AiCARR journal #32 by Quine Business Publisher

#32 RISCALDAMENTOENERGIA ISSN:2038-2723

CONDIZIONAMENTO AMBIENTEREFRIGERAZI EN RISCALDAMENTOAMBIE AM CONDIZIONAMENTO

CONDIZIONAMENTO U

ENERAMBIENTE GIA RISCALDAMEN

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO 6 - MAGGIO-GIUGNO 2015

COSA SI INTENDE PER NZEB? POMPE DI CALORE

SCOP, un indice di prestazione inutile

RIPARTITORI PER LA CONTABILIZZAZIONE DEL CALORE ISPEZIONE DEGLI IMPIANTI DI REFRIGERAZIONE E CONDIZIONAMENTO CASE STUDY

SISTEMA IDRONICO DI RECUPERO DI CALORE NEGLI OSPEDALI

COGENERAZIONE

Il futuro della microcogenerazione Studio comparato di fattibilità per impianti cogenerativi Monitoraggio della centrale di trigenerazione per l’ospedale di Genova

BIOMASSE, QUALI PROSPETTIVE? POMPE DI CALORE A CO2, SCENARI FUTURI

MICROCOGENERAZIONE E TRIGENERAZIONE ISPEZIONI / POMPE DI CALORE / CONTABILIZZAZIONE POSTE ITALIANE SPA – POSTA TARGET MAGAZINE - LO/CONV/020/2010.

EURO15

Organo Ufficiale AiCARR

REFRIGERAZIONE

ehs - eco heating system Il sistema EHS è in grado, con un unico impianto in pompa di calore, di riscaldare tramite pannelli radianti,

pannelli solari L’EHS può essere integrato con l’impianto a pannelli solari per la produzione dell’acqua calda sanitaria.

serbatoio acs Serbatoio accumulo acqua calda sanitaria.

kit idrico Unità per la produzione d’acqua calda.

unità interna Unità ad espansione diretta in pompa di calore. unità esterna Unità esterna VRF a pompa di calore.

riscaldamento a pavimento & radiatori L’acqua calda proveniente dal kit idrico può essere mandata ai pannelli radianti o ai radiatori a bassa temperatura.

sistema combinato aria-acqua e aria-aria intermedie. In autunno è possibile riscaldare gli ambienti senza dover attivare i pannelli radianti che hanno un’inerzia termica elevata e richiedono molte ore per andare a regime. Nella stagione estiva invece si può utilizzare il sistema ad espansione diretta che climatizza in maniera semplice ed immediata. Aria-Aria + Aria-Acqua ACQUA CALDA SANITARIA

RISCALDAMENTO

Unità interna

Aria-Acqua

EEV Kit

Pannello solare Serbatoio ACS

Serbatoio ACS

Pannello solare RADIATORI

Unità esterna

Kit idrico

Unità esterna

Kit idrico

PANNELLO RADIANTE

RAﬀRESCAMENTO

La tecnologia TDM (Time Division Multi) consente con una sola unità esterna di operare alternativamente tra Aria-Acqua e Aria-Aria, permettendo un risparmio di costi e di spazio.

RASC Premium Il primo VRF centrifugo

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Il compressore Hitachi Scroll DC inverter modula assicurando il controllo lineare e puntuale della capacità.

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Le unità interne vengono controllate individualmente, assicurando il comfort ideale in ogni ambiente.

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Fino a 6 unità interne collegabili con indice di caricabilità 75% ÷ 120%. Gestione tramite comandi remoti o BMS.

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GAMMA

Unità esterne da 4 a 10HP. Minima capacità dell’unità interna collegabile: 2.0kW.

“

AiCARREXPO

AiCARR sarà ad EXPO. Il prossimo 11 giugno, nella Cascina Triulza, il luogo della società civile e del terzo settore (non è un caso), AiCARR vuole parlare di energia e cibo attraverso l’intervento di interlocutori autorevoli. Un approfondimento complesso e necessario, nell’anno del feeding the planet. Le riflessioni sull’energia, nel secolo inaugurato dalle continue crisi della politica, dell’economia, della gestione del territorio, dell’ambiente e addirittura dell’identità personale, devono riguardare un ripensamento radicale sulle modalità di produzione e consumo di cui, oggi più che mai, si impone una visione unitaria

migliore qualità ma anche un consumo informato ed efficiente, e questo vale per il cibo come per l’energia. L’uso delle biomasse di scarto nel segno della loro valorizzazione all’interno del territorio dove vengono prodotte e l’inserimento delle diverse produzioni in un contesto di rete rivelerebbe una capacità energetica per l’utilizzo corretto delle biomasse residue, considerate come sottoprodotti e non come rifiuti. In generale il concetto di vocazionalità energetica si lega alla necessità che le attività di trasformazione dei prodotti agro-forestali utilizzino i residui dei processi produttivi locali nel proprio territorio per

ed inclusiva. Quello delle Comunità dell’Energia è tema ormai abusato, ma qualche anno fa - quando parlavamo del coinvolgimento dei territori, della partecipazione responsabile degli individui, della fine del monopolio della grande centralizzazione e distribuzione, di una economia fondata sulla crescita diffusa in contrapposizione con la finanza speculativa – erano in molti a storcere il naso. In questo modello, l’agricoltura come atto di trasformazione dell’energia primaria svolge un ruolo fondamentale in relazione a due aspetti: l’energia necessaria all’agricoltura e l’energia prodotta dall’agricoltura. L’uomo infatti non è solo un utilizzatore della tecnologia, ma egli stesso diventa macchina di trasformazione del bene agricolo attraverso il consumo di cibo. Se è indispensabile evidenziare un nuovo ruolo delle produzioni che tenga conto delle ricadute e delle conseguenze sullo stato economico, finanziario, sociale ed ambientale di coloro i quali le risorse le mettono a disposizione (le comunità dell’energia, appunto), ciò è ancor più evidente nel settore agricolo (le comunità del cibo). La necessaria vicinanza fisica e affettiva dell’individuo al luogo di produzione, determina una produzione di

produrre l’energia di cui quel territorio ha bisogno. Il parallelismo tra agricoltura ed energia si declina con il concetto di sovranità, che implica la necessità di politiche sull’energia attente alla produzione agricola e non in contrasto con questa. Ciò significa anche valorizzazione degli scarti della produzione come fonte di approvvigionamento conveniente economicamente ed ecologicamente, in una logica di ciclo di vita; significa filiera corta quale metodologia gestionale della produzione, della creazione dell’indotto e quale garanzia di sostenibilità delle aziende agricole che diventano nuove imprese energetiche. Si parla sempre più di spreco di cibo, ma dello spreco di energia per creare quel cibo (che poi per un terzo verrà sprecato)? È possibile un mondo contadino come quello dell’Italia di cinquant’anni fa, un mondo senza rifiuti e caratterizzato da una produzione completamente de-carbonizzata? Il futuro renderà evidente il ruolo della partecipazione della società civile ed il nuovo modello sociale che esso comporta: la creazione delle comunità dell’energia e del cibo.

#32

Livio de Santoli, Presidente AiCARR

Da nUovE rEgolE a nUovE oPPorTUniTĂ . Etichettatura energetica e progettazione ecocompatibile di prodotti e sistemi per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Un nuovo progetto congiunto di informazione e formazione per guidare gli operatori in un passaggio che trasformerĂ il mercato della termoidraulica.

Un percorso itinerante, su tutto il territorio nazionale, di workshop e corsi di formazione

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Milano / UnionE DEl CoMMErCio - 26 Maggio 2015 PaDova / villa oTToboni - 16 giugno 2015 roMa / raDisson HoTEl - 30 giugno 2015 bari / villa roManazzi CarDUCCi - 23 settembre 2015

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Editoriale 2

Novità prodotti 6

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RefrigerationWorld 10

NORMATIVA di Luca Alberto Piterà

AICARR A EXPO Energy and Food Communities, a sustainable program

Direttore scientifico Livio de Santoli

INTERVISTA A STEFANO CORGNATI

Direttore scientifico operativo Francesca Romana d’Ambrosio

Un italiano alla guida di Rehva

Comitato scientifico Paolo Cervio, Carmine Casale, Mariapia Colella, Sergio Croce, Livio Mazzarella, Luca Pauletti, Luca Alberto Piterà, Piercarlo Romagnoni, Marco Zani

Stefano Corgnati sarà il prossimo Presidente della Federazione europea delle associazioni dei professionisti HVAC. Dopo anni di cultura nordeuropea, si apre una reale possibilità per una maggiore sensibilità alle problematiche estive e al comportamento reale dell'edificio

SEASONAL COEFFICIENT OF PERFORMANCE Lo SCOPdefinito dalla norma UNI EN 14825, ovvero come trasformare un indice di prestazione stagionale in un valore inutile e fuorviante

CONTABILIZZAZIONE DEL CALORE I ripartitori di calore nella contabilizzazione dei consumi di energia

Problematiche applicative della contabilizzazione dell’energia termica alla luce delle recenti novità normative di Marco Dell’Isola, Fausto Arpino, Luca Celenza, Giorgio Ficco e Paolo Vigo

MANUTENZIONE IMPIANTI Ispezione e monitoraggio degli impianti di refrigerazione e di condizionamento: opportunità e problemi applicativi

Sebbene il recepimento in Italia del regolamento F-gas e della EPBD sia un importante passo in avanti nella prassi di conduzione degli impianti di refrigerazione e condizionamento dell’aria è auspicabile lo sviluppo e il consolidamento di nuove metodologie di analisi sistematica dei consumi complessivi di Marco Masoero, Chiara Silvi e Jacopo Toniolo

SISTEMI IDRONICI Sistema idronico di recupero di calore negli ospedali Il caso di studio dell’ospedale ‘Swedish Issaquah’ dimostra come un sistema di recupero di calore idronico con batterie di recupero nell’aria d’estrazione offra risparmi energetici notevoli se confrontati con il riscaldamento ottenuto con una caldaia convenzionale di Jeremy McClanathan

39 46

MICROCOGENERAZIONE Il futuro della microcogenerazione

Individuazione dei possibili sviluppi che la microcogenerazione potrà avere nell’immediato futuro, caratterizzato da un’incessante transizione da sistemi di conversione energetica centralizzata a dispositivi distribuiti sul territorio di Giovanni Angrisani, Michele Canelli, Giovanni Ciampi, Elisa Marrasso, Antonio Rosato, Carlo Roselli, Maurizio Sasso, Sergio Sibilio e Francesco Tariello

COGENERAZIONE Studio comparato di fattibilità tecnica, economica e finanziaria per impianti di cogenerazione

60 66 68

Redazione Alessandro Giraudi, Silvia Martellosio, Erika Seghetti redazione@aicarrjournal.org Art Director Marco Nigris Grafica e Impaginazione Fuori Orario - MN Hanno collaborato a questo numero Giovanni Angrisani, Fausto Arpino, Marco Barbanera, Maria Sole Brioschi, Cinzia Buratti, Nicolandrea Calabrese, Michele Canelli, Luca Celenza, Giovanni Ciampi, Gianluca Cavalaglio, Franco Cotana, Marco Dell’Isola, Livio de Santoli, Giorgio Ficco, Dario Fusco, Ilmo Lanza, Sergio La Mura, Jeremy McClanathan, Elisa Marrasso, Marco Masoero, Cecilia Piazzolla, Luca Alberto Piterà, Marco Pozzati, Antonio Rosato, Carlo Roselli, Paola Rovella, Maurizio Sasso, Luca Scalambrin, Luigi Schibuola, Sergio Sibilio, Chiara Silvi, Francesco Tariello, Jacopo Toniolo, Raniero Trinchieri, Paolo Vigo, Michele Vio Pubblicità Quine Srl 20122 Milano – Via Santa Tecla, 4 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 72016740 Traffico, Abbonamenti, Diffusione Rosaria Maiocchi Editore: Quine srl shop.quine.it Presidente Andrea Notarbartolo Amministratore Delegato Marco Zani Direzione, Redazione e Amministrazione 20122 Milano – Via Santa Tecla, 4 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 72016740 e-mail: redazione@aicarrjournal.org

Analisi comparativa effettuata per scegliere la tipologia di impianto di cogenerazione da realizzare per meglio servire le esigenze di un impianto produttivo all’interno di una azienda agricola.

Servizio abbonamenti Quine srl, 20122 Milano – Via Santa Tecla, 4 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: abbonamenti@quine.it

BIOMASSE

Gli abbonamenti decorrono dal primo fascicolo raggiungibile.

di Dario Fusco e Maria Sole Brioschi

Direttore responsabile ed editoriale Marco Zani

di Livio de Santoli

di Michele Vio

Periodico Organo ufficiale AiCARR

nZEB, in Europa intendiamo tutti lo stesso edificio?

a cura della Redazione

AiCARR Informa 77

Biocarburanti e chimica verde. Quali prospettive?

Una panoramica dei progetti di ricerca e sperimentazione del CRB (Centro di Ricerca sulle Biomasse) dell’Università di Perugia di Franco Cotana, Cinzia Buratti, Marco Barbanera e Gianluca Cavalaglio

TRIGENERAZIONE Centrale di trigenerazione per l’ospedale S.Martino di Genova

Risultati economici, energetici e ambientali dopo un anno di funzionamento a regime di Ilmo Lanza e Sergio La Mura

RICERCA- POMPE DI CALORE A CO2 Nuovi orizzonti per la pompa di calore di Luigi Schibuola

Pompa di calore a CO2 abbinata a corpi scaldanti a elevata differenza di temperatura: ottimizzazione delle prestazioni in funzione di una regolazione intelligente

Risultati dell’attività sperimentale svolta presso il laboratorio UTTEI-TERM del Centro Ricerche Enea di Casaccia (RM), con lo scopo di valutare le prestazioni di una pompa di calore elettrica a compressione a CO2 del tipo aria-acqua abbinata a corpi scaldanti a elevata differenza di temperatura e dotati di valvole termostatiche elettroniche modulanti di Nicolandrea Calabrese, Raniero Trinchieri, Paola Rovella, Cecilia Piazzolla, Michele Vio, Marco Pozzati e Luca Scalambrin

Stampa CPZ spa - Costa di Mezzate -BG AiCARR journal è una testata di proprietà di AICARR – Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria, Riscaldamento e Refrigerazione Via Melchiorre Gioia 168 – 20125 Milano Tel. +39 02 67479270 – Fax. +39 02 67479262 www.aicarr.org Posta target magazine - LO/CONV/020/2010. Iscrizione al Registro degli Operatori di Comunicazione n. 12191 Responsabilità Tutto il materiale pubblicato dalla rivista (articoli e loro traduzioni, nonché immagini e illustrazioni) non può essere riprodotto da terzi senza espressa autorizzazione dell’Editore. Manoscritti, testi, foto e altri materiali inviati alla redazione, anche se non pubblicati, non verranno restituiti. Tutti i marchi sono registrati. INFORMATIVA AI SENSI DEL D.LEGS.196/2003 Si rende noto che i dati in nostro possesso liberamente ottenuti per poter effettuare i servizi relativi a spedizioni, abbonamenti e similari, sono utilizzati secondo quanto previsto dal D.Legs.196/2003. Titolare del trattamento è Quine srl, via Santa Tecla 4, 20122 Milano (info@quine.it). Si comunica inoltre che i dati personali sono contenuti presso la nostra sede in apposita banca dati di cui è responsabile Quine srl e cui è possibile rivolgersi per l’eventuale esercizio dei diritti previsti dal D.Legs 196/2003.

Aderente

In this issue… 12 14 16

Nzeb in Europe, we mean the same building? Luca Alberto Piterà

The future of microcogeneration

Comparative analysis of technical, economic and financiale feasability for co-generation plants

AiCARR at Expo 2015: Energy and Food Communities, a sustainable program Livio de Santoli

Interview to Stefano Paolo Corgnati, future REHVA President

Stefano Corgnati will be the next President of Rehva (Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning Associations). The announcement was made on May 7, during the annual conference of REHVA, held in Latvia. Corgnati will flank, as Elect President, the current President Karel Kabele until the final succession that will happen next year. We asked him to explain the activities of the Federation and the direction that will take thanks to his leadership by editorial staff Keywords: Rehva, Stefano Paolo Corgnati, AiCARR

The Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) defined by the UNI EN 14825

The UNI EN 14825 defines a seasonal efficiency rating for the heat pumps, the SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). Although the intentions are good, the results are bad. A performance index of seasonal is needed to provide the end user a unique parameter that allows to compare similar products, in a simple and immediate manner. This doesn’t happen with heat pumps. The UNI EN 14825 doesn’t lead to a unique value of SCOP, but to a multiplicity of results, based on a series of parameters arbitrarily set by the manufacturer. And none of these results corresponds to reality, particularly in the italian climate. Michele Vio Keywords: Heat pumps, UNI EN 14825, SCOP (Seasonal Coefficient of Performance)

Use of heat cost allocators in thermal energy accounting

The Energy Efficiency Directive 2012/27/EU, adopted in Italy with the Legislative Decree 102/2014, mandatorily requires individual heat accounting in buildings with centralized heating systems. Furthermore, when the use of individual meters is not technically feasible or not cost-efficient, indirect systems shall be used for measuring heat consumption at each radiator. In Italy, to allocate heat consumption from a centralized heating systems among single users, formerly the Law 10/91 has mandatorily fixed to take into account actual consumption despite exclusively property criteria. Furthermore, Presidential Decrees 551/99 (art.5) and 59/99 (art.4) have mandatorily introduced heat metering and accounting systems for single apartments in new buildings and when a centralized boiler is substituted or installed. According to art.10 of Presidential Decree 59/99 heat accounting and metering systems have to ensure in service measurement errors not exceeding 5%. Unfortunately, such errors could be compatible only with direct individual heat meters, which metrological performance are regulated by Annex MI-004 of MID Directive 2004/22/EC and by DM 155/2013. Marco Dell'Isola, Fausto Arpino, Luca Cedenza, Giorgio Ficco, Paolo Vigo Keywords: heat cost allocator, heat accounting, heat meter, energy saving

Inspection and monitoring of refrigeration and air conditioning systems: opportunities and application problems

