il termine efficienza e ricupero energetico. A fronte di questi discorsi, forse già fatti e sentiti più volte, occorre quest’oggi che ci si ponga alcune cruciali domande: 1) è sufficiente l’approccio al problema attraverso le sole energie rinnovabili, o forse è bene incentivare e dare pari dignità giuridica anche all’efficienza e al ricupero energetico? 2) è necessario ripensare agli ruoli dei diversi attori nell’ambito della produzione e dell’utilizzo dell’energia? 3) la formazione è ancora un tema da approcciare a livello volontaristico e facoltativo? In questo articolo si proverà a fornire alcune possibili risposte alle domande poste, attraverso una riflessione puramente personale sui tre temi indicati nei quesiti. Risposte che si inquadrano in un idea di politica energetica nazionale e comunitaria che andrebbe catalizzata in decisioni organiche da prendersi in tempi ormai necessariamente rapidi e inderogabili.

Il tema delle strategie energetiche Viste le attuali riserve di idrocarburi, una loro decisa

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riduzione nei consumi potrà dare il tempo alla messa a punto di sistemi energetici sempre meno energivori e di metodologie maggiormente pulite per l’approvvigionamento energetico tanto necessario all’uomo. Una buona politica energetica, in grado di sfruttare al meglio le infrastrutture esistenti e, che punti in primis ad un calo dei consumi attraverso la riduzione dei fabbisogni energetici delle utenze, deve anche indurre una maggiore efficienza nel trasformare, distribuire e utilizzare l’energia, per consentire un minore impoverimento delle scorte energetiche fossili. L’utilizzo delle infrastrutture esistenti è un nodo strategico importante, in virtù della necessità di dover prevedere il finanziamento per operazioni di adeguamento delle reti di produzione e distribuzione energetica (ad esempio elettrica) a volte insostenibili dalle economie occidentali rispetto all’utilizzo di reti di distribuzione esistenti (metanodotti ad esempio) già adeguati ai futuri bisogni. Una seria politica energetica deve porsi anche questa problematica tra le varie da affrontare, tutto ciò anche per comprendere come incentivare le diverse tecnologie legate a diverse reti di distribuzione dei vettori energetici. Poi è necessario sicuramente pensare con eguale intensità di sforzi intellettuali ai temi già ampiamente discus-

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si in passato. Ad esempio è necessario verificare le politiche e le strategie di approvvigionamento delle fonti energetiche fossili, specialmente in quei paesi come il nostro in cui le risorse naturali ci sono ma non sono sufficienti a coprire l’intero fabbisogno, o non sono sufficientemente sfruttate a dovere. Tema questo che porta ad affrontare vecchi discorsi circa lo sfruttamento di giacimenti esistenti ma non sfruttati per resistenze di vario genere e alla costruzione di infrastrutture come i rigasificatori, tanto osteggiati quanto utili ad alleggerire la dipendenza dai pochi attuali interlocutori per l’importazione degli idrocarburi. Una seria politica energetica dovrebbe essere dichiarata con chiarezza e poi perseguita con decisione e senza deviazioni insensate. Applicando il termine di insensate a quelle decisioni di cambiamento rispetto alle “rotte prestabilite” non determinate dalla logica e dal pragmatismo. Deviazioni insensate dettate dalle sensazioni e dalla disinformazione, il nostro paese ne ha subite fin troppe e sommessamente credo sia tempo di abbandonare simili pericolose abitudini. Una politica energetica poi, non può essere solo dichiarata con chiarezza: deve anche essere comunicata con efficacia e semplicità, evitando le trappole disinformative ed orientando anche i

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1. campI dI estrazIone energIa fossIle.

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2. acceleratore dI partIcelle del laboratorIo cern dI gInevra. 3. nave metanIera ormeggIata alla banchIna dI un rIgassIfIcatore off-shore In fase dI scarIco.

non addetti ai lavori ad una loro contribuzione al bene comune. In virtù di quest’idea generale sul tema delle necessarie strategie energetiche, si proverà ora a dare risposta alle tre domande introduttive, verificando alla luce delle recenti direttive e decreti, cosa è necessario aggiungere o meglio focalizzare per ottenere risultati concreti nella riduzione dei consumi di combustibili fossili.