The adoption in Italy of the F-gas regulation and of the EPBD has introduced new requirements for the operation of technical systems, imposing the compulsory inspection for the prevention of the accidental release of refrigerant fluids and the assessment of equipment energy performance. These laws particularly concern the operation and maintenance of refrigeration equipment, heat pumps and air conditioning systems for which specific operative tools have been developed. Such norms are certainly an important first step towards the achievement of the energy consumption and greenhouse gas emission reduction targets foreseen by Europe’s 2020 Strategy. For the complete accomplishment of these goals it is however desirable the adoption of new and more comprehensive methods for instrumental verification of system energy consumption, aimed at identifying the energy conservation opportunities by comparison with suitable benchmarks, starting from the results provided by the recent European projects Harmonac and iSERVcmb. Marco Masoero, Chiara Silvi, Jacopo Toniolo Keywords: Maintenance, Inspection, F-gas, Energy efficiency, Refrigeration, Heat Pumps, Air conditioning

Hydronic Heat Recovery In Health Care

The choice between a biomass and a natural gas cogeneration plant does not simply concern technological aspects. In fact, policy incentives implemented by the Italian Government to encourage power plants powered by renewable fuels affects the profitability of the projects as well as, more importantly in our perspective, the risk factors of the investment. This article reports the comparative analysis performed to select the optimal choice between a biomass and a natural gas cogeneration projects to be built to service a mushroom production plant. The aim is to highlight the importance of the sensitivity analysis to evaluate energy efficiency projects, the deep difference in the risk factors inherent in the two technologies and the different strategies to be implemented in order to mitigate the investment global risk. For this purpose this paper first outlines the procedure followed to design the cogeneration plants, focusing on the influence of the current subsidy policies on the economical returns. Then, for each of the actors involved (ESCO, bank and customer), it defines the main variables and assumptions taken into account in order to evaluate the bankability and profitability of the investment. Dario Fusco, Maria Sole Brioschi Keywords: biomass cogeneration, natural gas cogeneration, risk mitigation, sensitivity analysis, energy efficiency

New perspectives from biofuels and green chemistry

Trigeneration plant for the San Martino Hospital in Genoa

Swedish Issaquah, a 350,000 ft2 (32 500 m2) hospital located in Issaquah, Wash., uses a hydronic heat recovery system to achieve a 50% energy savings compared to an average hospital in the Pacific Northwest. After I wrote an article (June 2013 ASHRAE Journal) about the hospital last year, readers asked about using exhaust air for heat recovery in hospitals, and about comparing exhaust air for direct air-to-air heat recovery versus chilled water to recover heat from the exhaust air for use in a hydronic heat recovery system using a heat recovery chiller. Jeremy McClanathan Keywords: hydronic heat recovery system, heat recovery chiller, hospital, swedish issaquah hospital

The microcogeneration (Micro Combined, Heat and Power, MCHP) is a developed technology that has significant potential to increase its market share. The diffusion of MCHP systems can significantly contribute to reduce primary energy consumption and CO2 emissions of the residential and commercial sectors. Many MCHP systems are commercialized in different Countries like Japan, Germany and UK. In recent years several researches have been carried out on the analysis of MCHP systems based on different technologies. This paper aims to describe the developments that the MCHP could have in the near future, describing the critical issues related to the integration between MCHP systems with buildings and energy networks. The advantages related to the diffusion of micropolygeneration systems, that allow to meet also the cooling load of the users, are investigated. In the coming years the interaction between the MCHP and the electric vehicles charging could be an interesting solution in order to meet the growing load related to the future diffusion of electric vehicles. Finally the interaction between polygeneration systems and renewable energy sources is analyzed. Giovanni Angrisani, Michele Canelli, Giovanni Ciampi, Elisa Marrasso, Antonio Rosato, Carlo Roselli, Maurizio Sasso, Sergio Sibilio, Francesco Tariello Keywords: Micro Combined Heat and Power, Electric Vehicle charging, distributed polygeneration, load sharing

Biomass energy represents the most used renewable source both at European and National level. Recent trends in the field of technology research allow not only power and thermal energy production from biomass, but also biofuels production instead of fossil fuels in transport sector and biomaterials, with applications in several industrial sectors. The research of CRB in the biomass field and in particular in the “green chemistry” is actually focused among two fundamentals issues: sustainability and pathways diversification. Sustainability is developed through the recovery of raw materials that are not in competition with traditional food and feed agricolture, but in many cases are an added value (agricultural and forestry residues) and could obtain the valorization of the territory (energy crops in marginal lands and biomass recovery from street, railways, rivers and seasides maintenance). The pathways diversification is reached with the biorefineries, where the obtained renewable bioproducts could replace fossil products in many fields, from transport (biofuels), to energy (bioenergy), to building (building biomaterials) to chemistry (biochemistry, bioplastics and green solvents), up to cosmetics and farmacology. Franco Cotana, Cinzia Buratti, Marco Barbanera, Gianluca Cavalaglio Keywords: Biomass, biofuels, green chemistry

In 2012 it began the construction of a trigeneration plant for the San Martino hospital in Genoa. The paper describes the features of the system and the economic, environmental and energy results after a year of operation. Ilmo Lanza, Sergio La Mura Keywords: San Martino Hospital, trigeneration plant

CO2 Heat pump combined with high temperature difference heating terminal units

An efficient solution for the retrofit of existing buildings, generally equipped with traditional boiler and heating terminal units, is represented by heat pumps that use CO2 (R744) as refrigerant and the adoption of an innovative electronic thermostatic modulating valves for the heating terminal units in order to maximize the machine performances. The CO2 has environmental (ODP = 0 and GWP = 1) and thermodynamic advantages which make it particularly suitable for the satisfaction of high hot water demands. The experimental tests were carried out with the aim of evaluating the performance of an air to water CO2 heat pump combined to heating terminal units that are characterized by a high temperature difference and equipped with innovative valves. The use of these valves has mainly the purpose of reducing the water temperature at heat pump inlet, because the CO2 heat pump performances decrease with the increasing of this parameter. The tests were performed at different boundary conditions and the results have allowed to determine the effect of modulating valves on heat pump and gas cooler performances and to identify the improvements to be implemented over the entire system. Nicolandrea Calabrese, Raniero Trinchieri, Paola Rovella, Cecilia Piazzolla, Michele Vio, Marco Pozzati, Luca Scalambrin Keywords: CO2 heat pump, building retrofit, heating terminal unit, regulation system

Call for research

papers Temi di interesse

La pagina della ricerca pubblicherà articoli o abstract su climatizzazione ambientale attiva e passiva, refrigerazione, sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili ai fini della climatizzazione ambientale e della refrigerazione.

AiCARR Journal ha istituito «la pagina della ricerca» che, oltre a presentare un articolo di qualità dedicato alla ricerca, riporterà una rubrica di sintesi sulle attività di ricerca in corso nei vari settori di interesse dell’Associazione.

Come partecipare

Per la pubblicazione di un articolo in tale sezione occorre seguire la procedura riportata nella pagina web dell’Associazione sotto /Editoria e libri/Aicarr Journal. L’accettazione dell’articolo sottoposto è comunque subordinata all’esito positivo del processo di revisione da parte di esperti del settore, specificatamente individuati dal Comitato Scientifico della rivista.

Novità Prodotti CHILLER AD ACQUA A DOPPIO COMPRESSORE

Climaveneta presenta il nuovo chiller ad acqua i-FX-W. Elemento chiave della macchina è lafilosofia 1+i, ovvero l’abbinamento di un compressore vite a velocità fissa (1) con un compressore vite inverter (+i), entrambi installati nello stesso circuito frigorifero. Una soluzione che, grazie a logiche di controllo evolute, consente ai due compressori di lavorare assieme in completa sinergia, esaltando al meglio le peculiarità di ciascun componente. Se confrontato con una proposta a doppio inverter, la logica 1+i si presenta infatti molto più vantaggiosa: i-FX-W(1+i) è in grado di raggiungere gli stessi valori di ESEER di una soluzione full inverter, senza però compromettere l’indice di EER. Il risultato, garantisce l’azienda, è un’unità che lavora costantemente in regime di massima efficienza, in ogni condizione di carico e in ogni stagione, con valori di ESEER che si attestano attorno all’8,54 e una percentuale media di riduzione costi del 23% rispetto ad un chiller con soli compressori a velocità fissa. i-FX-W monta un evaporatore allagato, che assicura uniformità della temperatura e l’evaporazione del refrigerante e un condensatore a fascio tubiero, progettato per minimizzare le perdite di carico e di conseguenza i costi di pompaggio.

Fast restart Il sistema è silenzioso e, grazie al modulo “fast restart”, viene garantita una continuità di funzionament anche in caso di shutdown del sistema di alimentazione, rendendo così possibile il ripristino totale della potenza dell’unità nel più breve tempo possibile.

10 taglie Disponibili in 10 taglie e con un range di potenza da 488 kW a 1637 kW, la gamma i-FX-W(1+i) gode di certificazione Eurovent e risponde agli standard imposti dal protocollo internazionale di sostenibilità ambientale LEED. www.climaveneta.com

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FREECOOLING INDIRETTO CON RAFFREDDAMENTO EVAPORATIVO

Emerson Network Power, divisione di Emerson, ha presentato il nuovo arrivato nella famiglia di prodotti Liebert EFC, Liebert EFC 300, che va ad ampliare la linea resa disponibile nel mese di dicembre 2014. Il nuovo sistema di freecooling indiretto con raffreddamento evaporativo è ora disponibile in Europa, Medio Oriente e Africa (EMEA). Si tratta di una soluzione che offre prestazioni migliorate, capacità aggiuntiva e potenza frigorifera fino a 350 kW in una singola unità. Tale maggiore capacità consente di raffreddare in modo efficiente ambienti di data center medio-grandi con un numero minimo di unità e, di conseguenza, con risparmi in termini di costi operativi, spazio e consumo energetico. Liebert EFC è dotato della più avanzata tecnologia del settore e si avvale di una combinazione di freecooling evaporativo indiretto e scambiatore di calore aria-aria. Grazie al processo di evaporazione dell’acqua, questa tecnologia è in grado di garantire livelli di Power Usage Effectiveness parziale (pPUE) di 1,03, che, per un data center da 1 MW, si traduce in un risparmio energetico annuale di circa 280.000 euro rispetto a un livello pPUE di 1,3.

UN ESPERIENZA LUNGA OLTRE DIECI ANNI

Diagnostica remota e monitoraggio preventivo Il sistema è corredato di funzioni di assistenza, assicurate dal servizio di diagnostica remota e monitoraggio preventivo LIFE di Emerson Network Power. Dai centri LIFE dedicati, gli esperti di Emerson analizzano i dati e le tendenze dei dispositivi del cliente per agevolare la manutenzione proattiva e forniscono raccomandazioni appropriate per assicurare le massime prestazioni. I clienti possono verificare direttamente e personalmente le prestazioni dell’unità in un ampio spettro di condizioni operative nell’avveniristica Evaporative Cooling Validation Area all’interno del Thermal Management Customer Experience Center situato a Padova. La struttura dedicata ai test è in grado di simulare carichi IT fino a 400 kW, con parametri di ricircolo dell’aria fino a 100.000 m3/ora, replicando le condizioni di picco tipiche dell’area EMEA, con una straordinaria precisione di misurazione delle prestazioni entro una tolleranza massima di +/-5%. www.emersonnetworkpower.com

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Novità Prodotti VRF CENTRIFUGO SENZA UNITÀ ESTERNA

Hitachi Air Conditioning presenta la gamma Utopia Rasc, VRF centrifugo per le installazioni problematiche in spazi ridotti o vincolati da esigenze di carattere estetico o architettonico. Spesso infatti, per mancanza di spazio o per rispettare le regole sulla salvaguardia dei canoni estetici, si rinuncia del tutto ad un impianto di condizionamento dell’aria, oppure si sacrifica il posizionamento dell’unità esterna non rispettando i criteri di installazione, mettendo a rischio il corretto funzionamento e le prestazioni energetiche. Le unità della gamma risolvono questa problematica, perché grazie al ventilatore centrifugo di cui sono dotate, possono essere installate in ambienti chiusi, utilizzando dei canali per il collegamento con l’esterno, risultando così perfetti per quei luoghi dove è impossibile installare l’unità esterna. L’unità esterna centrifuga adotta il compressore Hitachi Scroll verticale ad alta pressione in grado di garantire indici di caricabilità tipici dei sistemi a portata variabile, il range è compreso tra 75% ÷ 120% coprendo la richiesta termica tra 7,5 kW e 30 kW. L’installazione prevede una garanzia dell’impianto che in caso di avviamento a cura di un Servizio Autorizzato Hitachi viene estesa a 4 anni, prestazione ed efficienza sono certificate Eurovent. www.hitachi.it

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HONEYWELL COMMAND AND CONTROL SUITE PER SEMPLIFICARE LA GESTIONE DELLO SMART BUILDING

Honeywell annuncia Command and Control Suite, nuova generazione di tecnologia dedicata agli “smart building” che trasforma i dati operativi degli edifici complessi in raccomandazioni ed azioni per l’ottimizzazione dei costi operativi, la riduzione dei rischi e dei tempi di downtime, a vantaggio delle attività di business dei clienti. La soluzione fornisce una comprensione olistica della sicurezza degli edifici intelligenti, realizzata attraverso sistemi di videosorveglianza, controllo accessi e rilevazione incendio, scambiando al contempo i dati con gli applicativi di gestione del personale. L’integrazione dei dati provenienti dai più diversi sistemi può aiutare il personale addetto alla sicurezza nelle verifiche di presenza degli utenti, attivando le opportune azioni in caso di eventi quali l’evacuazione dall’edificio, migliorando la sicurezza e la tutela del personale.

Command Wall Honeywell Command Wall è il cuore pulsante della soluzione, con funzionalità basate sulle mappe di visualizzazione e navigazione, il workflow integrato e una supervisione estesa e combinata ad un’unica interfaccia “touch” intuitiva. Command Wall presenta i dati provenienti da svariati apparati installati negli edifici, quali multimetri, sensori temperatura e, al contempo, fornisce un contesto di informazioni che contribuiscono alle decisioni operative. Attraverso una visione modulare, gli utenti possono accedere ad uno scenario completo del sito o focalizzarsi su specifiche aree per una rapida comprensione e reazione alle problematiche presenti e agli eventi in atto.

Istruzioni per gli utenti Una applicazione aggiuntiva al Command Wall è l’Incident Workflow, che istruisce gli utenti passo dopo passo attraverso azioni guidate in relazione ad eventi che interessano la sicurezza o altre emergenze, contribuendo ad un’ulteriore riduzione del rischio e migliorando l’accuratezza delle azioni attivate. In aggiunta l’Enterprise Dashboards estende la visualizzazione presentando dati in real-time relativi all’energia e fornendo una guida effettiva per contribuire al controllo dei consumi, incrementando l’efficienza. www.honeywell.com

OLTRE

ANNI DI

10ESPERIENZA

Specialisti del freddo a noleggio per climatizzazione e raffreddamento di processo. Consulenze pre-installazione e forniture chiavi in mano. Servizio di supervisione e teleassistenza con possibilità di monitoraggio consumi elettrici.

SETTORI DI APPLICAZIONE t alimentare t farmaceutico t petrolchimico t GDO t hotel/residence t ospedali

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potenze da 25 kW a oltre 1000 kW t gruppi frigoriferi (chiller) t pompe di calore t unità di trattamento aria t condizionatori roof top t condizionatori ad armadio t stazioni di pompaggio

BRENTA RENT Srl Arzergrande (PD) - ITALY - Via Dell’Industria, 17 tel. +39 049 5800034 fax +39 049 9724623 mobile +39 347 0554982 www.brentarent.it brenta@brentarent.it

REFRIGERATION WORLD COME MIGLIORARE LE PRESTAZIONI DEL MATERIALE TERMOELETTRICO Una nuova ricerca del Lawrence Berkley National Laboratory, California, ha scoperto che l’esposizione alla radiazione di particelle alfa migliora fino a 10 volte le prestazioni del materiale termoelettrico attraverso l’aumento della sua conduttività elettrica. La capacità dei materiali termoelettrici di convertire calore in elettricità, o elettricità in raffreddamento, rappresenta una grande risorsa quando si parla di energia sostenibile. Come si sa, l’efficienza della conversione calore-elettricità è limitata da tre fattori insiti nel materiale stesso: conduttività elettrica, conduttività termica e potenza termica — quest’ultima si può migliorare solo ridicendo la conduttività elettrica. La ricerca ha dimostrato che gli effetti di questi tre fattori accoppiati si può rompere producendo un aumento di conduttività elettrica fino al 200% e della potenza termica fino al 70%.

PRODURRE IL FREDDO CON LA LUCE Un sistema per utilizzare la luce nella produzione del freddo in sottili strati di materiale solido è stato scoperto in Francia e Germania. La nuova tecnica usa delle quasiparticelle chiamate “polaritoni” che hanno la proprietà di sottrarre calore vibrazionale da una sottile lamina di semiconduttore. Al contrario dei precedenti metodi ottici, questo sistema funziona fino a temperature molto basse. Sviluppato all’Università di Grenoble, questa nuova tecnica di raffreddamento è basata su un noto sistema, chiamato “fluorescenza anti-Stokes” ed i ricercatori sono riusciti ad ottenere raffreddamento da temperatura ambiente fino a 9 °C. Ulteriori ricerche saranno ancora necessarie, ma c’è motivo di ritenere che questa tecnologia possa funzionare con successo.

CLIMATIZZAZIONE CON REFRIGERANTE IDROCARBURO, L’ALLARME IN CINA Un incendio che ha lasciato 20 persone gravemente ustionate è stato provocato a Hong Kong, Cina, da un climatizzatore contenente un idrocarburo infiammabile come gas refrigerante. Ciò non ostante, due altri condizionatori contenenti refrigerante idrocarburo sono stati lasciati funzionare nello stesso fabbricato. Il Ministero competente, stigmatizzando l’episodio, ha richiesto immediate misure restrittive nell’uso di tali refrigeranti infiammabili; oggi in quel paese non esistono regolamenti di sicurezza a protezione degli utilizzatori e molti impiantisti compiono ricariche o sostituzioni di gas non appropriate. È anche un campanello d’allarme per le nostre importazioni.

UNA SCRIVANIA CHE FA RISPARMIARE SULLA CLIMATIZZAZIONE Progettisti e ingegneri industriali francesi hanno inventato la scrivania per il controllo del clima senza l’uso di energia elettrica. Apparentemente sembra un semplice tavolo da lavoro con piano in quercia e gambe agli angoli. Sotto al piano, tra il legno e una chiusura in alluminio anodizzato è sistemata una serie di materiali a cambiamento di fase (PCM) che cominciano a diventare soffici quando la temperatura del locale raggiunge i 22 °C assorbendo tutto il calore che si forma in eccesso. Questo tavolo, dicono i progettisti, funziona da “spugna termica”; il PCM ritorna alla fase solida una volta raggiunto il set point desiderato. Con questa tecnica si può raggiungere fino al 30% di riduzione dell’energia consumata per la climatizzazione dell’ambiente.

DA CARRIER UN NUOVO ESPOSITORE MULTIDECK Carrier Commercial Refrigeration Europe ha introdotto un nuovo espositore multideck per supermarket che, con particolari accorgimenti nel basamento e altri elementi strutturali compreso il drenaggio dell’acqua, raggiunge una capacità espositiva molto maggiore con spazi veramente ridotti tra i piani espositivi. Ciò consente soprattutto di massimizzare la capacità di immagazzinamento di merce nell’espositore e la sua capacità di esposizione. I costi del ciclo di vita risultano rilevantemente ridotti rispetto agli espositori dello stesso tipo precedentemente usati.

#32

a cura di Carmine Casale

PHASEDOWN DEI REFRIGERANTI HFC, A CHE PUNTO SIAMO?

L’Unione Europea ha formalmente presentato una proposta di emendamento del Protocollo di Montreal per il controllo dei refrigeranti del tipo HFC. La stessa proposta di includere gli HFC nel suddetto Protocollo fu avanzata anche da Stati Uniti, Canada, Messico e Micronesia. Le aspettative dell’Unione Europea sono per l’abolizione completa (phase-down) degli HFC da parte di tutte le nazioni sviluppate entro il 2020. Anche altri paesi sviluppati sono invitati ad aderire alla stessa proposta iniziando da subito a limitare la crescita dell’uso di HFC per arrivare alla loro definitiva abolizione entro la data stabilita.

GREENHOUSE GAS, I DATI DI EPA Secondo gli ultimi dati contenuti nell’inventario dei Greenhouse Gas (GHG, i gas a effetto serra) pubblicato da EPA, l’Agenzia Americana per la Protezione dell’Ambiente, le emissioni di questi ultimi sarebbero aumentate del 2% a causa, pare, della migliorata situazione economica, della diminuzione del costo del carbone e di un inverno molto rigido. Oltre alla produzione industriale è aumentata la generazione di energia elettrica rispetto al 2013. Secondo EPA la generazione di energia elettrica è responsabile del 31% di tutte le emissioni serra, il trasporto ne emette il 27% e l’industria manifatturiera il 21%. Ad ogni modo le emissioni totali negli Stati Uniti sono diminuite del 9% in 10 anni.

ESPLOSIONI DI CLIMATIZZATORI, COLPA DEI REFRIGERANTI? Persiste un’aria di mistero su diverse esplosioni di climatizzatori che sono avvenute recentemente in diverse parti del mondo. In Spagna è stato coinvolto un tecnico che lavorava su un climatizzatore posto sul tetto di un edificio vicino a Siviglia. Il tecnico ha riportato ustioni non gravi ma è stato anche ferito dai frammenti metallici dell’unità esplosa. Anche una persona che passava nella via sottostante è stata ferita. Queste esplosioni si aggiungono ad altre riportate agli inizi di maggio in Vietnam insieme ad un’altra esplosione che ha causato due morti in Cambogia pochi giorni prima. Ancora un giorno prima si è avuto un simile incidente mortale in Bangladesh. Si continua a investigare sulle cause degli incidenti e non si esclude la responsabilità dei refrigeranti usati.

SCAMBI TERMICI SICURI GRAZIE A UN VIRUS DEL TABACCO Una notizia alquanto curiosa viene dall’Università Drexel, U.S.A., dove un ricercatore ha compiuto degli esperimenti sulla trasmissione del calore per migliorare l’efficienza del cambiamento di fase e rendere più sicure le centrali nucleari. Nel tentativo di mitigare i problemi dovuti principalmente al flusso critico di calore negli scambiatori che potrebbe portare a danni gravissimi, compresa addirittura la fusione della centrale, il gruppo di ricerca ha utilizzato un virus del tabacco che va a formare una coltre sulle superfici di trasmissione (una cosiddetta “erba metallica”) capace di mantenere inalterate le temperature della superficie permettendo scambi termici prima impossibili. Gli esperimenti hanno dimostrato che l’efficienza del processo di ebollizione viene in questo modo triplicata.

REFRIGERATION WORLD NUOVI REFRIGERANTI A BASSO E BASSISSIMO GWP, DIBATTITO APERTO Non è sopita la controversia sui nuovi refrigeranti a basso e bassissimo GWP dei quali si ritiene nullo il fattore ODP relativo all’impoverimento dello strato d’ozono stratosferico. In particolare il nuovo HFO-1233zd(E) contiene ancora Cloro anche se in quantità minimali. Pertanto per l’esattezza non si può affermare che il suo ODP è Zero ed infatti è stato calcolato essere 0,00024, leggermente superiore quindi a quello di R-134a. EPA, l’agenzia americana per la protezione dell’ambiente, chiede maggiori e più approfondite ricerche non solo su questo refrigerante ma anche su tutti i refrigeranti a ODP zero.

ne hanno visto l’applicazione. Cos’è concretcool? Il sistema Concretcool si discosta decisamente dalle soluzioni radianti tradizionali. È la combinazione di un sistema radiante con un impianto di distribuzione dell’aria necessaria per la ventilazione dell’ambiente, il tutto integrato nei solai in calcestruzzo della struttura. Il sistema si basa sull’impiego di serpentine di tubi in estruso di alluminio che vengono posati all’interno dell’armatura dei solai e successivamente annegati direttamente nel getto di calcestruzzo. I tubi hanno un diametro di 60 o 80 mm e sono dotati di una superficie interna alettata in modo da aumentare la trasmissione di calore. Oltre a garantire elevate condizioni di comfort, quindi, il sistema consente sia una notevole riduzione dei consumi energetici per la climatizzazione sia l’eliminazione dei canali dell’aria, sostituiti dalle tubazioni annegate nei solai, e quindi anche i controsoffitti, con riduzione dell’altezza di piano e quindi dei costi di costruzione.

REFRIGERAZIONE COMMERCIALE CON CO ANCHE PER I CLIMI MEDITERRANEI I recenti sviluppi dei sistemi di potenziamento, “booster”, nella refrigerazione commerciale, basati sull’adozione di eiettori di liquido e l’aspirazione di vapori in un ciclo economizzatore prima della compressione, hanno dimostrano l’esistenza di una valida possibilità che si possano finalmente superare le difficoltà che incontra l’uso della CO2 nei climi dell’Europa Meridionale. Queste possibilità sono state recentemente reiterate in un incontro presso IIR a Parigi. Questi sistemi innovativi stanno dando prova di raggiungere prestazioni notevoli lasciando presagire la possibilità del loro utilizzo senza distinzione di condizioni climatiche. La semplificazione e standardizzazione di tali soluzioni risulteranno certamente essenziali per divulgare tecnologie sostitutive a quelle che utilizzano refrigeranti sintetici.

il freddo che produce caldo iSeries è un sistema di climatizzazione multifunzione che, grazie all’innovativa tecnologia del recupero di calore, riscalda l’acqua in modo gratuito durante il ciclo di raffrescamento, senza incidere sui consumi di energia elettrica

UN SITO WEB DEDICATO AL SISTEMA CONCRETCOOL Introdotto nel mercato da Sagicofim nel 2000 ed utilizzato per la realizzazione di Palazzo Italia di Expo 2015, il sistema concretcool ha ora un sito web dedicato. Sul portale (www.concretcool.com) è possibile trovare tutte le informazioni utili sul sistema, a partire dalle caratteristiche, dal funzionamento e i vantaggi fino ai progetti che www.argoclima.com

Normativa

nZEB, in Europa intendiamo tutti lo stesso edificio? di Luca Alberto Piterà*

A DIRETTIVA EUROPEA 2010/31/UE definisce l’edificio a energia quasi zero come quell’edificio ad altissima prestazione energetica il cui fabbisogno energetico, molto basso o quasi nullo, dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa quella prodotta in loco o nelle vicinanze. Pur essendo apparentemente chiara, questa definizione è stata oggetto di interpretazioni così diverse e variegate da parte degli Stati membri dell’Unione da spingere la DG Energia della Commissione Europea a preparare un documento di chiarimento ancora in stato di bozza (Guidance note on the implementation of the requirements for nearly zero-energy buildings under Directive 2010/31/EU on the energy performance of buildings 16-04-2015, Draft; REHVA Personal Communication), che AiCARR ha ottenuto tramite REHVA, nel quale si rimarca che la definizione è suddivisa in due parti ben distinte: • la prima parte definisce la prestazione energetica come elemento di identificazione di un edificio “nZEB”. Viene cioè richiesta un’elevata prestazione energetica in accordo con quanto definito nell’Allegato I della Direttiva europea EPBD, stabilisce che la prestazione energetica di un edificio deve essere espressa in maniera trasparente e deve includere sia un indicatore per la prestazione energetica, sia un indicatore per l’uso di energia primaria, basati entrambi su fattori di conversione in energia primaria per vettore energetico considerato, definiti su base nazionale o regionale come media pesata o come valori specifici per produzione in loco (on-site); • la seconda parte introduce i principi guida da seguire per ottenere l’elevata prestazione richiesta soddisfacendo il risultante basso fabbisogno energetico con una quota significativa di energia proveniente da fonti rinnovabili. A questo proposito si specifica che tale energia deve essere prodotta in loco (on-site) o nelle vicinanze. Lo stesso documento ribadisce che mentre la direttiva EPBD stabilisce la definizione quadro di nZEB, l’applicazione dettagliata nella pratica (ad esempio cosa si intende per “altissima prestazione energetica” e quale sarebbe il significativo contributo raccomandato di “energia da fonti rinnovabili”) e l’elaborazione dei recepimenti nazionali è responsabilità degli Stati membri. Ciò

Il documento della DG Energia nonostante, i concetti di quasi zero o basso fabesprime chiaramente che gli obietbisogno di energia introdotti dalla Direttiva EPBD tivi previsti per gli nZEB sono ambiforniscono indicazioni in relazione alla portata ziosi e non possono essere inferiori e ai limiti della discrezionalità degli Stati mema quelli finanziariamente e/o ecobri che devono: nomicamente ottimali calcolati per • definire un indicatore dell’uso di energia primail 2021 dai vari Stati membri appliria espresso in kWh/m2|anno per la prestazione cando la procedura di cost-optimaenergetica degli nZEB; tale uso di energia prility su base sia tecnologica, sia di maria deve essere “quasi zero o molto basso”; incentivazione che di quadro legisla• aumentare la quota di energia da fonte rinnovativo. Infatti, in base alle informazioni bile nei nuovi edifici attraverso i propri disposiattualmente disponibili, i requisiti tivi nazionali, al fine di agevolare la transizione ambiziosi sembrano essere, sia per verso gli nZEB; gli edifici residenziali sia per i non • definire i requisiti minimi sia per i nuovi edifici residenziali, livelli di consumo enersia per le ristrutturazioni sulla base della costhttp://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 getico primario complessivo infeoptimality e aggiornarli ogni 5 anni. riori a 30 kWh/m2|anno . Tale valore Dalla Tabella 1, che riporta lo stato di attuazione della definizione di nZEB a livello naziopuò aumentare se gli Stati membri nale degli Stati membri (EU28 più la Norvegia), decidono di inserire i consumi da risulta evidente che nella maggior parte dei Paesi apparecchiature anche per gli edila definizione di nZEB si riferisce alla energia prifici non residenziali. maria massima come a uno degli indicatori prinTale valore deve essere declicipali. In alcuni casi, quali i Paesi Bassi e la regione nato però su tutto il territorio UE belga delle Fiandre, il consumo di energia primalasciando agli Stati membri la conteria dell’edificio è valutato attraverso un coeffistualizzazione in base sia al clima sia ciente adimensionale, confrontando il consumo a differenti combinazioni di misure di energia primaria dell’edificio con quello di un concernenti le strutture, le fonti rinedificio di riferimento con caratteristiche simili, novabili e gli impianti presenti all’inad esempio quelle geometriche. In molti Paesi, terno dell’edificio. ad esempio nel Regno Unito, in Norvegia e in Spagna, come indicatore principale sono utilizGli nZEB in ITALIA zate le emissioni di carbonio, mentre in altri, ad L’Italia ha recepito la Direttiva esempio in Austria e in Romania, le emissioni di 2010/31/EU con la L. 90/13, che integra carbonio sono utilizzate come indicatore compleil DLgs. 192/2005 e s.m.i. definendo mentare al consumo di energia primaria. Undici edificio a energia quasi zero l’edificio Stati membri più la Regione di Bruxelles Capitale ad altissima prestazione energetica, e le Fiandre adottano una definizione che comil cui fabbisogno energetico, molto prende un obiettivo numerico per il consumo basso o quasi nullo, è coperto in di energia primaria (o di energia finale) e consimisura significativa da energia da dera la quota di energie da fonte rinnovabile in fonti rinnovabili, prodotta all’interno modo quantitativo o qualitativo. Ad oggi, una del confine del sistema (in situ). definizione è disponibile solo in 15 Paesi, incluse È attualmente alla firma dei la Regione di Bruxelles Capitale e le Fiandre, e in Ministeri competenti il D.M. Requisiti altri 3 Paesi i requisiti nZEB sono stati definiti e Minimi (Piterà, 2015) che avrà attuadovrebbero essere quanto prima implementati zione dall’1 luglio 2015 e che defininella legislazione nazionale; nei rimanenti 9 Stati sce gli edifici nZEB come tutti gli membri più la Norvegia e la regione belga della edifici, siano essi di nuova costruVallonia, la definizione è ancora in discussione e zione o esistenti, per cui sono connon è stata ancora completamente determinata. temporaneamente rispettati:

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#32

AiCARR Journal – n° 32

Luca Alberto Piterà

Tabella 1 - Stato di attuazione della definizione nZEB a livello nazionale degli Stati Membri (EU28 più la Norvegia).

• tutti i requisiti previsti con i valori vigenti dall’1 gennaio 2019 per gli edifici pubblici e dall’1 gennaio 2021 per tutti gli altri edifici; • gli obblighi di integrazione delle fonti rinnovabili nel rispetto dei principi minimi definiti dal DLgs. 28/11, ovvero la copertura del 50%. Tale definizione anche se a prima vista potrebbe sembrare in linea con gli obiettivi previsti dall’EU, nella sostanza presenta delle criticità, di seguito sinteticamente descritte: • l’Italia ha scelto come indicatore della prestazione energetica il fabbisogno energetico annuale globale in energia primaria totale su base annuale (Ep,gl,tot), costituito da due componenti: l’energia primaria non rinnovabile globale (Ep,gl,nren) e l’energia primaria rinnovabile globale (Ep,gl,ren). La scelta di tale indicatore è in contrasto con quanto richiesto dall’Europa: infatti, il valore di Ep,gl,tot non potrà valere mai quasi zero o tendere a zero, anche se coperto totalmente da fonti rinnovabili, ovvero con Ep,gl,nren = 0; • la scelta di un unico edificio di riferimento e non uno per destinazione d’uso, definita dal DPR 412/93. • la difficoltà di conseguire quanto previsto dall’Allegato 3 paragrafo 1 lettera c del Dlgs. 28/2011 (quota di rinnovabile pari al 50%) nel caso di edifici con un fabbisogno di energia prevalente sulla climatizzazione estiva (AiCARR, 2012), per i quali si innescano meccanismi perversi: - risulta controproducente ridurre significativamente al di sotto dei limiti massimi i fabbisogni termici e quindi energetici per il

nZEB – Nuovi Edifici

Paese

Stato di attuazione della definizione

Entrata in vigore Riferimenti principali Edifici pubblici

Austria

OIB Guide Lines 6

Belgio Brussels Belgio Flanders Belgio Wallonia

Decreto e del 21/12/2007 Regolamento del 29/11/2013

Bulgaria

IFDS IFDA

Cipro Croazia Danimarca Estonia Finlandia Francia

IFDS IFDS [8]

Report su EC

Edifici privati

≈ 90 [2]

Qualitativo

PI, OH

40 % EP [5]

Quantitativo [4]

PI, OH

IFDS

01/01/2019

IFDS

[7]

IFDS

01/01/2019

01/01/2021

Decreto 366/2014 Legge 210(I)/2012

01/01/2019

01/01/2021

100

125

Regolamento OG 97/14 Piano nazionale nZEB

01/01/2019

01/01/2021

33 – 41 [3]

IFDE

Regolamento Edifici 2010

01/01/2019

01/01/2021

Qualitativo

Regolamento 68:2012

01/01/2019

01/01/2021

[7]

50-100 [2]

90-270 [2]

Qualitativo

Regolamento Termico 2012 piano nazionale nZEB KfN Efficiency House piano nazionale nZEB

01/01/2018

01/01/2021

[7]

28/10/2011

01/01/2013

40-65 [2,3]

70-110 [2,3]

01/01/2019

01/01/2021

IFDS

40 % EP [5]

01/01/2019

01/01/2021

≈ 60 % EP [5]

01/01/2019

01/01/2021

01/01/2019

01/01/2021

Regolamento STR 2.01.09:2012

01/01/2019

01/01/2021

Piano nazionale nZEB

01/01/2019

01/01/2021

Piano nazionale nZEB

01/01/2019

01/01/2021

Research Center sugli Zero Emission Buildings

01/01/2021

IFDA

01/01/2021

IFDS

Polonia

IFDS

01/01/2019

01/01/2021

IFDS

Portogallo

IFDS

Legge 118/2013

01/01/2019

01/01/2021

Incluso nell’attuale Legislazione

01/01/2018 (dal 2016 per gli Edifici residenziali [9]) 2016-2018 in funzione della taglia

01/01/2019 (dal 2016 per gli Edifici residenziali [9]) 2018-2020 in funzione della taglia

Piano nazionale nZEB

01/01/2019

01/01/2021

Decreto 364/2012

01/01/2019

01/01/2021

Official journal 17/14 piano nazionale nZEB

01/01/2019

01/01/2021

Repubblica Ceca Romania Slovacchia Slovenia Spagna Svezia Ungheria

Piano nazionale nZEB presentato da Zero Carbon Hub Regolamento 78/2013 Coll.