Rinnovabili, efficienza e recupero energetico Il solo ricorso alle energie solari fotovoltaiche e termiche, o ai sistemi di generazione elettrica eolici o idrodinamici, è stato ritenuto evidentemente poco promettente dalla stessa direttiva RES, in considerazione dell’importanza rivestita dal comparto della climatizzazione invernale ed estiva degli involucri edilizi. Essendo la climatizzazione degli ambienti la seconda voce per importanza e quantità dei consumi energetici correlati, dopo il comparto dei trasporti, ritengo sia parso insufficiente il ricorso alle rinnovabili tradizionali in virtù degli obiettivi ambiziosi che a livello comunitario ci si è posti. Infatti nella direttiva 28/2009/CE (RES) compare per la prima volta in giurisprudenza la definizione di energia rinnovabile termica anche per l’aria esterna, per il terreno e per tutti gli acquiferi superficiali o sotterranei, quando que6

ste sorgenti sono sfruttate da pompe di calore. Certo si tratta di “strane” forme di energia rinnovabile, in quanto per estrarle dalle sorgenti e per trasferirle ai sottosistemi di distribuzione e cessione dell’energia, occorre una grande quantità di energia primaria sicuramente superiore a quella necessaria ai sistemi di captazione solare. Ma era ovvio che tale definizione dovesse essere introdotta. Ovvio perché la quantità di energia rinnovabile prelevabile dalle pompe di calore è nettamente superiore e maggiormente disponibile (in proporzione alle dimensioni sia geometriche che economiche degli impianti) rispetto ai sistemi di captazione solare, anche se per ottenerle è necessario spendere energia primaria. Chiaramente, per una tecnologia così promettente nel mercato delle rinnovabili ma legata comunque sempre ai combustibili fossili per il suo funzionamento (si ricorda qui che circa l’80% dell’energia elettrica è comunque prodotta con centrali termoelettriche), è necessario introdurre il concetto di efficienza delle apparecchiature rispetto al consumo di energia primaria, nella valutazione degli effetti positivi ottenibili. L’obiettivo vero imposto dalla direttiva RES è la netta riduzione dei consumi di energia primaria, massimizzando l’impiego di energia rinnovabile: ciò comporta una inevitabile concatenazione tra le due entità energetiche. Si dovrebbe 4. ImpIanto dI estrazIone dI gas naturale off-shore 5. tetto fotovoltaIco 6 costruzIone dI pIpe lIne nel deserto arabIco

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quindi riconoscere e incentivare solo i sistemi in grado di offrire buone quantità d’energia rinnovabile con altrettanto buoni valori di efficienza riferiti ai consumi di energia primaria. Come si potrà verificare nel testo dei documenti legislativi, la direttiva RES e il decreto 28/2011 questo ragionamento lo affrontano solo parzialmente. Andrebbero poi riconosciuti e incentivati anche i ricuperi energetici, anche se non legati allo sfruttamento di energie rinnovabili, ma altrettanto efficaci nel ridurre i fabbisogni energetici delle utenze. Non è possibile ad esempio non tener conto nelle incentivazioni o nei risultati conseguiti ai fini del rispetto degli impegni comunitari, gli apporti gratuiti negli impianti di ventilazione ottenuti attraverso i recuperatori di calore a flusso incrociato canalizzati o tramite recuperatori realizzati con condotti interrati. Identico discorso vale per il recupero dei cascami di calore di produzione per effettuare il riscaldamento ambiente o per la refrigerazione attraver-

so un refrigeratore ad assorbimento. Anche sull’argomento ricuperi energetici la legislazione attuale è fortemente deficitaria, nonostante lo sfruttamento di questo misconosciuto (legislativamente parlando) strumento consenta ampi margini di risparmio di energia primaria. Basterebbe riconsiderare la formula proposta dalla direttiva RES, introducendo al posto del Seasonal Performance Factor (SPF), il termine di Rapporto di Energia Primaria (REP) dei sistemi, inteso come il rapporto tra il fabbisogno energetico coperto dal sistema di generazione ed energia primaria complessiva (sia macchine previste che ausiliari di impianto) consumata dal sistema stesso. Riscrivendo la formula presente nella Direttiva 28/2009/CE e nel decreto 28/2011 nel modo indicato dalla seguente relazione, si ottiene un equazione generale che consente di verificare gli effetti e calcolare incentivi per tutti i sistemi di generazione virtuosi, nei quali siano integrate energie rinnovabili di differen-

4. centrale tecnologIca per la generazIone dI energIa termIca e frIgorIfera medIante pompe dI calore ad assorbImento geotermIche alImentate a gas naturale.