01/01/2021

60-75 [2] -Pagina

Edifici residenziali

Edifici non-residenziali

200

250 (dal 2021)

≈ 180 [2]

≈ 30 – 50 ≈ 40 - 60 Incluso nel modello di calcolo; l’edificio deve essere in Classe A

Come per il nuovo

100

PI, OH, TS

Come per il nuovo

80 [3]

60% EP [2] -

PI, OH, TS IFDS

55 % EP [5]

IFDS

CO2

IFDS

75-110

PI, TS

per i nuovi edifici

Quantitativo

per i nuovi edifici

Quantitativo

per i nuovi edifici

Qualitativo

Incluso nel nuovo DM requisiti Minimi in piano nazionale nZEB [2,3] 95

PI, CO2

Qualitativo

QMRES richiesta per tutti gli edifici

CO2, (indicatore principale) PI, TS

Qualitativo

CO2, (indicatore principale) PI, TS

Quantitativo

PI, TS

Come per il nuovo

75-80 % [2,5]

90 % [5]

Incluso nel modello di calcolo; l’edificio deve avere emissioni di CO2 ≈ 0

X[6]

IFDA

Luca Alberto X Piterà

90 % [5]

93-217 [2,3]

50-192 [2,3]

Quantitativo

CO2

32-54 [2]

34-96 [2,3]

Quantitativo

42-50 [2]

Incluso nel modello di calcolo edificio per la Classe A

IFDS

Decreto 235/2013

01/01/2019

01/01/2021

IFDS

Piano nazionale nZEB

01/01/2019

01/01/2021

IFDS

30-75 [2,3]

30-105 [2,3]

IFDS

Decreto 7/2006 studio dell’Università di Debrecen

01/01/2019

01/01/2021

IFDS

50-72 [2]

60-115 [2]

Legenda della tabella:

Incluso nel modello di calcolo; l’edificio deve essere in Classe A++

abbonati per leggere IFDA

125

EP, TS

Quantitativo

≈ 44 [2]

75-80 % [2,5]

Quantitativo [4]

Energia Primaria Massima [kWh/m |anno]

40-70 [2

4 di 5

Quantitativo [4] QMRES richiesta per tutti gli edifici QMRES richiesta per tutti gli edifici

Incluso nel modello di calcolo; l’edificio deve avere un coefficiente di prestazione energetica uguale a zero

Report consolidato to CE

IFDS

Incluso nel modello di calcolo; l’edificio deve essere in Classe A-A-A VCVR

AiCARR Journal –Piano n° 32 nazionale nZEB

01/01/2019

Quantitativo

Incluso nel modello di calcolo; l’edificio deve essere in Classe A++

X [6]

Quantitativo

QMRES richiesto per tutti gli edifici

Incluso nel nuovo DM Requisiti Minimi in piano nazionale nZEB [2,3] 95

Olanda

Regno Unito

Quantitativo

≈ 30 – 50 ≈ 40 - 60 Incluso nel modello di calcolo; l’edificio deve essere in Classe A

Piano nazionale nZEB Studio BPIE

IFDA

IFDS

PI, CO2

01/01/2021

Norvegia

QMRES nella bozza della OIB Guide Lines per tutti gli edifici

30 % EP [5]

01/01/2019

Dettagli da definire IFDS

160

170 (dal 2021)

01/01/2021

Bozza di definizione in Piano nazionale nZEB Bozza di un nuovo EPBD “DM Requisiti Minimi” Regolamento 383/2013

Malta

Edifici non-residenziali

01/01/2015

Legge 4122/2013

Lussemburgo

Edifici residenziali

Altri indicatori

01/01/2019

IFDS

Lituania

Quota di rinnovabili (RES)

01/01/2015

IFDS

Lettonia

Indicatori numerici

Stato di attuazione della definizione

01/01/2021

Grecia

Italia

nZEB –Edifici Esistenti

Energia Primaria Massima [kWh/m2|anno]

01/01/2019

Germania

Irlanda

Definizione degli nZEB nello scopo dell’EPBD [1]

IFDS

IFDA

70-90 [2]

100

Quota minima richiesta per tutti gli edifici

CO2 (indicatore principale)

IFDS

Quantitativo

http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 X

La definizione è inclusa all’interno di un documento ufficiale. non c’è una definizione disponibile. ND non ci sono dati. CO2 Emissioni di Anidride Carbonica; EP Prestazione dell’Involucro; OH indicatore di surriscaldamento; TS Prestazione dei sistemi tecnici. EP Energia Primaria IFDS – in fase di sviluppo; IFDA – in fase di Approvazione; VCVR – Valori correnti vanno rivisti; QMRES – Quota minima di copertura da fonti rinnovabili [1] per gli edifici residenziali, L’EPBD considera i seguenti servizi energetici: Riscaldamento, Raffrescamento, produzione di acqua calda sanitaria (ACS), condizionamento dell’aria e per gli edifici non residenziali l’illuminazione. [2] Dipendente dall’edificio di riferimento. [3] Dipendente dalla localizzazione. [4] Requisito dipendente dalla misura adottate per la RES. [5] Massimo consumo di energia primaria, definito come percentuale di energia primaria consumata (EP) dell’edificio di riferimento. Nella Repubblica Ceca e considerata l’energia primaria non rinnovabile invece. [6] Raffrescamento assente per il residenziale. [7] Il consumo di energia dei dispositivi/elettrodomestici è incluso in aggiunta alla definizione in entrambe le destinazioni d’uso, edifici residenziali e non residenziali. [8] Nei piani nazionali sugli nZEB, BBC (“Batiments Basse Consommation” edifici che rispettano il regolamento termico 2012) sono definiti come edifici che hanno un consumo di energia tendente a zero, ma è previsti che gli edifici diventeranno produttori di energia dal 2020. [9] Gli obiettivi del Regno Unito, tranne l’Inghilterra, sono differenti e vanno rivisti. Il Nord dell’Irlanda sta provando a promuovere come obiettivo dei governi del Regno Unito che tutte le nuove abitazioni raggiungano lo Zero Carbon Standard entro il 2016.

BIBLIOGRAFIA

Piterà L.A. 2015. Siamo pronti per il nuovo DM Requisiti Minimi. AiCARR Journal, 30, 12-13. AiCARR. 2012. Posizione di AiCARR sul D.Lgs. 28/11 per gli aspetti riguardanti le rinnovabili termiche. Position Paper di AiCARR. Milano: AiCARR

riscaldamento invernale e per la produzione di Pagina ACS.5 di 5 Ciò, infatti, farebbe diminuire la quota parte di energia rinnovabile oltre al 50% usato in inverno utilizzabile per compensare sul bilancio annuale parte del fabbisogno di energia termica per il raffrescamento coperto da fonte rinnovabile, senza installare sistemi solari attivi estremante costosi; - se si utilizzano pompe di calore che utilizzano come sorgente termica l’aria dell’ambiente esterno, si è indotti a farle operare anche con condizioni climatiche esterne nelle quali risulterebbe più economico, meno energivoro in termini di energia primaria e meno inquinante in termini di emissione globale di CO2 un generatore di calore ad integrazione, ad esempio uno a condensazione. Infatti, l’incremento della produzione termica annua, nonostante la riduzione del parametro SPF che comunque deve risultare non inferiore a SPFmin, porta a un aumento della energia rinnovabile convenzionalmente prodotta, da travasare nel fabbisogno estivo; - possono risultare più convenienti morfologie di edificio poco compatte, a elevato valore del rapporto

S/V. Per la legislazione vigente, infatti, il valore limite del fabbisogno di energia per raffrescamento estivo non dipende dal rapporto S/V dell’unità immobiliare e, nel caso di elevata incidenza dei carichi interni, il fabbisogno di energia per raffrescamento estivo può dipendere solo marginalmente dal rapporto S/V dell’unità immobiliare; - si può essere indotti a progettare gli impianti di condizionamento invernale per realizzare condizioni di benessere termoigrometrico con valori di umidità relativa di progetto del 50%, anziché del 40%, valore quest’ultimo molto più razionale per il risparmio energetico; - si può coprire la quota di energia da fonte rinnovabile richiesta se allacciati a reti di teleriscaldamento, anche se non alimentate da combustibili definiti rinnovabili. * Luca Alberto Piterà, Segretario Tecnico di AiCARR

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AiCARR a EXPO

Energy and Food Communities, a sustainable program a

di Livio de Santoli

arte da EXPO Milano 2015 la proposta di AiCARR. L’11 giugno nella Cascina Triulza, il luogo della società civile e del terzo settore (non è un caso), AiCARR vuole parlare di energia e cibo e formulare un progetto, ambizioso e necessario, per un approccio diverso e più consapevole su questi temi anche attraverso il coinvolgimento di autorevoli interlocutori. Un approfondimento complesso ma ineludibile, nell’anno del feeding the planet. Le riflessioni sull’energia nel secolo inaugurato dalle continue crisi della politica, dell’economia, della gestione del territorio, dell’ambiente e addirittura dell’identità personale devono riguardare un ripensamento radicale sulle modalità di produzione e consumo ed oggi più che mai si impone una visione unitaria ed inclusiva. Una visione per una nuova alleanza tra uomo e natura. Un progetto unitario che potrebbe partire dal concetto delle Comunità dell’Energia che oggi sembra essere entrato nell’immaginario collettivo, ma solo qualche anno fa — quando parlavamo del coinvolgimento dei territori, della partecipazione responsabile degli individui, della fine del monopolio della grande centralizzazione e distribuzione, di una economia fondata sulla crescita diffusa in contrapposizione con la finanza speculativa [1] — molti ritenevano troppo utopistico. In questo modello, l’agricoltura come atto di trasformazione dell’energia primaria svolge un ruolo fondamentale in tutti e due i suoi aspetti, tra loro complementari: l’energia necessaria per l’agricoltura e l’energia prodotta dall’agricoltura. L’uso e la produzione, come metafora dell’uomo che deve ribellarsi alla sua condizione attuale di semplice utente perché vuole diventare protagonista. L’uomo infatti non solo come utilizzatore della tecnologia, ma egli stesso macchina di trasformazione del bene agricolo attraverso il consumo di cibo.

Se è indispensabile evidenziare un nuovo ruolo della produzione che tenga conto delle ricadute e delle conseguenze sullo stato economico, finanziario, sociale ed ambientale di coloro i quali mettono a disposizione le risorse (le comunità dell’energia, appunto), ciò è ancor più evidente nel settore agricolo (le comunità del cibo). La necessaria vicinanza fisica e affettiva dell’individuo al luogo di produzione e il suo intervento attivo ne determina una produzione di migliore qualità ma anche un consumo informato ed efficiente, e questo vale per il cibo come per l’energia. L’agricoltura ha bisogno di energia. Si parla sempre più di spreco di cibo, ma dello spreco di energia per creare quel cibo (che poi per un terzo verrà sprecato)? È possibile un mondo contadino come quello dell’Italia di cinquant’anni fa, un mondo senza rifiuti e caratterizzato da una produzione completamente de-carbonizzata? L’aumento delle produzioni alimentari negli ultimi 50 anni ha avuto l’effetto di ridurre la fame nel mondo (anche se oggi ci sono ancora più di 800 milioni di persone che la soffrono), ma ciò avviene ad un prezzo ambientale elevatissimo che assegna all’agricoltura una grande responsabilità sulla stabilità complessiva del pianeta. Proprio perché la produzione agricola non è comunque sufficiente ad assicurare la sicurezza alimentare, occorre che le modalità con le quali ciò avviene non siano considerate più accettabili, perché caratterizzate da degradazione dei terreni, perdita di biodiversità, inquinamento. Condizioni queste che, al pari del cibo, sono essenziali per la vita ed il benessere dell’uomo. Anche la FAO dice che questo modello deve essere sottoposto a profonda revisione, e che occorre un cambio di paradigma [2]. Il settore alimentare rappresenta attualmente circa il 30 per cento del consumo totale di energia del mondo e il 22 per cento delle

Figura 1 – Quote indicative dei consumi finali di energia e delle emissioni di gas serra associate per il settore alimentare Fonte FAO, che sottolinea trattasi di dati puramente indicativi e da interpretare con cautela

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emissioni di gas climalteranti totali. I paesi industrializzati utilizzano una porzione maggiore di questa energia per la lavorazione e il trasporto, tre-quattro volte superiore all’energia usata per la produzione primaria. Nei paesi a basso PIL invece, la preparazione e la cottura degli alimenti è in percentuale molto più elevata, e — fatto non trascurabile — l’energia necessaria per le produzioni delle coltivazioni risulta superiore (vedi figura 1). L’emissione di gas climalteranti è significativa soprattutto per la produzione. Questo significa che occorre necessariamente migliorare l’efficienza energetica per l’intera filiera alimentare, nelle coltivazioni, nei sistemi di produzione, nell’uso dell’irrigazione e dei fertilizzanti, nella refrigerazione, nei sistemi di stoccaggio, nei trasporti e nella preparazione del cibo. L’accesso all’energia prodotta da fonti rinnovabili trova una perfetta integrazione e utilizzazione nei settori dell’agricoltura, dell’acquacoltura, negli impianti di trasformazione dei prodotti mentre l’energia può essere fonte di introiti supplementari se venduta sul territorio, soprattutto se favorisce lo sfruttamento delle risorse locali, dei residui di biomassa, della produzione e della trasformazione alimentare. In questo modo questi ultimi si trasformerebbero da rifiuto (solo un costo) in ulteriori fonti di energia inseriti in una chiusura virtuosa del ciclo dei rifiuti (una risorsa). L’aumento dell’uso delle fonti rinnovabili è allo stato iniziale nel settore agricolo, ma occorre potenziare investimenti e ricerca unitamente allo sviluppo di programmi di istruzione e di disseminazione di buone pratiche. Si possono pertanto individuare tre modi possibili per affrontare consapevolmente il tema dell’energia necessaria all’agricoltura: • aumentare l’efficienza dell’utilizzo diretto e indiretto dell’energia in modo da diminuire l’intensità energetica (MJ/kg di alimento prodotto); • favorire la sostituzione dei sistemi utilizzanti combustibili fossili con sistemi alimentati ad energia rinnovabile senza ridurre la produttività alimentare; • favorire e migliorare l’accesso ai servizi energetici da parte delle comunità rurali. Il concetto di Energy and Food Communities oltre a prevedere la fornitura di energia sostenibile

per il settore alimentare impone anche una generazione di energia dal settore agricolo, quando è il mondo agricolo a fornire le risorse energetiche, sostenibile e compatibile. Compatibile significa rispettoso delle produzioni agricole e a basso impatto sull’ambiente. L’uso delle biomasse di scarto nel segno della loro valorizzazione all’interno del territorio dove vengono prodotte e l’inserimento delle diverse produzioni in un contesto di rete rivelerebbe una capacità energetica per l’utilizzo corretto delle biomasse residue, considerate come sottoprodotti e non come rifiuti. In generale il concetto di vocazionalità energetica si lega alla necessità che le attività di trasformazione dei prodotti agro-forestali utilizzino i residui dei processi produttivi locali nel proprio territorio per produrre l’energia di cui quel territorio ha bisogno. Il parallelismo tra agricoltura ed energia si completa con una riflessione sul tema della sovranità, che implica la necessità di politiche sull’energia attente alla produzione agricola e non in contrasto con questa. Ciò significa — come detto — valorizzazione degli scarti della produzione come fonte di approvvigionamento conveniente, economicamente ed ecologicamente, in una logica di ciclo di vita; ma significa anche filiera corta quale metodologia gestionale della produzione, della

creazione dell’indotto e quale garanzia di sostenibilità delle aziende agricole che diventano così nuove imprese energetiche. La proposta di AiCARR vuole evidenziare la necessità di innovare il rapporto esistente tra energia ed agricoltura in un’ottica di sostenibilità, inserita nel solco delle linee programmatiche definite dalle politiche agricole nazionali ed europee. I principi sui quali sviluppare una serie di progetti anche in sede legislativa, normativa e istituzionale sono quindi: • la sovranità alimentare ed energetica del territorio; • la valorizzazione del sistema agricolo; • la tracciabilità e la certificazione della filiera agricola; • la de-carbonizzazione del settore agricolo. Sviluppare questi temi in chiave strategica e considerarli un’occasione di analisi del rapporto energia — agricoltura, rappresenta un modo multi — disciplinare di affrontare il tema della sostenibilità ambientale, sociale ed economica e AiCARR propone di farlo in una scala esclusivamente territoriale. Si propone un modello diverso che si fonda sulla condivisione e sulla collaborazione che superi il quadro attuale con la fine del profitto aggregato, provocato dall’allungamento della filiera produttiva, dove l’anello iniziale (il produttore) e quello finale (il consumatore) vengono penalizzati a vantaggio delle figure di intermediazione; con l’indebolimento dei diritti di proprietà, e con uno sfruttamento efficiente dell’abbondanza in chiave territoriale. Quindi la proposta è quella di un atteggiamento unitario che prevede la necessità di trasparenza, semplificazione e distribuzione, in un sistema in cui i profitti si annullino. Un sistema a costi marginali pari a zerob. La vita sul pianeta dovrà avvenire con modalità tali da assicurare

a ciascuno accesso garantito al cibo e all’energia di cui ha bisogno senza inquinare l’ambiente, danneggiare gli individui e a condizioni economiche adeguate: ciò ha come conseguenza diretta una veloce transizione verso forme di energia pulita e mezzi e servizi di produzione di cibo ed energia democratici perché includono la partecipazione alle decisioni della popolazione di quel territorio che mette a disposizione le sue risorse. Per raggiungere questo obiettivo occorre necessariamente sviluppare una rete di consumatori, agricoltori, ricercatori, proponenti di iniziative private e pubbliche, amministratori pubblici convinti di voler modificare radicalmente le modalità della produzione alimentare verso la sua sostenibilità e sicurezza e l’utilizzo delle risorse agricole per fare energia compatibile con la ricchezza del territorio. Il futuro renderà evidente il ruolo della partecipazione della società civile ed il nuovo modello sociale che esso comporta: la creazione delle comunità dell’energia e del cibo.

BIBLIOGRAFIA

[1] Livio de Santoli, Le Comunità dell’Energia, Quodlibet 2011. [2] FAO, Energy and Smart Food for People and Climate, 2011.

NOTE a. Testo tratto dall’introduzione alla pubblicazione distribuita nel corso del workshop b. Il sistema che utilizza le fonti rinnovabili di energia è per definizione un sistema a costo marginale zero

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Intervista a Stefano Corgnati

Un italiano alla guida di Rehva Stefano Corgnati sarà il prossimo Presidente della Federazione europea delle associazioni dei professionisti HVAC. Dopo anni di cultura nordeuropea, si apre una reale possibilità per una maggiore sensibilità alle problematiche estive e al comportamento reale dell’edificio

Stefano Paolo Corgnati, professore Associato del Dipartimento Energia (DENERG) del Politecnico di Torino e futuro Presidente Rehva

L’

ANNUNCIO È STATO DATO lo scorso 7 maggio, nel

corso della Conferenza annuale di Rehva (Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning Associations), tenutasi nella regione lettone di Latvia. Sarà un italiano a guidare la federazione europea delle associazioni dei professionisti HVAC. Si tratta di Stefano Paolo Corgnati, professore Associato del Dipartimento Energia (DENERG) del Politecnico di Torino, delegato AiCARR in Rehva, dove ricopre attualmente la carica di vice-presidente e tesoriere. Corgnati affiancherà, in qualità di Presidente Eletto, l’attuale Presidente Karel Kabele fino alla successione definitiva il prossimo anno a Aalborg durante il convegno internazionale CLIMA. Lo abbiamo intervistato per farci spiegare l’attività della Federazione e la direzione che potrà prendere grazie alla sua guida.

A.J. Cos’è Rehva e che ruolo gioca per il settore Hvac? S.C. Oggi Rehva rappresenta la Federazione punto di riferimento delle associazioni del condizionamento dell’aria di 27 paesi europei. Il valore aggiunto della Federazione è quello di creare un ponte fra la realtà nazionale e quella europea dove vengono definite le Direttive UE e le normative del CEN. Rehva, ricoprendo una posizione di advisor nei DG energy e environment è in grado di portare su questi tavoli, così come nei Comitati CEN, le istanze e una visione mondiale del settore HVAC. Un contributo particolarmente importante in un periodo in cui il comparto sta vivendo una grande evoluzione verso l’efficienza energetica dei componenti e dei sistemi. La Federazione è in grado poi di riunire e di rappresentare una piattaforma di confronto tra le varie realtà locali che nel contesto europeo esprimono un know-how, in termini di capacità progettuale e tecnica, molto eterogeneo.

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a cura della Redazione Questa eterogeneità è tipica di tutto l’associazionismo europeo? In termini di Federazione il panorama è molto variegato. Esistono realtà maggiormente orientate al mondo dei progettisti, come quella tedesca ad esempio, ed altre invece più articolate, più “culturali”, come l’AiCARR. Questa disomogeneità si spiega anche nella composizione stessa di Rehva, che è fatta di due anime: quella delle associazioni nazionali e quella dei supporter. All’interno della categoria dei supporter rientrano realtà industriali dall’impostazione molto differente. Personalmente, ritengo che la categoria dei supporter potrà comprendere nel futuro altri soggetti.

anni sta di fatto esportando la cultura del condizionamento europeo in questi nuovi mercati. Cercando di rappresentare una valida alternativa alla filosofia statunitense. La cultura europea è profondamente diversa, per storia e normativa, rispetto quella statunitense. La cultura europea è meno “aggressiva” ed ha un’attenzione più spiccata nei confronti dei temi dell’energia e dell’ambiente e può, quindi, ricoprire un ruolo di leadership nell’indirizzamento di nuove tendenze e mercati.

Il confronto e l’esportazione di una cultura del settore avviene soltanto all’interno dei paesi aderenti o vi è anche una spinta verso l’extra-europeo? Rehva non rappresenta soltanto un ponte verso l’Europa ma anche verso il resto del mondo.

Contrapporsi ad Ashrae non è fin troppo ambizioso? Il panorama europeo in termini di standardizzazione è ancora molto immaturo rispetto a quello statunitense… Innanzitutto bisogna sottolineare che Ashrae ha al suo interno un ente di standardizzazione, mentre nel quadro europeo gli standard vengono promossi da un ente separato e vengono poi declinati a livello nazionale. Da questo punto di vista è impossibile fare un confronto. È l’approccio filosofico alla cultura del condizionamento che va preso in considerazione e che è profondamente diverso. La cultura europea del condizionamento idronico, ad esempio, è molto differente rispetto a quella americana che tradizionalmente considera l’aria come il vettore primario. E in paesi come l’India e la Cina, caratterizzati da una cultura radiante dove l’acqua è protagonista, l’approccio europeo potrebbe essere molto più calzante e va sostenuto.

Rehva non rappresenta soltanto un ponte verso l’Europa ma anche verso il resto del mondo. Negli ultimi anni sta esportando la cultura del condizionamento europeo in molti mercati emergenti, cercando di rappresentare una valida alternativa alla filosofia statunitense. È molto difficile che realtà locali e nazionali possano sviluppare degli accordi di collaborazione con grandi realtà e paesi emergenti come Cina, India, Brasile e via dicendo, e Rehva negli ultimi

Quali sono i lavori in corso sugli edifici ad energia quasi zero? Ultimamente ci viene chiesto in modo insistente, da parte dei paesi emergenti, di disseminare la nostra esperienza maturata sugli edifici ad alta prestazione energetica fino agli Zero Energy Building. All’interno di Rehva è attualmente in corso l’attività di una task force sugli Zero Energy Building in clima nordico ed è stata recentemente avviata una task force sul tema dello Zero Energy Building Design per il sud Europa e per il clima mediterraneo. Godiamo di una grande notorietà a livello mondiale nel campo dell’integrazione edificio-impianto, perché in contesto europeo, tralasciando le singole realtà specifiche, è una prassi progettuale diffusa, ormai data per assodata. È chiaro che sugli Zero Energy Building c’è ancora molto da fare, nel senso che esiste tutt’ora una discrepanza fra il mondo normativo e le esigenze del mercato. Il mercato necessita di edifici ad alta efficienza che siano accettabili anche da un punto di vista di costi. Il grande obiettivo che il settore dell’efficienza energetica del costruito deve raggiungere è quello dell’ottimizzazione dei costi, per poter esportare un modello di efficienza in un mercato “normale”. La nostra sfida sarà, quindi, quella di parlare non soltanto di impiantistica o di integrazione edificio-impianto, ma anche di costi. A livello mondiale c’è stata un forte affermazione dei protocolli di sostenibilità statunitensi. Può Rehva esprimere una via europea? Io noto tutt’ora una grande confusione, perché si sovrappongono obiettivi diversi. Da un lato c’è la volontà di soddisfare i requisiti prestazionali previsti dai vari protocolli di sostenibilità, che hanno ormai invaso il mercato. Dall’altro c’è la necessità di rispettare norme e direttive che sono molto più restrittive e puntuali degli standard delle certificazioni. In questa confusione, il rischio è che si dimentichi il “valore” della sostenibilità, che non è un esercizio accademico, ma il raggiungimento di un benessere su più fronti.

Godiamo di una grande notorietà a livello mondiale nel campo dell’integrazione edificio-impianto, perché in contesto europeo è una prassi progettuale diffusa. La nostra sfida sarà quella di parlare non soltanto di impiantistica o di integrazione edificioimpianto, ma anche di costi. Il problema di molti protocolli è che non chiariscono i risultati di funzionamento reale dell’oggetto edilizio, quando invece conoscere il reale comportamento energetico dell’edificio è l’aspetto più importante per giustificare un investimento. AiCARR e Rehva sono molto impegnati sul tema del commissioning e del continuous monitoring e stanno anche cercando di creare una piattaforma condivisa di raccolta di dati reali sul comportamento in uso edifici (tutti, non solo quelli ad alta prestazione) per garantire un confronto fra le prestazioni degli immobili. Ha parlato del recente avvio di una task force sul clima mediterraneo. Questa maggiore attenzione nei confronti del sud dell’Europa è una coincidenza o ha anche a che fare con la sua elezione? E cosa comporterà? È evidente che finora in Rehva i paesi nordeuropei hanno svolto un ruolo trainante nella diffusione e promozione delle loro tecnologie e filosofie progettuali nel campo dell’HVAC e si sono mossi anche con grande anticipo sul tema degli zero energy building. Il sud Europa ha “subito” questa colonizzazione in modo acritico, nel senso che sono stati importati troppo spesso nei nostri paesi modelli di progettazione e costruzione di sistemi edificio-impianto provenienti dal Nord Europa senza analizzarli in modo critico. Da due anni a questa parte invece, a seguito di una riflessione emersa nel corso di una Tavola rotonda, presieduta da AiCARR e a cui hanno partecipato tutte le rappresentanze dei paesi mediterranei, tenutasi all’interno dell’ultimo convegno Climamed di Istanbul, si è iniziato a ragionare in modo concreto sulla necessità di sviluppare un approccio progettuale mediterraneo, che sia coerente sia alle tradizioni progettuali dei sistemi edifici-impianto del sud Europa sia all’esigenza di considerare aspetti non solo legati al condizionamento invernale ma anche a quello estivo, tenendo in considerazione anche l’aspetto della produzione dell’acqua calda sanitaria. È in quell’occasione che è nato un Gruppo

REHVA

REHVA, acronimo di Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning Associations, è la Federazione Europea delle associazioni dei professionisti HVAC, che conta attualmente 27 membri. Nata con l’obiettivo di migliorare, attraverso la propria attività, i contatti fra le Associazioni tecniche del settore Hvac e il mondo organizzativo ed istituzionale (Ashrae, IIR, Eurovent, AIVC, Cen, ecc.), la Federazione accoglie dal 2007 anche i rappresentanti dell’industria. Più di 40 aziende private e altre organizzazioni hanno deciso di aderire a REHVA in qualità di “Supporters”. L’attività della Federazione è incentrata sullo sviluppo di modelli che promuovano l’efficienza energetica, il comfort e il benessere negli edifici e nelle comunità. In queste aree REHVA ha un’influenza significativa sulle iniziative di pianificazione strategica e di ricerca nazionali e internazionali, nonché sui programmi di istruzione e formazione. REHVA offre anche alle associazioni aderenti e alle aziende sostenitrici numerose opportunità di networking e di cooperazione con organizzazioni europee ed internazionali. Un risultato ottenuto attraverso lo scambio di informazioni tecniche, best practice e risultati di ricerca nell’ambito dei gruppi di lavoro, dei seminari e grazie alle pubblicazioni.

di Lavoro, inizialmente non formalizzato, ma che nel tempo è cresciuto e ora sta dando dei risultati concreti e significativi.

Il sud Europa deve essere in grado di sviluppare un modello progettuale autonomo che si distacchi da quello nordeuropeo. Il mediterraneo deve riappropriarsi di una cultura “propria”, recuperando anche tradizioni importanti, come quella della ventilazione naturale. Il sud Europa deve essere in grado di sviluppare un modello progettuale autonomo che si distacchi da quello nordeuropeo che, applicato in modo acritico nei nostri territori, ha portato a dei disastri in termini di raffrescamento inadeguato e surriscaldamento degli edifici. Il mediterraneo deve riappropriarsi di una cultura “propria”, recuperando anche tradizioni importanti, come quella della ventilazione naturale. Abbiamo infatti una cultura millenaria sulla ventilazione naturale e non vedo perché non debba essere considerata, almeno nelle sue forme integrate con la ventilazione meccanica durante i periodi invernali.

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THISION MINI, semplicemente intelligente La miglior soluzione per il comfort domestico.

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Seasonal Coefficient Of Performance

Lo SCOP definito dalla norma UNI EN 14825, ovvero come trasformare un indice di prestazione stagionale in un valore inutile e fuorviante

di Michele Vio

clima. L’indice utilizzato in Europa, l’ESEER, anch’esso modifiUNI EN 14825 definisce un indice di efficienza stagionale per le cato dalla norma UNI EN 14825, funziona in maniera analoga. pompe di calore, lo SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). L’intenzione Testo è buona, ma il risultato pessimo. Un indice di prestazione stagionale serve per fornire all’utente finale un parametro UNIVOCO che permetta di confronPrincipali critiche tare tra loro prodotti simili, in modo semplice e immediato. Arriviamo al punto dolente: lo SCOP, appunto, e la norma È così per le automobili: il consumo dichiarato dai costruttori segue una UNI EN 14825. Comincio subito dalla critica principale: a difdirettiva CE del 2007 e prevede una certa percentuale di chilometri percorsi in ferenza di quanto succede con gli indici fin qui usati, per autostrada, un’altra in ciclo urbano e una terza su strada statale. Se si va in una una data pompa di calore la norma non porta a un valore concessionaria di una casa automobilistica a Siracusa o a Kiruna, nel nord della unico di SCOP, ma a una molteplicità di risultati, anche molto Svezia oltre il Circolo Polare Artico, il valore fornito è sempre lo stesso, senza diversi da loro, in base a una serie di parametri arbitrariaalcun distinguo tra differenze geografiche, climatiche o di utilizzo. Poi, chiunmente impostati dal costruttore. E la cosa più divertente http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 que abbia un minimo di buonsenso, comprende immediatamente come non è che nessuno di questi risultati ha una benché minima sia possibile consumare ovunque allo stesso modo. Oltre allo stile di guida, il attinenza con quello reale, in particolare nel clima italiano. traffico e le percentuali di percorrenza mai uguali a quelle della norma (per un Quindi, il progettista e l’utente finale non potranno confrontassista saranno prevalentemente urbane, mentre per altri sono prevalentetare in alcun modo prodotti diversi, né farsi un’idea, ancormente autostradali), il consumo è legato ovviamente alla morfologia del terreno ché vaga, dei consumi. e alla temperatura dell’aria, che influisce in modo opposto sul rendimento del motore e sulla resistenza aerodinamica. La direttiva non tiene conto di questi Motivi di una scelta aspetti, perché il suo scopo è di fornire un SINGOLO VALORE, mediante il quale Perché si è andati in questa direzione? Per eccesso di confrontare tra loro modelli d’auto diversi e farsi una idea approssimativa dei zelo. Infatti, a essere onesti, un indice sulle pompe di calore costi di esercizio. La si può mettere come si vuole, ma una Smart consumerà è più complicato di quello per i gruppi frigoriferi, perché il sempre meno di una Porsche Cayenne. Poi, se chi gestisce una compagnia di clima influenza molto di più le prestazioni annue. Pertanto è taxi vuole prevedere i consumi annui di combustibile, dovrà affrontare calcoli condivisibile la suddivisione dell’Europa in tre diverse fasce più complessi con modelli di simulazione che tengano conto di tutti i paraclimatiche, Colder (rappresentata da Stoccolma), Average metri possibili, compresi quelli ambientali. (rappresentata da Strasburgo) e Warmer (rappresentata da Lo stesso concetto è alla base del primo coefficiente studiato per valutare Atene). È meno condivisibile la divisione dell’Italia in due climi, le prestazioni stagionali dei gruppi frigoriferi, l’IPLV (Integrated Part Load Value), all’altezza di quella che fu la vecchia linea gotica, Average introdotto negli USA negli anni ’80 e basato su 4 punti di funzionamento cui al nord e Warmer al sud, ma pazienza: fosse solo questo, ci viene assegnato una certa percentuale di carico. L’indice è lo stesso in tutti si potrebbe anche stare. gli stati dell’Unione, dalla Florida all’Alaska, malgrado le notevoli differenze di Dice il normatore: «Anche il valore della temperatura A NORMA

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Testo di produzione dell’acqua influisce molto sull’efficienza: dividiamola in quattro fasce, 35 °C (low), 45 °C (medium), 55 °C (hight) e 65 °C (very hight)». D’accordo, Testo

FIGURA 1 – Definizione della Pdesign e della temperatura dell’aria bivalente FIGURA 2 – Andamento per una determinata pompa di calore dello SCOP ON e dello SCOP NET in funzione della temperatura bivalente

FIGURA 3 – Edifici con richiesta massima di 100 kW alla minima temperatura dell’aria esterna a Strasburgo (Tmin = -10 °C) e Milano (Tmin = -4 °C). A Milano e a Genova la norma considera un’integrazione fittizia (area azzurra) che nella realtà non c’è

va bene, facciamolo: quattro sembrano tante, ma facciamolo. Poi qualcuno mi spiegherà perché nella norma UNI EN 14825 il termine medium corrisponde a 45 °C e nella direttiva Ecolabel, ovvero quella che regola le etichette da inserire sulle macchine, medium corrisponde a 55 °C: così, tanto per generare un po’ di confusione. Risultato: nelle etichette poste sulle macchine si troveranno valori contrastanti. Quindi, considerando anche la temperatura di produzione dell’acqua arriviamo a 12 valori di SCOP, 3 climi per 4 livelli di temperatura. Mi pare bastino: fermiamoci qua. E invece no: troppo facile! Dice ancora il normatore: «Se decidessi di produrre l’acqua a temperatura variabile secondo una curva climatica, l’efficienza aumenterebbe. Consideriamolo». Si, consideriamolo, ma così per ogni macchina arriviamo a 24 valori di SCOP. Per favore, stop. «E no — obietta il normatore — c’è da considerare anche l’edificio». Olè! Mi mancano le parole, nel senso che per esprimere un giudizio dovrei citare Fantozzi a proposito della Corazzata Potenkim e che per spiegarvi la norma ho bisogno di diagrammi. Osserviamo la Figura 1: all’aumentare della temperatura dell’aria esterna l’andamento della potenza dell’edificio (curva blu) diminuisce, mentre la curva della potenza resa dalla pompa di calore (curva rossa) aumenta. Si definiscono temperatura bivalente la temperatura alla quale si incrociano le due curve e Pdesign (potenza di progetto) la corrispondente potenza in quel punto. Per valori al di sotto della temperatura bivalente la pompa di calore lavora al 100% e l’integrazione avviene mediante una resistenza elettrica, mentre al di sopra la pompa di calore parzializza. Considerando la frequenza oraria del clima di riferimento (per Eurovent e la Ecolabel il clima di riferimento è sempre l’Average, ovvero quello di Strasburgo) si possono calcolare gli SCOP come rapporto tra l’energia richiesta dall’impianto e l’energia elettrica consumata in totale. Il plurale è d’obbligo, perché gli SCOP sono due: lo SCOP ON, che considera nel totale anche l’integrazione con resistenza elettrica e che è quello ufficiale per Eurovent e Ecolabel, e lo SCOP NET, che considera solo il consumo della pompa di calore. Quindi, al variare della temperatura bivalente cambia anche la Pdesign e di conseguenza cambiano pure lo SCOP ON e lo SCOP NET, così come mostrato in Figura 2. Il numero di risultati è quasi infinito e mentre lo SCOP NET rimane quasi costante lo SCOP ON è tanto più basso quanto più alta è la temperatura bivalente. Infatti, più è alta la temperatura bivalente, maggiore è l’integrazione con la resistenza elettrica, per cui lo SCOP ON diminuisce.