4. centrale

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tecnologIca per la cogenerazIone dI energIa termIca ed

energIa elettrIca medIante celle a combustIbIle alImentate a gas naturale.

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4. campo

eolIco per la

produzIone

dI

energIa

elettrIca

5. fenomeno

vulcanIco a

sImbolo delle attIvItà geotermIche nel sottosuolo

te genere e natura, oltre che tutti i ricuperi energetici ottenuti.

La formazione e l’informazione Altro argomento cruciale è il doppio tema della formazione e informazione. La formazione è necessaria agli operatori del settore, siano essi progettisti, installatori o verificatori/certificatori. L’informazione è necessaria al vasto pubblico dei non addetti ai lavori, che all’occorrenza deve orientarsi razionalmente verso la tecnologia più utile rispetto ai propri bisogni. Di formazione si parla spesso in vari ambiti ed è ormai consolidata l’idea che attraverso di essa si può veicolare lo sviluppo di un paese. Tutto ciò quando la si considera in ambito scolastico e universitario, come anche quando viene intesa in qualità di formazione professionale rivolta a chi è già ben inserito nel mondo del lavoro. Di formazione nel settore termotecnico se ne sentiva l’esigenza ancor prima che entrassero le tecnologie innovative nel vasto orizzonte degli impianti tecnologici, ed infatti numerose sono le occasioni formative che da tempo si sono strutturate per il nostro settore. Ora che è suonata l’ora delle energie rinnovabili e delle tecnologie innovative, è ancora più urgente che i vari assetti professionali del settore termotecnico accedano a piani formativi specifici. Aggiornamento continuo e formazione per la progettazione sono essenziali per un utilizzo sicuro ed efficace delle pompe di calore, dei sistemi di captazione dell’energia solare o delle altre fonti rinnovabili. Improvvisare un progetto in ambiti tecnologici complessi in molte situazioni porta alla realizzazione di impianti che non ottengono le prestazioni energetiche ipotizzate e per le quali il cliente finale ha scelto l’adozione di tecImpianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

nologie più costose. In alcuni ambiti addirittura, una progettazione poco consapevole porta a realizzazioni che producono più problemi che vantaggi all’utilizzatore finale della tecnologia. Aggiornamento continuo e formazione sono anche necessari per chi installa. Infatti anche a fronte di un ottimo progetto rimane fondamentale la competenza e la maestria di chi realizza impianti complessi caratterizzati da tecnologie avanzate. In questi casi l’installatore deve sapere ben interpretare la filosofia di impianto che il progettista ha voluto impostare, e per tutto questo occorre competenza oltre che esperienza. Ma di formazione o meglio di informazione si dovrà iniziare a parlare anche per gli utenti degli impianti, visto e considerato che le prestazioni previste a progetto sono raggiungibili esclusivamente se l’impianto è utilizzato con la modalità, la frequenza e i valori di set-point stabiliti in fase di progettazione. La formazione di tutti e tre i soggetti attivi nella realizzazione di impianti tecnologici è fondamentale, specie se delinea e facilita una sinergia tra i tre attori finalizzata all’ottenimento di edifici a consumo quasi zero, come vorrebbe la direttiva EPDB 2. Per progettisti e installatori, sistemi formativi sono già attivati da tempo, anche se non sempre è facile orientarsi e discernere tra innumerevoli proposte formative. Inoltre, per progettisti ed installatori, non sempre è semplice o possibile ricavare tempo e risorse per partecipare ai corsi, mancando in effetti metodologie di accesso incentivato e facilitato per chi fosse interessato. Per gli utenti finali, ovviamente non vi è nulla di strutturato o strutturabile. Per i non addetti ai lavori resta l’utilizzo dei mezzi di comunicazione di massa attraverso i quali è possibile raccogliere informazioni per una scelta razionale, sempre ammesso che si possa essere aiutati nell’opera di discernimento tra le infinite informazioni reperibili con i moderni strumenti. L’informazione poi, andrebbe guidata meglio da parte dei differenti mass media, in quanto troppo spesso si cade nei pregiudizi, nei luoghi comuni e nelle frasi fatte di grande effetto ma di altrettanta inutilità. La formazione specifica sull’uso del impianto, andrebbe infine svolta dal consulente contattato per la progettazione e dall’installatore che ha realizzato l’impianto, essendo essi responsabili dell’impianto fino alla sua consegna all’utenza. L’installatore e il progettista non possono e non devono dimenticarsi di questa fase cruciale del proprio lavoro altamente qualificato.