abbonati per leggere Un problema tutto italiano

E qui nasce il problema nel clima italiano. Osserviamo la Figura 3: ipotizziamo due edifici con potenza massima richiesta pari a 100 kW alla temperahttp://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 tura minima dell’aria esterna, -10 °C a Strasburgo e -4 °C a Milano. In entrambi i casi la pompa di calore è dimensionata per essere l’unico generatore, senza integrazione: mentre a Strasburgo questo è in linea con la norma, non è così a Milano, dove lo SCOP ON è inquinato da una richiesta e da una integrazione fittizia che non ci sono nella realtà. Questo inquinamento c’è pure nello SCOP

THE SEASONAL COEFFICIENT OF PERFORMANCE (SCOP) DEFINED BY THE UNI EN 14825

The UNI EN 14825 defines a seasonal efficiency rating for the heat pumps, the SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). Although the intentions are good, the results are bad. A performance index of seasonal is needed to provide the end user a unique parameter that allows to compare similar products, in a simple and immediate manner. This doesn't happen with heat pumps. The UNI EN 14825 doesn't lead to a unique value of SCOP, but to a multiplicity of results, based on a series of parameters arbitrarily set by the manufacturer. And none of these results corresponds to reality, particularly in the italian climate. Keywords: Heat pumps, UNI EN 14825, SCOP (Seasonal Coefficient of Performance)

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NET, che non considera l’integrazione con resistenza elettrica. A Genova è anche peggio, perché la temperatura minima di progetto è più alta. La Figura 4 mostra il confronto tra SCOP ON, SCOP NET e lo SCOP reale calcolato sul clima e sui fabbisogni delle varie città. A Strasburgo i valori di norma e quello reale sono coerenti, mentre, a Milano e a Genova i valori di norma non hanno nulla a che fare con la realtà, come mostrato in Figura 4, per cui viene da chiedersi quali siano la validità e l’utilità degli SCOP della norma. I valori di norma sono molto più bassi dei reali e il motivo è semplice: stiamo facendo i calcoli in un edificio che non è il nostro, in un clima che è completamente diverso.

Alcuni consigli Consigli ai progettisti: parto dal più drastico, cioè ignorare lo SCOP e fare calcoli seri. In alternativa, perché le norme non si possono ignorare del tutto, anche quando ciò sarebbe consigliabile, considerare solo lo SCOP NET, che varia di poco al variare della temperatura bivalente e non è inquinato da una integrazione elettrica che non esiste, e farsi dare dal costruttore il suo valore non solo per il il clima Average (Strasburgo) ma anche per quello Warmer (Atene) per temperatura bivalente di 0 °C, mostrati ad esempio in Figura 5. Questi due valori servono solo per un confronto approssimato tra due pompe di calore di diversi costruttori, non certo per una qualunque valutazione energetica o economica seria. Purtroppo c’è chi continua a proporre lo SCOP ON come dato per il calcolo dell’energia rinnovabile delle pompe di calore, così come ci sarà chi lo vorrà utilizzare come unico dato saliente, pensando che una norma conti più della realtà. Io mi limito a ricordare cosa pensava Tolstoj dei generali tedeschi a servizio nell’esercito russo durante la campagna napoleonica del 1812: «Sono ciecamente convinti di conoscere la verità, cioè una scienza da loro stessi inventata, ma che per loro è il vero assoluto».

FIGURA 4 – Confronto tra SCOP ON, SCOP NET (clima Average) e SCOP reale a Strasburgo, Genova e Milano. I dati si riferiscono alla pompa di calore di Figura 1 FIGURA 5 – Confronto tra SCOP NET per clima Average (Strasburgo) e clima Warmer (Atene) per temperatura bivalente di 0 °C. I dati si riferiscono alla pompa di calore di Figura 1

Contabilizzazione del calore

I ripartitori di calore

nella contabilizzazione dei consumi di energia Problematiche applicative della contabilizzazione dell’energia termica alla luce delle recenti novità normative di Marco Dell’Isola, Fausto Arpino, Luca Celenza, Giorgio Ficco e Paolo Vigo

A STIMA DELLE QUANTITÀ di energia termica con-

installazione dell’impianto termico (art.4 comma 10). Le apparecchiature installate ai sensi del comma 10 del suddetto DPR devono assicurare un errore di misura, nelle condizioni di utilizzo, inferiore al 5%. Errori massimi ammissibili questi ultimi che risultano attualmente compatibili e verificabili nelle condizioni di utilizzo solo con l’adozione di sistemi di contabilizzazione diretta, i cosiddetti CET, a loro volta regolamentati nell’allegato MI–004 della Direttiva 2004/22/CE MID sugli strumenti di misura e nel DM 155/2013.

sumate nelle singole unità abitative è certamente un tema attuale e dibattuto visti i numerosi risvolti tecnici, legislativi e di tutela del consumatore. La Direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica, recepita in Italia con il DLgs. 102/14, impone agli Stati membri l’obbligo di installare nei condomini e negli edifici riforniti da una fonte L’emissione di energia termica dai corpi scaldanti centralizzata di riscaldamento/raffreddamento (se La contabilizzazione indiretta mediante ripartitori di calore è fondamentalmente basata tecnicamente possibile ed efficiente in termini di sulla stima dell’energia termica emessa dai singoli corpi scaldanti. Per analizzare le princicosti) contatori individuali per misurare il consumo pali problematiche connesse alla contabilizzazione è quindi necessaria una approfondita http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 di energia termica e frigorifera o di acqua calda conoscenza dei regimi di scambio termico per le differenti tipologie di scambiatori nelle sanitaria per ciascuna unità abitativa. Inoltre, nei diverse condizioni, sia di funzionamento che di installazione. I meccanismi di trasmissione casi in cui l’uso di contatori individuali non sia tecdel calore sono complessi, in quanto coinvolgono diverse modalità di scambio, normalnicamente possibile o efficiente, la stessa Direttiva mente quelle combinate convettive-radiative e, in modo trascurabile, quella conduttiva. prevede che, in alternativa, siano impiegati sistemi I corpi scaldanti sono classificati secondo il materiale di costruzione e la forma, che di contabilizzazione indiretti tra cui i ripartitori. sono i parametri da cui dipende la resa termica nominale. Limitando l’attenzione ai In Italia, già ai sensi del Codice Civile e della cosiddetti radiatori e convettori, per i quali la norma UNI 10200 (UNI, 2013a) consente l’apLegge 10/91, non era più possibile ripartire i conplicazione dei ripartitori, la convezione naturale gioca un ruolo fondamentale, anche sumi energetici secondo criteri millesimali, ma era se il meccanismo radiativo resta sempre estremamente importante: l’aliquota convetobbligo tener conto degli effettivi consumi (UNI, tiva è generalmente compresa tra il 50% e il 90% in funzione del tipo di corpo scaldante 2013a). Il DPR 551/99 (art.5) ha reso obbligatoria la (Peach, 1972); il valore massimo del contributo convettivo si verifica utilizzando i cosidcontabilizzazione del calore per ogni singola unità detti convettori (vedi Tabella 1). immobiliare negli edifici di nuova costruzione e la Il meccanismo di scambio convettivo è di tipo naturale e il flusso termico convettivo cui concessione edilizia sia stata rilasciata dopo il ceduto all’ambiente dal corpo scaldante è dato dalla: qc hc Ts Ta 30 giugno 2000. Inoltre il DPR 59/99 consiglia forte(1) mente l’adozione della contabilizzazione del calore dove Ts, in K, è la temperatura superficiale del corpo scaldante e Ta, in K, rappresenta la nel caso di mera sostituzione di generatore (art.4 temperatura dell’aria dell’ambiente riscaldato. In condizioni stazionarie, date le dimencomma 6), rendendola poi obbligatoria “ove tecsioni e le temperature tipiche di funzionamento del corpo scaldante, il regime di moto nicamente possibile” in caso di ristrutturazione o dell’aria in prossimità della superficie calda è generalmente turbolento.

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La relazione più frequentemente utilizzata per calcolare la conduttanza convettiva media, hc in W·m-2·K-1, è data come noto dalla (Bejan e Kraus, 2003): h c 0 ,13

c p g L3 k

Ts Ta

1 3

k L

K conv Ts Ta

1 3

(2)

Tabella 1 – Aliquote tipiche dell’energia emessa per radiazione e convezione. Da (Peach, 1972) Tipo di elemento Radiazione (%) Convezione (%) Pannello singolo

Pannello doppio 30 70 dove k (W·m-1·K-1), ρ (kg·m-3), cp (J·kg-1·K-1), ν (m2·s-1) e β (K-1) sono, rispettivamente, la conPannello triplo 25 75 ducibilità termica, la densità, il calore specifico a pressione costante, la viscosità cinema2-colonne 30 70 tica e la comprimibilità isobarica del fluido, L (m) è la dimensione caratteristica del corpo scaldante e g (m·s-2) rappresenta l’accelerazione di gravità. Queste proprietà del fluido e 3-colonne 22 78 caratteristiche geometriche sono raggruppate nel termine Kconv. 4-colonne 19 81 L’aliquota di energia termica radiativa ceduta all’ambiente dal corpo scaldante come 6-colonne 17 83 noto dipende, oltre che dalla temperatura superficiale del corpo stesso, anche dal mateConvettori 15-10 85-90 riale di cui esso è costituito, dalla sua finitura superficiale e dalla verniciatura. Tali caratteristiche, infatti, influenzano in modo significativo l’emittenza totale che, nel caso di materiali metallici non verniciati, è altresì debole funzione della temperatura. I campi di variabilità Tabella 2 – Valori dell’emittenza totale in dell’emittenza totale in funzione delle caratteristiche superficiali sono elencati in Tabella 2. funzione delle caratteristiche superficiali. Da (Peach, 1972) Lo scambio termico radiativo tra la superficie esterna del corpo scaldante e la cavità Caratteristiche superficiali Emittenza totale costituita dalle superfici delimitanti l’ambiente confinato può essere descritto dalla seguente Rivestimenti non metallici 0,8 – 0,95 relazione lineare: qr h r Ts Tr 4 T 3 Ts Tr (3) Vernici metalliche 0,4 – 0,7 dove hr, in W·m-2·K-1, rappresenta la conduttanza unitaria radiativa il cui valore dipende, Metalli ossidati 0,8 – 0,9 oltre che dalla emissività ε, anche dalla differenza di temperatura media tra la temperaMetalli puliti 0,1 – 0,4 tura superficiale, Ts, e la temperatura media radiante, Tr, tipicamente approssimata alla Metalli lucidi 0,1 temperatura dell’aria, Ta. Tenendo conto della (2) e della (3), il flusso termico totale scambiato può essere valutato attraverso la relazione: 4 q K conv Ts Ta 3 h r Ts Ta (4) di dati certi certificati dal costruttore, è possibile La determinazione della potenza termica nominale dei radiatori e convettori è codifiricorrere in ambito nazionale al metodo dimensiocata dalle norme UNI EN 442-1 (UNI, 2015a) e UNI EN 442-2 (UNI, 2015b). La potenza ternale, codificato dalla norma UNI 10200, valido per mica nominale viene determinata sulla base di un valore della differenza di temperatura i corpi scaldanti considerati dalla stessa norma, media tra radiatore e ambiente pari a 50 °C. In particolare, la norma definisce le seguenti oppure, per corpi scaldanti vecchi, certificazioni http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 condizioni nominali di prova: temperatura media superficiale del radiatore, Tm, pari a che si riferiscono alle norme nazionali e internazionali UNI 6514:1987, BS 3528, DIN 4722, ISO 3150, 70 °C (temperatura dell’acqua in ingresso di 75 °C e di uscita pari a 65 °C) e temperatura tutte ormai da tempo ritirate, laddove tali certidell’aria in ambiente, Ta, pari a 20 °C. La UNI EN 442-2 definisce inoltre i metodi di prova, ficazioni siano disponibili. l’accuratezza e la progettazione delle prove per i dispositivi di riscaldamento che utilizIl calcolo della potenza termica secondo la zano acqua liquida o vapore a temperature inferiori a 120 °C. norma EN 442 è basato sulla seguente equazione: Nel caso di corpi scaldanti installati antecedentemente alle norme EN, in mancanza

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Tabella 3 – Fattori che influenzano la potenza termica in campo. Da (Beck et al., 2004) Fattori che incrementano • Diminuzione della distanza tra radiatore e pavimento • Aumento dello spazio tra radiatore e parete laterale posteriore • Inserimento di alette • Connessioni idrauliche (linea di alimentazione sulla parte superiore del radiatore) • Applicazione di un riflettore alla parete posteriore del radiatore

Fattori che decrementano • Diminuzione delle portate di acqua • Presenza di incrostazioni e riduzioni delle sezioni interne • Presenza di bolle d’aria • Introduzione di pannelli schermanti a ridosso del radiatore (fino al 70%) • Introduzione di mensole • Installazione in cassette incassate • Utilizzo di vernici metalliche (fino al 10%) • Montaggio a ridosso della parete verticale

USE OF HEAT COST ALLOCATORS IN THERMAL ENERGY ACCOUNTING

The Energy Efficiency Directive 2012/27/EU, adopted in Italy with the Legislative Decree 102/2014, mandatorily requires individual heat accounting in buildings with centralized heating systems. Furthermore, when the use of individual meters is not technically feasible or not cost-efficient, indirect systems shall be used for measuring heat consumption at each radiator. In Italy, to allocate heat consumption from a centralized heating systems among single users, formerly the Law 10/91 has mandatorily fixed to take into account actual consumption despite exclusively property criteria. Furthermore, Presidential Decrees 551/99 (art.5) and 59/99 (art.4) have mandatorily introduced heat metering and accounting systems for single apartments in new buildings and when a centralized boiler is substituted or installed. According to art.10 of Presidential Decree 59/99 heat accounting and metering systems have to ensure in service measurement errors not exceeding 5%. Unfortunately, such errors could be compatible only with direct individual heat meters, which metrological performance are regulated by Annex MI-004 of MID Directive 2004/22/EC and by DM 155/2013. Keywords: heat cost allocator, heat accounting, heat meter, energy saving

Km T n

1 T f ,i 2

T f ,u

(5)

dove Km rappresenta la costante di scambio termico del corpo scaldante, mentre Tf,i e Tf,u sono, rispettivamente, la temperatura di ingresso e di uscita del fluido dal corpo scaldante. L’esponente n nella (5) assume valori generalmente compresi tra 1,2 e 1,4 e dipende dal rapporto tra potenza scambiata per irraggiamento e per convezione (tipico per ogni modello). Per differenze di temperatura diverse da quelle nominali (pari a 50 °C secondo la norma EN 442) la potenza termica scambiata può essere semplicemente calcolata sulla base della relazione: Q

Q50

T 50

(6)

Nella realtà la potenza termica nelle condizioni di esercizio dipende, oltre che dall’effettivo gradiente di temperatura, da numerosi effetti di installazione (vedi Figura 1). In particolare, i principali parametri di influenza della resa termica sono elencati in Tabella 3. In teoria è possibile tenere

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conto dei singoli fattori operativi mediante l’introduzione di opportuni fattori correttivi (Celenza et al., 2015). La (5) e la (6) presentano eccessive approssimazioni quando la portata d’acqua che attraversa l’elemento scaldante è inferiore al 20% del suo valore nominale (Ward, 1991), condizione che può verificarsi nel caso di presenza di valvole terregolatrici. In questo caso,dilaradiatori differenza F igura mostatiche 1 - Alcune installazioni e tipologie di temperatura (Tf,i - Tf,u) cresce in maniera significativa per cui valutare essive approssimazioni quandolal temperatura superficiale del(Ward, radiatore come media aritmetica delle teme nominale 1991), condizione che puòvalidate verificarsi nel caso di sono presenza valvole in (Marchesi e Farini, 1994) per condizioni di potenza Altre correlazioni in laboratorio statediproposte T -T ) cresce in maniera significativa per cui uesto caso, la differenza di temperatura ( f,i f,udallacomperature di ingresso e di uscita dell’acqua variabile determinate variazione della portata lle dimensioni caratteristiche o dalla ficiale delporterebbe radiatore come media aritmetica delle temperature di ingresso e di uscita temperatura. erroridifferenza eccessivi.diPeach (1972) e Bach ori eccessivi. Peach (1972) e Bach (1983) suggeriscono di utilizzare n questo caso una (1983) suggeriscono di utilizzare n questo caso 2. I ripartitori di calore: principio di misura e problematiche applicative una media logaritmica: ripartitori di calore o heat cost allocator (HCA) sono fra i più diffusi metodi indiretti di T f ,i T f ,u Figura 1 – Alcune installazioni e tipologie di radiatori contabilizzazione del calore. (7) Tali dispositivi possono essere(7)utilizzati esclusivamente su corpi scaldanti per i quali la ln T f ,i Ta T f ,u Ta superficie di emissione di energia termica risulta accessibile e vengono applicati sulle piastre radianti dei corpi scaldanti in posizione opportuna, persono rilevare le temperature caratteristiche. La figura 2 mostra una tipica installazione. Altre correlazioni validate in laboratorio

state proposte in (Marchesi e Farini, 1994) per condizioni di potenza variabile determinate dalla variazione della portata d’acqua nel corpo scaldante, dalle dimensioni caratteristiche o dalla differenza di temperatura.

Figura 2 – Tipica installazione di un ripartitore elettronico. Da (Courtesy of Coster)

I ripartitori di calore: principio di misura e problematiche applicative Nell’Unione Europea i ripartitori di calore o heat cost allocator (HCA) sono fra i più diffusi metodi indiretti di contabilizzazione del calore. Tali dispositivi possono essere utilizzati esclusivamente su F igura 2 - Tipica installazione di un ripartitore elettronico (Courtesy of Coster) corpi scaldanti per i quali la superficie di emissione di energia termica risulta accessibile e vengono La norma UNI 10200 (UNI, 2013a) esclude dal campo di applicazione dei ripartitori alcune tipologie di terminali di applicati sulle piastre radianti dei corpi scaldanti emissione quali i pannelli radianti a pavimento e a soffitto e i ventilconvettori. Naturalmente, ai fini del risparmio in posizione opportuna, per rilevare le temperapianto sia equipaggiato con sistemi di ture caratteristiche. La figura 2 mostra una tipica termoregolazione. I ripartitori sono di norma costituiti da un involucro compatto contenente: installazione. un modulo di calcolo e trasmissione dei dati; La norma UNI- 10200 (UNI, 2013a) esclude dal - uno o più sensori di temperatura, in alcune configurazioni anche esterni al case; campo di applicazione dei ripartitori alcune tiposuperficiale del corpo scaldante e quella dell’aria nell’ambiente in cui esso è installato. - un display di visualizzazione del conteggio; logie di terminali- diun emissione, i pannelli La norma UNI EN 834 (UNI, 2013b) prevede le seguenti tre tipologie di ripartitori: sistema diquali alimentazione; radianti a pavimento e a soffitto e i ventilconvet•e aaccoppiamento sensore unico, che misurano e registrano la temperatura media dell’elemento scal- una piastra metallica di fissaggio termico. http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 I dispositivi attualmente utilizzati sono completamente derivano daiemeno ripartitori di calore ad tori. Naturalmente, ai fini del risparmio energedante mediante unelettronici sensore dietemperatura usanoevoluti la temperatura dell’aria in ambiente evaporazione secondo UNI EN 835 (UNI, 1998). tico un sistema di contabilizzazione individuale convenzionale (20 °C); La contabilizzazione differenza tra la temperatura superficiale del corpo ha senso solo qualora l’impianto sia equipaggiato • a dueinsensori, registrano mediante due sensori sia la temperatura scaldante e quella del aria ambiente cui essoche è misurano installato.eLa norma UNI EN 834 (UNI, 2013b) prevede ledell’econ sistemi di termoregolazione. lemento scaldante che la temperatura in ambiente, oppure una temperatura avente seguenti tre tipologie di ripartitori: - dianorma sensore unico, da cheunmisurano e registrano la temperatura mediaben definito; mediante un sensore di I ripartitori sono costituiti invocon quest’ultima un rapporto temperatura e usano la temperatura lucro compatto contenente: • aambiente sensoreconvenzionale multiplo, che,(20°C); analogamente alla precedente tipologia, misurano sia la tem- a due sensori, che misurano e registrano mediante due sensori sia la temperatura che la • un modulo di calcolo e trasmissione dei dati; peratura dell’elemento scaldante che quella dell’aria in ambiente, ma che impiegano temperatura ambiente, oppure un rapporto ben definito; • uno o più sensori in alcune almeno due sensoritipologia, per la misura dellasia temperatura media del radiatore. - diatemperatura, sensore multiplo, che,conanalogamente alla precedente misurano la temperatura figurazioni anche esterni al case; Lo standard relativo ai ripartitori calore della (UNI, 2013b) non fornisce che impieganotecnico almeno due sensori per ladimisura temperatura media in delmodo radiatore. del conteggio; • un display di visualizzazione esplicito l’algoritmo di calcolo da utilizzare, ma definisce due tipologie di conteggio: Lo standard tecnico relativo ai ripartitori calore (UNI, 2013b) itmo di calcolo • un sistema di alimentazione; • nondirated displayed reading; non da utilizzare, ma definisce due tipologie di conteggio: • una piastra metallica fissaggio e accoppia• rated displayed reading. displayed reading; - nondirated mento termico.- rated displayed reading. Nella prima, le unità di conteggio di ciascun corpo scaldante sono valutate sulla base Nella prima, le unitàsono di conteggio didell’integrale ciascun corpo scaldante sono valutate sulla base I dispositivi attualmente utilizzati comrispetto al tempo della differenza tra la temperatura della superficie del della differenza tra la temperatura della superficie del radiatore e ambiente; nelladiseconda le unità pletamente elettronici e derivano dai meno evoradiatore e quella dell’aria in ambiente; nella seconda le unità ripartizione, URdi cs, sono ripartizione, URcs, sono ottenute introducendo i fattori di valutazione K mediante un equazione del tipo: luti ripartitori di calore a evaporazione secondo ottenute introducendo i fattori di valutazione K mediante un’equazione del tipo: UNI EN 835 (UNI, 1998). n THCA (8) (8) La contabilizzazione si basa sull’integrazione URcs K C ,n K Q ,n K T ,n d 60 nel tempo della differenza tra la temperatura

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dove i fattori di valutazione K C,n, K Q,n e K T,n rappresentano, nelle condizioni di riferimento di laboratorio, rispettivamente il fattore correttivo: della potenza termica nominale; contatto dei sensori sul radiatore; dove idel fattori ditermico valutazione KC,ndi, Ktemperatura Q,n e K T,n rappresentano, nelle condizioni di riferimento della variazione di emissione di energia termica con temperature interne di progetto minori di quella di di laboratorio, rispettivamente il fattore correttivo: riferimento (dell'aria nel caso di ripartitori a sensore unico). della potenza termica nominale; K C,n tiene conto del fatto che i ripartitori di calore non misurano la reale In• particolare, il fattore di valutazione • del contatto termico dei sensori dietemperatura sul radiatore; differenza di temperatura tra elemento scaldante ambiente in quanto: - • della la temperatura superficiale misurata in uno specifico punto è diversa dalla temperatura media superficiale variazione di emissione di energia termica con temperature interne di progetto del (vedi fig. 3); minori di quella di riferimento (dell’aria nel caso di ripartitori a sensore unico). - le resistenze termiche di contatto tra piastra di accoppiamento ed elemento scaldante influenzano ulteriormente la In particolare, il fattore di valutazione KC,n tiene conto del fatto che i ripartitori di calore non misura della temperatura superficiale; misurano la reale di temperatura tra elemento scaldante e ambiente in quanto: - nei ripartitori a duedifferenza sensori dagli scambi convettivi e radiativi • la temperatura superficiale. misurata in uno specifico punto è diversa dalla temperafunzione delledell’elemento caratteristiche delscaldante ripartitore (vedi e della fig. tipologia Pertanto C,n risulta tura Kmedia superficiale 3); del corpo scaldante (non della sua potenza termica) e delle sue condizioni di installazione. Purtroppo le condizioni installazione generalmente • le resistenze termiche di contatto tra piastra di accoppiamentodied elementosono scaldante diverse da quelle di laboratorio; per questo motivo il valore del K C,n nelle effettive condizioni di utilizzo, K C,e, può influenzano ulteriormente la misuradal della temperatura superficiale; differire molto da quello nominale determinato costruttore, • neiconforme ripartitori a due sensori dagli modo alle prescrizioni tecniche,la admisura esempiodella per untemperatura posizionamento dell’aria errato o seèlainfluenzata piastra di accoppiamento nonscambi è adeguata. convettivi e radiativi interni all’involucro del ripartitore.

Pertanto KC,n risulta funzione delle caratteristiche del ripartitore e della tipologia del corpo scaldante (non della sua potenza termica) e delle sue condizioni di installazione. Purtroppo le condizioni di installazione sono generalmente diverse da quelle di laboratorio; per questo motivo il valore del KC,n nelle effettive condizioni di utilizzo, KC,e, può differire molto da quello nominale determinato dal costruttore, soprattutto quando l’installazione non è effettuata in modo conforme alle prescrizioni tecniche, ad esempio per un posizionamento errato o se la piastra di accoppiamento non è adeguata. Il fattore di valutazione, KQ,n, invece è indicativo della potenza termica nominale del corpo scaldante determinata secondo le modalità descritte precedentemente; è opporFigura 3 – Gradienti di temperatura tuno evidenziare che tipicamente i ripartitori di calore sono riferiti ad una differenza di superficiale su un radiatore in temperatura media tra a) radiatore e ambiente di 60 °C, mentre la potenza b) termica nomicondizioni: a) transitorie; b) di regime n nale dei corpi scaldanti è generalmente riferito alle condizioni di 50 °C. Nelle condizioni UR = UR app,j cs,i Fig.3di Gradienti di temperatura superficiale un radiatore in condizioni: a) transitorie; b)delle di regicaratme i =1 nominali installazione e di esercizio, talesufattore è funzione esclusivamente della tipologia e della taglia del corpo scaldante. Purtroppo, come visto,determinata raraK Q,n, invece è indicativo della potenza termica nominale del corpo scaldante Ilteristiche, fattore di valutazione, e conseguentemente la ripartizione dei consumi volontari viene effettuata sulla base della relazion mentelelemodalità condizioni di precedentemente; installazione eèdiopportuno esercizio del corpo secondo descritte evidenziare che scaldante tipicamente irisultano ripartitori uguali di caloreasono riferiti ad nominali una differenza di temperatura media tra radiatore e ambiente di 60°C,dal mentre la potenza termica nominale dei Stima dell’incertezza quelle di prova, quindi la potenza effettiva emessa corpo scaldante dipende, di n UR corpi scaldanti è generalmente riferito alle condizioni di 50°C. Nelle condizioni nominali di installazione e di esercizio, cs,i URapp,j oltre che dalle temperature di funzionamento, da fattori quali l’installazione, i collegacontabilizzazione = n i =1 tale fattore è funzione esclusivamente delle caratteristiche, della tipologia e della taglia del corpo scaldante. Purtroppo, n (UNI, , menti idraulici e la verniciatura. La norma UNI 10200 2013a) prescrive che UR edif come visto , raramente le condizioni di installazione e di esercizio del corpo scaldante risultano uguali a quelle nominali URcs,i,j Anche KQ,n nelle nel progetto dell’impianto di utilizzo campo, KQ,e, dipuò diffej =1 i =1 di contabilizzazione di prova, quindiil lavalore potenzadieffettiva emessaeffettive dal corpocondizioni scaldante dipende, oltre cheindalle temperature funzionamento, diretta sia obbligatorio stimare e indicare l’errore rire da quello stimato dal progettista del sistema di ripartizione dei costi (contabilizzainstallazione, i collegamenti idraulici e la verniciatura. UR e UR le unità di ripartizione conteggiate rispettivamente avendo indicato con app edif K nelle effettive condizioni di utilizzo in campo, K , può differire da quello stimato dal Anche il valore di di misura medio stagionale. Sempre per i contatori zione), sia per l’impossibilità di determinare con precisione iQ,efattori di correzione relativi Q,n app progettista del sistema di ripartizione dei costi (contabilizzazione), rminare con precisione i e n il numero di corpi scaldanti nel singolo appartamento e il numero totale di apparta con n cs di energia diretti, l’allegato MI–004 della Direttiva alle condizioni di installazione ed esercizio del corpo scaldante, siaappper l’assenza di cerfattori 2004/22/CE MID (Parlamento Europeo, 2004) e il tificazione dei terminali di emissione esistenti. certificazione dei terminali di emissione esistenti. 3. unicamente St ncertezzaa di contabilizzazione Dal momento che qui vengono presi in considerazione ripartitori sensore Dal momento che qui vengono presi in considerazione unicamente ripartitori a sensore multiplo, le problematiche DM 155/2013 (Ministro dello Sviluppo Economico, 2013) forniscono i valori di errore massimo ammesso multiplo, le problematiche relative al fattore di valutazione K T,n non sono approfondite. sono approfondite. relative al fattore di valutazione K T,n non La norma UNI 10200 (UNI, 2013a) prescrive che Per tenere conto degli effettidegli di installazione condizioni reali esercizio 8) si può riscrivere nella in verifica prima e periodica. Ad esempio, per un Per tenere conto effetti dinelle installazione nelledi condizioni reali di esercizio, l’equastimare e indicare Sempre per i contatori di energia diretti, forma: contatore caloree di classe 3 MID per uso resizione (8) si può riscrivere nella forma: Direttiva 2004/22/CE MID (Parlamento Europeo,di2004) il DM 155/2013 (Ministro dello Svilu forniscono i valori di errore massimo ammesso in verifica prima e periodica. Ad esempio, per u denziale l’errore massimo ammesso (uguale in n n http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 THCA THCA (uguale in verifica prima e periodic URcs,e K C ,e K Q ,e K T ,e d FC K C ,n FQ K Q ,n FT K T ,n d FC FQ FT URcs (9) (9) verifica prima e periodica in esercizio) vale: cs

app

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qp Tmin avendo indicato con F , F e F i fattori correttivi che tengono conto delle differenze (12) 4 0, 05 4 MPE3 avendo indicato con F C, F Q e CF T i QfattoriT correttivi che tengono conto delle differenze sistematiche tra le condizioni q T sistematiche tra le condizioni effettive di installazione ed esercizio e quelle nominali di effettive di installazione ed esercizio e quelle nominali di laboratorio. laboratorio. Infine, per determinare il consumo della j-esima unità abitativa si sommano le unità di ripartizione di ciascun suo i- dove qp e q, in dm3/h, sono la portata permanente dove qp e q, in dm3/h, sono la portata permanente (dato di targa del contatore) e quella istantanea URi: esimoInfine, corpo scaldante, per determinare il consumo della j-esima unità abitativa si sommano le unità di K, targa dellacontatore) e quella di istantanea T, in sono minima differenza temperatura misu misurata dal sensore di flusso e Tmin e(dato di ripartizione di ciascun suo i-esimo corpo scaldante, contatore) URi: fluido termovettore e quella istantanea misurata del tra mandata e ritorno. misurata dal sensore di I ripartitori non sono strumenti di misura MID, svolgendo nei fatti, nei confronti del singolo flusso e ∆Tpur ∆T, in K, sono la minima differenza min e n n ruolo di strumenti transattivi e premiandolo per i suoi comportamenti responsabili/virtuosi. L di temperatura misurabile (dato di targa del con(10) URapp,j = =URcs,i (10)(10) URapp,j URcs,i i =1 (UNI, 2013b) , pari a 3, 5, i =1 tatore) e quella istantanea misurata tra mandata valori della differenza di temperatura, rispettivamente maggiori di 40 °C, tra 40 e 15 °C, tra 15 e ritorno. metrologica prestazionale né per il ripartito evolontari conseguentemente la ripartizione dei relazione: consumi volontari viene effettuata sullaalcuna base prescrizione eione dei dei consumi viene effettuata sulla basebase della non esiste consumi volontari viene effettuata sulla della relazione: I ripartitoridinon sono strumenti misura MID, della relazione: installazione, ciascuna utenza. Ladiragione di questa lacu n connessa alla complessità della stima prestazionale delle unità di ripartizione, parte a pur svolgendo nei fatti, nei confronti delinsingolo n cs

URcs,i URcs,i app,j = n=i =1 i =1 app app app ncs , URedif ncs , URedif napp UR cs,i,j URcs,i,j j =1 i =1 j =1 i =1

URapp,j UR

consumatore, lo stesso ruolo di strumenti tran-

(11)(11) di misura/contabilizzazione (11) propri strumenti protagonisti della regolazione de sattivi e premiandolo per i suoi comportamenti contenimento/efficientamento energetico nazionale. responsabili/virtuosi. La norma UNI EN 834 Per poter stimare di misura di un singolo ripartitore è necessario fare (UNI, riferimento al 2013b) definisce l’errore massimo sul conteggio avendo indicato con UR conteggiate rispettivamente attraverso le leggi della propagazione delle incertezze (ISO, 2008), si ottiene: app e URedif le unità di ripartizione di ripartizione conteggiate rispettivamente ifRle unità app ripartizione conteggiate rispettivamente edif le unità di nelle condizioni nominali, pari a 3, 5, 8, 12% in funnell’appartamento eenell’edificio, con ndiCS appartamenti. e napp il numero di corpi scaldanti nel singolo scaldanti nel singolo appartamento il numero totale 2 2 2 rpi scaldanti nel singolo appartamento e il numero totale di appartamenti. i UR UR della+idifferenza F +i 2 diF temperatura, +i 2 F zione di=ivalori appartamento e il numero totale di appartamenti.

bilizzazione ntabilizzazione

a) prescrive cheche 013a) prescrive

CS,e

CS,n

avendo indicato con i(F C ), i(F Q ) e i(F T ) le incertezze relative estese dei fattori di valutazione F ne 25 e # dei ripartitori nelle condizioni nominali disiainstallazione e con i(URcs) obbligatorio sia obbligatorio