Conclusioni I tre temi citati sono cruciali per il raggiungimento degli obbiettivi di riduzione dei consumi di energia primaria, di riduzione delle emissioni inquinanti e quindi di salvaguardia ambientale. Nessuno dei tre, perseguito da solo è sufficiente, nessuno dei tre può essere fine a se stesso. E’ parere di chi scrive che tutti e tre i temi siano strettamente legati ed interconnessi, tali da essere affrontati all’unisono in modo organico. W

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PRODOTTI & SISTEMI POMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTO A METANO MASSIMA EFFICIENZA Le pompe di calore ad assorbimento a metano della serie GAHP di Robur sono la soluzione ideale per il riscaldamento e il condizionamento di condomini, aziende, spazi pubblici e commerciali in modo efficiente e nel rispetto dell'ambiente. Linea GAHP A Pompa di calore ad assorbimento a condensazione modulante a metano con utilizzo di energia rinnovabile aerotermica per riscaldamento. Utilizza il 39,4% di energia rinnovabile aerotermica ed è in grado di superare un’efficienza termica del 165%, garantendo fino al 39,4% di riduzione dei costi annuali per il riscaldamento e delle emissioni di CO2 rispetto alle migliori caldaie a condensazione. Ideale per il riscaldamento di utenze industriali, commerciali e del terziario. Disponibile anche nella versione reversibile GAHP-AR per riscaldamento e condizionamento, sempre a metano. Linea GAHP GS Pompa di calore ad assorbimento a condensazione modulante a metano con utilizzo di energia rinnovabile geotermica per riscaldamento. Utilizza il 40,9% di energia rinnovabile geotermica ed è in grado di superare un'efficienza termica del 169%, garantendo il 40,9% di riduzione dei costi annuali per il riscaldamento e delle emissioni di CO2 rispetto alle caldaie a condensazione. Ideale per il riscaldamento di utenze industriali, commerciali, ricettive e del terziario in applicazioni geotermiche. Possibilità di fornire anche il raffrescamento in free-

cooling (unità spenta) o in applicazioni geotermiche per raffrescamento attivo (unità accesa). Linea GAHP WS Pompa di calore ad assorbimento a condensazione modulante a metano con utilizzo di energia rinnovabile idrotermica per produzione di acqua calda e fredda. Utilizza il 42,6% di energia rinnovabile idrotermica ed è in grado di superare un’efficienza complessiva del 174% (con utilizzo contemporaneo). Non richiede sorgenti esterne, abbattendo i costi di impianto e gestione. Ideale per impianti con contemporaneità di riscaldamento e raffreddamento (ospedali, cicli produttivi o sistemi ad anello di liquido) e per impianti di riscaldamento e condizionamento con sorgente per recupero e smaltimento di energia termica. www.robur.it

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UNITA’ DI ALIMENTAZIONE IDRICA carico. L’elettronica applicata ai motori elettrici che azionano le pompe è in grado di arrestare il gruppo di pressurizzazione in caso di mancanza di acqua evitando così il “funzionamento a secco” particolarmente dannoso per le parti meccaniche delle pompe ed evitando di utilizzare sistemi esterni di protezione contro la “marcia a secco”. Grazie all’utilizzo del dispositivo di controllo SC, il funzionamento è davvero semplice e la regolazione viene fatta con la massima precisione. Il display LC consente una facile navigazione grazie a un SiBoost Helix Excel è la nuova unità di alimentazione idrica progettata da Wilo. Il sistema è costituito da 2 o 4 pompe centrifughe Helix EXCEL a motore ventilato in acciaio inox disposte verticalmente e collegate tra loro in parallelo; ciascuna pompa è dotata di un convertitore di frequenza integrato raffreddato ad aria, di un motore EC e del dispositivo di controllo Smart Controller SC. Il Motore EC ad alta efficienza, cuore del sistema, consente di raggiungere un grado di efficienza superiore ai valori limite IE4 secondo IEC TS 60034-31 Ed. 1. Il convertitore di frequenza ha un ampio campo di regolazione, dai 25Hz può raggiungere un massimo di 60Hz, inoltre, l’idraulica dell’intero sistema è soggetta a basse perdite di

menù pratico che consente una facile impostazione dei parametri con il pulsante rosso. SiBoost Helix Excel è ideale per l’alimentazione e la pressurizzazione idrica automatica in edifici residenziali, commerciali e pubblici ma anche in alberghi, ospedali, supermercati e nei sistemi industriali. Progettata per il pompaggio di acqua potabile, acqua di processo, acqua refrigerata, acqua per uso antincendio (diversa dai sistemi antincendio secondo DIN14462) può essere utilizzata anche per il pompaggio di altri liquidi simili all’acqua, non aggressivi chimicamente o meccanicamente nei confronti dei materiali utilizzati e privi di sostanze abrasive o fibrose in sospensione. www.wilo.it

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PRODOTTI & SISTEMI VRF DAL RISPARMIO ENERGETICO DA RECORD Il nuovo sistema VRF SMMSi di Toshiba consente l'utilizzo di tubazioni più estese ed è in grado di fornire prestazioni di risparmio energetico superiori alla gamma attuale. Il modulo esterno di punta della serie SMMSi ha una potenzialità di 16 HP. La tecnologia "tutto Inverter", ulteriormente potenziata, è incorporata nei modelli da 14 HP e 16 HP. Dotati di tre compressori Twin Rotary, ciascuno dei quali è comandato da un controllo inverter che ne regola la velocità in modo indipendente rispetto agli altri, con il risultato di erogare in ogni istante solo la potenza strettamente necessaria e riducendo significativamente il consumo energetico con elevati rendimenti. Il prodotto punta al miglioramento dell'efficienza durante le fasi di funzionamento a carico parziale della macchina che, come noto, incidono notevolmente sul consumo energetico dei sistemi di climatizzazione. Le naturali destinazioni d'uso del VRF sono alberghi, uffici ed abitazioni di lusso che presentano una molteplicità di locali e una variabilità dei carichi in ciascun locale, nell'arco dell'intera giornata. Tecnologia “Tutto Inverter ” finalizzata al risparmio energetico I compressori ad alta efficienza DC Twin Rotary, tecnologia Toshiba, e gli inverter a controllo vettoriale sono stati ulteriormente migliorati. Ora la nuova scheda inverter modula la velocità di rotazione del compressore con una precisione di 0,1 Hz annullando gli sprechi di energia dovuti ad una produzione di energia termica superiore a quella strettamente necessaria per soddisfare i carichi termici interni dell’edificio. Il modello da 8HP fornisce un rendimento in riscaldamento (COP) di 4,52. Al carico parziale del 50%, lo stesso modello raggiunge rendimenti eccezionali con un COP di 6,41. Maggiore libertà di progettazione La lunghezza massima consentita per le tubazioni

di collegamento tra le unità interne ed esterne è stata aumentata fino a 235 metri ed è oggi fra le più elevate del mercato. Il dislivello massimo tra le unità interne ed esterne, fattore critico per le installazioni in edifici a forte sviluppo verticale, è ora di 70 metri. Grazie a queste estensioni, le nuove unità esterne possono essere installate ai piani di edifici ancora più alti. Le unità più compatte in commercio Alla serie SMMSi è possibile abbinare più unità esterne per ottenere una potenza complessiva fino a 48 HP. Le nuove taglie dei moduli esterni, offrono una doppia gamma di unità esterne: “standard”, che minimizza l’ingombro ed i costi d’impianto, e “ad alta efficienza” che sfruttando un maggior numero di scambiatori di calore consente di ottenere performance superiori a quelle già ottime espresse dalla serie “standard”. www.toshibaclima.it

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ANTIVIBRANTI SMORZATORI A MOLLE IN ACCIAIO Pantecnica, attiva nelle soluzioni per i sistemi di tenuta per fluidi e sistemi antivibranti ha inserito nella gamma prodotti una nuova serie di sistemi antivibranti/smorzatori, denominate ISOTOP® BL/DSD. E’ noto che gli antivibranti a molle elicoidali in acciaio, grazie alle alte deflessioni sotto carico, realizzano importanti gradi di isolamento; per contro sono carenti nello smorzamento dell’energia vibratoria. Dotate di alta resistenza alla corrosione, all’interno sono integrate con un elemento cilindrico in materiale viscoelastico poliuretanico che possiede proprietà di smorzamento dell’energia vibratoria.La scelta del tipo e del numero di molle per ogni sistema è in funzione del carico da supportare e della frequenza propria necessaria per un ottimale isolamento. La modulazione del numero di molle per ogni sistema consente portate di carico comprese tra 100 e 5400 Kg e realizza frequenze proprie tra 4 e 6 Hz. Nelle situazioni in cui, contestualmente al controllo delle vibrazioni o degli urti, è necessario dissipare le frequenze strutturali trasmissibili attraverso le molle in acciaio, i

sistemi ISOTOP® BL/DSD possono essere corredati di suole in elastomero cellulare da interporre tra la piastra di base ed il pavimento di appoggio. Prodotti ideali per l’isolamento/smorzamento “attivo” delle vibrazioni e degli urti prodotti da ogni tipo di macchina, nonché per l’isolamento “passivo” di apparati di misura sensibili, piani e laboratori di prova. La scelta e l’utilizzo della soluzione idonea è facilitata dalla disponibilità di un completo manuale tecnico e dalla adeguata e facilitata assistenza del produttore. www.pantecnica.it

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SOFFITTI RADIANTI VERSATILI

I soffitti radianti Plaforad di Fraccaro sono un’ottima soluzione per il riscaldamento e il raffrescamento di edifici commerciali, del terziario e residenziali. I modelli proposti possono essere metallici o in cartongesso. PLAFORAD GK Sono controsoffitti radianti in cartongesso e possono essere di due tipologie, uno ad alta resa e uno a resa standard, cambiando solo il tipo di cartongesso da utilizzare. Grazie all’uso di profili conduttori in alluminio e tubi di Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

rame, la resa in caldo ed in freddo è costante e certa anche dopo diversi anni di utilizzo.

e consentono la massima libertà progettuale per tutti i tipi di ambiente e destinazione d’uso.

PLAFORAD V Questi controsoffitti metallici con strutture portanti a vista sono prodotti in un’ampia varietà di modelli, forme e dimensioni, il che permette innumerevoli combinazioni di stili e design.

PLAFORAD W Ideali per l’adeguamento di vecchi controsoffitti, sono in grado di soddisfare le esigenze di silenziosità, funzionamento, sicurezza e assenza di movimenti d’aria.

PLAFORAD N Si differenzia dalle serie precedente per la struttura portante nascosta alla quale vengono fissati con delle speciali clip a molla autocentranti. Disponibili anche le versioni con struttura semplificata, pannelli non apribili ma smontabili e con pannelli a tenuta. PLAFORAD Q Sono pannelli radianti inseribili nei controsoffitti in fibra minerale

PLAFORAD ACR Questa tipologia di pannelli è costituita da un modulo di attivazione ad alta capacità di scambio termico sia in caldo ma soprattutto in freddo. Ideali per applicazione in spazi con grande affollamento. www.fraccaro.it

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Il bibliofilo

Libri e documentazione varia sull’HVAC

Protezione catodica Un'opera completa sulla protezione catodica di strutture e impianti contro la corrosione Un'Opera, che offre un'informazione approfondita quanto esaustiva sulla protezione catodica. Ineccepibile per chiarezza espositiva, abbondanza di diagrammi, schemi, figure e tabelle dense di dati per un utilizzo diretto. Essa affronta il problema della corrosione elettrochimica di impianti, strutture, serbatoi ecc. - responsabile ogni anno di danni e perdite ingenti - con un corretto rapporto tra basi teoriche ed analisi pratico-applicative. I 14 capitoli sui quali il volume è articolato affrontano la protezione catodica, e in un capitolo dedicato anche quella anodica, nei suoi aspetti più rilevanti, con analisi che, oltre alle applicazioni più comuni nei terreni, discutono quelle nell'ambiente marino, nel calcestruzzo armato e nelle superfici interne di apparecchi e serbatoi. Ciascun capitolo è seguito poi da un certo numero di esercizi pratici, per verificare l'approfondimento dei vari argomenti da parte dei lettori; le soluzioni sono pubblicate nel sito web della casa editrice. Gli Autori, Luciano Lazzari e Pietro Pedeferri, sono professori di Scienza e Tecnologia presso il Politecnico di Milano; Marco Ormellese è invece ricercatore in Scienza e Tecnologia dei Materiali, sempre presso il Politecnico. L'Opera è rivolta agli operatori del settore, a coloro che intendono conseguire la certificazione nei settori della protezione catodica, agli studi di ingeneria degli impianti tecnololgici e a studenti universitari, ma si può consigliare, più in generale, alle direzioni tecniche di industrie ed enti.

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IL MINIMALISTA PRESUNTUOSO

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progettare oggi

4 REGOLE AUREE PER AUMENTARE L'EFFICIENZA DEGLI IMPIANTI DI VENTILAZIONE

a ben vedere, una crisi della progettazione HVaC serpeggia da tempo nel settore. Le sue manifestazioni sono diverse, ma probabilmente riconducibili in gran parte al generale malessere dell’economia, e del sistema italia in particolare. Uno degli aspetti più indicativi di questo malessere si rivela proprio nel progressivo deprezzamento del valore della progettazione da parte delle committenze, che ne riconoscono sempre meno l’importanza. Da questo atteggiamento di fondo discendono una serie di effetti perversi che, alla fine, giungono a compromettere la stessa qualità delle opere a danno di tutti. La concorrenzialità tra i progettisti, a causa della rarefazione dei lavori, viene ormai molto spesso giocata sul prezzo, a scapito necessariamente della qualità del risultato, è una delle conseguenze infelici di questo stato di cose. La professionalità di chi progetta viene sempre più spesso sottovalutata, quando non misconosciuta. È un aspetto anche questo attraverso il quale il sistema italia manifesta il proprio malessere. eppure, dei segni positivi non mancano, e l’attaccamento ai valori della professione che molti progettisti tenacemente mantengono è uno di questi. Come lo sono le scelte di non pochi costruttori nel privilegiare comunque la qualità dei prodotti, le prestazioni, la durata, la sicurezza, il servizio. e, sebbene, come minoranza, permangono in italia, nonostante tutto, dei committenti che possono dirsi a buon diritto illuminati: sensibili alla professionalità, alla qualità delle opere, alla tutela dell’ambiente naturale. Si tratta, di realtà minoritarie, ma che costituiscono altrettanti esempi di come si possa ben fare, continuando a lavorare con risultati positivi nonostante le difficoltà del momento. Forse, uno degli elementi di questo successo sta proprio nella capacità di reagire e riproporsi in modo creativo. ed è una formula che ci sentiamo di raccomandare a coloro sui quali ricadono le responsabilità del progetto: di ricercare un rinnovamento della propria professione, arricchendola di nuovi contenuti e innovandosi. W Impianti Clima - Giugno 2012 - N. 6

In linea con le precenti regole, questa volta ci occuperemo degli impianti di ventilazione, influenzati da fattori difficili da prevedere, quali la pressione del vento, l’effetto camino e l’imperfetta tenuta dell’edificio.

IL SALTO TERMICO NEGLI IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE Nella progettazione di un nuovo impianto di condizionamento è importante prendere in seria considerazione il salto termico dell’acqua refrigerata (e calda) in circolo poiché esso può influenzare, sia il costo di realizzazione dell’impianto stesso, sia il suo consumo energetico durante il periodo di funzionamento. Fondatore e Direttore responsabile antonio Briganti

Condirettori editoriali giacomino redondi energie rinnovabili e riscaldamento

Massimo Vizzotto Sistemi compressorizzati per climatizzazione, refrigerazione e a pompa di calore

Cristiano Vergani Qualità dell’aria, aeraulica e salute Contatti associazioni Culturali rosalba arduino

redazione Via Val Blenio 10 - 20147 Milano Mi tel. 024035019 - Fax: 0299983105 www.impianticlima.com - redazione@impianticlima.com

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Impianti Clima - Numero 6 - Anno 2012  

In questo nuovo numero proseguiamo con le 4 regole auree nella progettazione degli impianti a tutta aria, brevi consigli per aumentarne l’ef...

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