200 (UNI, 2013a) prescrive che

sia obbligatorio Sempre per i contatori di energia diretti, l -004 della CE MID (Parlamento Europeo, 2004) e il DM 155/2013 (Ministro dello Sviluppo Economico, 2013) di errore massimo ammesso in verifica primadie periodica. di rispettivamente maggiori 40 °C, traAd40esempio, e 15 °C,per un contatore le unitàdidicalore ripartizione per ciascuna unità abitativa e per ciascun edificio vengono valu(uguale in verifica prima e periodica in esercizio) vale:

tra 15 e 10 °C e tra 10 e 5 °C. D’altra parte, non esiste tate globalmente con la (11), il che determina una compensazione dei relativi errori sistealcuna prescrizione metrologica prestazionale né matici tanto più rilevante quanto più gli elementi scaldanti risultano simili per tipologia, qp Tmin 4 0,05 4 di MPE3 nelle per il ripartitore condizioni installazione, dimensioni, condizioni di installazione e di esercizio. (12) q T né per l’intero sistema di ripartizione di ciascuna Per tener conto di tali effetti sul risultato finale e prestazionale per l’intero edificio, è utenza. La ragione di questa lacuna normativa necessario determinare le correlazioni dei fattori FC, FQ e FT. In prima approssimazione 3 /h, sono la portata permanente (dato di targa del contatore) e quella istantanea del fluido termovettore connessa alla complessità della stima queste correlazioni possono essere valutate sulla base del numero di corpi scaldanti re di flusso è e inTmparte in e T , in K, sono la minima differenza di temperatura misurabile (dato di targa del prestazionale delle unità di ripartizione, in parte simili (per tipologia, installazione ed esercizio) rispetto al numero totale. A tale riguardo, istantanea misurata tra mandata e ritorno. no strumentialla di misura MID, pur svolgendo nei fatti, nei confronti del singolo consumatore, lo stesso volontarietà dell’adozione di tali sistemi fino è possibile considerare che: transattivi all’entrata e premiandolo per i suoi comportamenti responsabili/virtuosi. La norma UNI EN 834delle incertezze accidentali dei ripartitori sulla URapp si riduce al crescere in vigore del DLgs. 102/2014 che, come • il contributo , pari a 3, 5, 8, 12% in funzione di detto, ne impone l’obbligo rendendoli dei veri e del numero di corpi scaldanti installati in ciascuno appartamento; nza di temperatura, rispettivamente maggiori di 40 °C, tra 40 e 15 °C, tra 15 e 10 °C e tra 10 e 5°C. propri strumenti di misura/contabilizzazione pro• il contributo n esiste alcuna prescrizione metrologica prestazionale né per il ripartitore nelle condizioni didelle incertezze accidentali dei ripartitori sulla URedif può essere ritenuto tagonisti della regolazione del mercato e del con-lacuna normativa trascurabile nei grandi condomini con un elevato numero di appartamenti; di ciascuna utenza. La ragione di questa è in parte plessità dellatenimento/efficientamento stima prestazionale delle unità di energetico ripartizione, innazionale. parte a • gli effetti correlativi tra ripartitori all’interno degli stessi appartamenti possono contrirendendoli deiamplificare veri e Per poter stimare l’incertezza di misura di un buire ad le incertezze sistematiche; i di misura/contabilizzazione protagonisti della regolazione del mercato e del singolo ripartitore è necessario fare riferimento alla • gli effetti correlativi tra appartamento ed edificio possono contribuire a ridurre signifiientamento energetico nazionale. relazione da cui,ripartitore attraverso le leggifare della pro- alla relazione cativamente di misura di (9) un singolo è necessario riferimento (9) da cui,le incertezze di ripartizione, determinando incertezze complessive molto della propagazione delle incertezze (ISO, 2008),(ISO, si ottiene: pagazione delle incertezze 2008), si ottiene: inferiori rispetto a quelle del singolo corpo scaldante. Al fine di determinare quantitativamente questa incertezza gli Autori, in collaborai 2 URCS,e =i 2 URCS,n +i 2 FC +i 2 FQ +i 2 FT (13) (13) Tecnica Efficienza Energetica dell’ENEA Casaccia, stanno conducendo zione con l’Unità una specifica campagna di misura al variare delle condizioni operative e di installazione ) e i(F T) leindicato incertezzecon relative fattori di valutazione F nelle effettive condizioni on i(F C ), i(F Qavendo dei ripartitori. i(FCestese ), i(FQ)dei e i(F ) le incertezze T dei ripartitori nelle condizioni nominali e di esercizio delle unità con i(URcs) relative estese dei fattori di valutazione F nelle effettabilizzate, cioè fatturate, zato dai tive condizioni di installazione e con i(URcs) l’incer* Marco Dell’Isola, F. Arpino, L. Celenza e G. Ficco, DICEM (Dipartimento di Ingegneria rtitori. tezza relativa ripartitoriKnelle condizioni Civile e Meccanica Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale) ertezza globale del estesa ripartitore, i fattoridei di valutazione C e K Q rappresentano i contributi maggiori. dall'efficacia sensore/radiatore, che può esserePaolo molto Vigo, critico DICEM per o, K C dipende nominali e di dell'accoppiamento esercizio delle unità di ripartizione (Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica Università menti tubolari o con forme non convenzionali, e dal corretto posizionamento del sensore di contabilizzate, cioè fatturate, e avendo trascurato degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale), PALMER Scarl (Parco deve essere collocato in una posizione tale da consentire la misura della temperatura media del il contributo dell’incertezza dell’algoritmo utilizScientifico e Tecnologico del Lazio Meridionale, Ferentino – FR) enza tra temperatura puntualmente misurata e temperatura media del corpo scaldante). Q zato vista dai costruttori i sempre critica, la complessitàdei dei ripartitori. regimi e dei campi termofluidodinamici tipici di ciascun Nel bilancio di incertezza globale K Cdel possaripartivariare dal 3 al 5%. re; gli Autori stimano nde fortemente dalle effettive condizioni di installazione del radiatore. Pertanto, oltre alla incertezza tore, i fattori di valutazione KC e KQ rappresentano cazione del iradiatore, stimata tra e il (Beck et al., contributi maggiori. 998) è necessario prendere in considerazione le effettive condizioni operative. A tale riguardo gli Infatti, come detto, KC dipende dall’efficacia BIBLIOGRAFIA K Q tra 1 e il 18%. • Beck S.M.B., Grinsted S.C., Blakey S.G., Worden K. 2004. A novel design for panel radiators. Applied Thermal dell’accoppiamento sensore/radiatore, che può Engineering, 24(8-9), 1291-1300. essere molto critico per radiatori con elementi • Bach, H. 1983. Die Warmeabgabe von Raumheizkorpern bie extrem kleining Heizmittelstromen. HLH, 34(8), 336-337. tubolari o con forme non convenzionali, e dal • Bejan A. Kraus A.D. 2003. Heat transfer handbook. New Jersey and Canada: John Wiley & Sons, Inc. corretto posizionamento del sensore di tempe• Celenza, L., M. Dell’Isola, G. Ficco, B.I. Palella, and G. Riccio. 2015. Heat accounting in historical buildings. Energy ratura, che deve essere collocato in una posizione and Buildings, 95, 47-56. tale da consentire la misura della temperatura • ISO. 2008. Uncertainty of measurement – Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995). ISO/IEC Guide 98-3:2008. Geneva: International Standardization Organization. media del radiatore (coincidenza tra temperatura • Marchesi R., Farini C. 1994. Certificazione della potenza di una gamma di corpi scaldanti. La Termotecnica, 2. puntualmente misurata e temperatura media del • Marchesi R. 1998. La camera termostatica di riferimento europeo. La Termotecnica, 2, 75-89. corpo scaldante). Quest’ultima condizione è quasi http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 • Ministro dello Sviluppo Economico. 2013. Regolamento recante criteri per l’esecuzione dei controlli metrologici sempre critica, vista la complessità dei regimi e successivi sui contatori dell’acqua e sui contatori di calore, ai sensi del decreto legislativo 2 febbraio 2007, n. 22, dei campi termofluidodinamici tipici di ciascun attuativo della direttiva 2004/22/CE (MID). Decreto 30 ottobre 2013, n. 155. Gazzetta Ufficiale, Serie Generale n. 5 modello di radiatore; gli Autori stimano prudendell’8.1.2014 • Parlamento Europeo. 2004. Direttiva 2004/22/EU del Parlamento Europeo e del Consiglio del 31 marzo 2004 ugli zialmente che l’incertezza di KC possa variare dal strumenti di Misura (Direttiva MID). Gazzetta Ufficiale dell’Unione europea L 135/1 del 30.4.2004. 3 al 5%. • Peach S. 1972. Radiators and other convectors. J. Inst. Heating Ventil. Eng., 39(2), 239-253. Il fattore KQ, dipende fortemente dalle effettive • UNI. 1998. Ripartitori dei costi di riscaldamento per la determinazione del consumo dei radiatori – Apparecchiature condizioni di installazione del radiatore. Pertanto, basate sul principio di evaporazione, senza l ausilio di energia elettrica. Norma UNI EN 835. Milano: Ente Italiano di oltre alla incertezza dovuta alla certificazione del Normazione. radiatore, stimata tra l’1% e il 10%, per radiatori rea• UNI. 2013a. Impianti termici centralizzati di climatizzazione invernale e produzione di acqua calda sanitaria – Criteri di ripartizione delle spese di climatizzazione invernale ed acqua calda sanitaria. Norma UNI 10200: Milano: Ente lizzati negli anni ’80 (Beck et al., 2004; Marchesi, Italiano di Normazione 1998) è necessario prendere in considerazione le • UNI. 2013b. Ripartitori dei costi di riscaldamento per la determinazione del consumo dei radiatori – Apparecchiature effettive condizioni operative. A tale riguardo gli ad alimentazione elettrica. Norma UNI EN 834. Milano: Ente Italiano di Normazione. Autori stimano un’incertezza di KQ tra l’1 e il 18%. • UNI. 2015a. Radiatori e convettori – Parte 1: Specifiche tecniche e requisiti. Norma UNI EN 442-1. Milano: Milano: Per tutti questi motivi si ritiene che per un sinEnte Italiano di Normazione golo ripartitore l’incertezza estesa raramente risulti • UNI. 2015b. Radiatori e convettori – Parte 2: Metodi di prova e valutazione. Norma UNI EN 442-2. Milano: Ente Italiano di Normazione inferiore al 3,5% e che, nelle condizioni peggiori, • Ward BSc, I.C. 1991. Domestic radiators: performance at lower mass flow rates and lower temperature differentials possa anche attestarsi su valori di circa il 40%. than those specified in standard performance tests. Building Serv. Eng. Res. Technol., 12(3), 87-94. Quanto detto può non essere particolarmente significativo nella ripartizione dei consumi, in quanto

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#32

FlowGrid e AxiTop: quando l’eccellenza diventa perfezione

Con FlowGrid e AxiTop, ultime innovazioni sviluppate da ebmpapst, leader mondiale nella produzione di ventilatori e motori, la rumorosità nei settori della ventilazione e del condizionamento ora è solo un lontano ricordo. Grazie alla nuova FlowGrid, disegnata per ottimizzare il flusso dell’aria sul lato aspirazione dei ventilatori assiali o centrifughi, è possibile diminuire drasticamente il livello di pressione sonora e ridurne al minimo la componente tonale che rappresenta la parte del rumore percepita dall’orecchio umano come “disturbo”. Al massimo livello di efficienza, la rumorosità dovuta alla frequenza di passaggio pala può essere ridotta fino a 16 dB(A). Il diffusore AxiTop agisce invece sul lato mandata dei ventilatori assiali convertendo gran parte della pressione dinamica in pressione statica: questo consente un considerevole aumento dell’efficienza e un’ulteriore riduzione del livello sonoro. Per scoprire di più visita il nostro sito www.ebmpapst.com/flowgrid.

MANUTENZIONE IMPIANTI

Ispezione e monitoraggio degli impianti di refrigerazione e di condizionamento : opportunità e problemi applicativi

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A LEGISLAZIONE CHE DISCIPLINA la progettazione, la

costruzione e l’esercizio degli impianti tecnici negli edifici ha subito profonde evoluzioni a seguito dell’emanazione di alcune Direttive e Regolamenti europei, tra cui si segnalano in particolare la Direttiva 2009/28/CE (RES) sulle fonti rinnovabili, le Direttive 2009/125/CE (ERP) e 2010/30/ CE, rispettivamente sulla progettazione ecocompatibile e sull’etichettatura dei prodotti connessi con l’energia, la Direttiva 2010/31/CE (EPBD) sull’efficienza energetica degli edifici, la Direttiva 2012/27/ CE (EED) sull’efficienza negli usi finali dell’energia e, infine, il Regolamento 517/2014 del 16 aprile 2014 sui gas fluorurati (Regolamento F-gas).

#32

Tali documenti pongono l’accento su numerosi aspetti che interessano gli operatori del settore impiantistico, dalla marcatura e certificazione energetica dei prodotti alle metodologie di calcolo e certificazione energetica di edifici e impianti, alle verifiche in campo su specifici componenti o sugli impianti nel loro complesso. Proprio quest’ultimo punto sta introducendo importanti novità nella gestione degli impianti, soprattutto per quanto riguarda i settori della refrigerazione, del condizionamento dell’aria e delle pompe di calore. Nel caso degli impianti di riscaldamento, infatti, la prassi dell’ispezione e verifica in campo è ben consolidata da molti anni. Basti pensare ad attività

quali la verifica degli impianti termici a suo tempo introdotta dalla L. 10/91, la misurazione del rendimento dei generatori di calore richiesta annualmente al conduttore dell’impianto, il monitoraggio delle emissioni in atmosfera degli apparecchi a combustione prescritta dalla normativa sulla qualità dell’aria, il complesso degli adempimenti previsti dalla legislazione sulla prevenzione incendi e sugli apparecchi in pressione, tra i quali rientra la visita di collaudo da parte degli organismi di vigilanza competenti.

In relazione all’ispezione e alla verifica degli impianti di refrigerazione e di condizionamento dell’aria non esiste invece una prassi altrettanto codificata e consolidata, sia per gli aspetti legati alla sicurezza e all’impatto ambientale, sia per quelli relativi alle prestazioni energetiche. Tre le cause che stanno alla base di tale carenza vi sono certamente alcune difficoltà oggettive, quali la notevole diversificazione delle tipologie impiantistiche e dei componenti presenti nei grandi impianti centralizzati degli edifici non residenziali, quali uffici, centri commerciali, ospedali, impianti sportivi e locali di pubblico spettacolo, la compresenza di una pluralità di vettori energetici, ad esempio combustibili, energia elettrica e fluidi caldi e refrigerati, l’assenza di misuratori elettrici dedicati all’impianto di climatizzazione e così via.

Legislazione Europea

Legislazione Italiana

Note sulla Legislazione Italiana

Regolamento n. 517/2014 sui gas fluorurati a effetto serra (F-gas)

DPR 43/2012(al momento riferito alla precedente edizione del Regolamento F-gas, n. 842/2006)

Disciplina l’utilizzazione degli F-gas. Ha istituito il registro delle apparecchiature

DLgs. 192/2015 e s.m.i.

Recepisce la EPBD, con successive modifiche e integrazioni tra il 2006 e il 2010

L. 90/2013

È la legge di conversione, con modifiche, del DLgs. 63/2013 “Disposizioni urgenti per il recepimento della Direttiva 2010/31/CE”

D.P.R. 74/ 2013

Stabilisce i criteri generali in materia di esercizio, conduzione, controllo, manutenzione e ispezione degli impianti di climatizzazione invernale ed estiva

D.M. 10 febbraio 2014

Integra il D.P.R. 74/2013 con la pubblicazione dei modelli di libretto di impianto per la climatizzazione e modelli di rapporto di efficienza energetica

Direttive 2002/91/CE (EPBD) e 2010/31/CE (EPBD recast)

Tabella 1 – Riferimenti normativi

loro sostituzione con fluidi che abbiano un GWP, due articoli recita: Global Warming Potential, sempre più basso e un Art. 14 ODP, Ozone Depletion Potential, pari a zero. Nel Gli Stati membri adottano le misure necessarie transitorio, il regolamento prevede la messa in per prescrivere ispezioni periodiche delle parti accessiatto di una serie di procedure tese a minimizzare bili degli impianti utilizzati per il riscaldamento degli i rilasci in atmosfera in tutta la vita utile dell’imedifici dotati di caldaie aventi una potenza nomipianto, fino allo smaltimento finale. Per raggiunnale utile per il riscaldamento di ambienti superiore a Riferimenti normativi gere questo obiettivo il regolamento prevede: 20 kW, quali il generatore di calore, il sistema di conper la verifica degli • la formazione e l’accreditamento dei tecnici e trollo e la pompa o le pompe di circolazione. Tale impianti di refrigerazione delle imprese abilitati a operare sugli impianti ispezione include una valutazione del rendimento e di condizionamento di refrigerazione; della caldaia e del suo dimensionamento rispetto Nella Tabella 1 sono sintetizzati i • l’adozione di misure tecnico-operative per la al fabbisogno termico dell’edificio. La valutazione principali riferimenti normativi che prevenzione delle emissioni e il controllo delle del dimensionamento della caldaia non dev’essere riguardano le attività di ispezione e eventuali perdite; ripetuta se nel frattempo non sono state apportate verifica dei sistemi di refrigerazione/ • l’istituzione e la tenuta di registri in cui sono modifiche all’impianto di riscaldamento in questione pompe di calore e di condizionaspecificate le informazioni rilevanti sull’instalo con riguardo al fabbisogno termico dell’edificio. mento dell’aria, che scaturiscono lazione e sull’esercizio delle apparecchiature di Art. 15 essenzialmente da due fonti norproduzione del freddo e delle pompe di calore. Gli Stati membri stabiliscono le misure necessamative europee: il Regolamento Tra le principali novità introdotte dalla EPBD vi rie affinché le parti accessibili degli impianti di conF-gas e la EPBD. http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 è l’ispezione degli impianti di riscaldamento (art. dizionamento d’aria la cui potenza nominale utile Il Regolamento 517/2014 disci14) e di condizionamento dell’aria (art. 15): si tratta è superiore a 12 kW siano periodicamente ispezioplina l’uso dei gas fluorurati a effetto quindi di una ulteriore disposizione che prevede nate. L’ispezione comprende una valutazione dell’effiserra, gli F-gas. L’obiettivo europeo la necessità di ispezionare e verificare gli impianti. cienza dell’impianto di condizionamento d’aria e del è quello di arrivare a una progresIn particolare, il testo del comma 1 di ciascuno dei suo dimensionamento rispetto al fabbisogno di rinsiva eliminazione degli F-gas e alla frescamento dell’edificio. La valutazione del dimensionamento non dev’essere ripetuta se nel frattempo non sono state apportate modifiche a tale impianto di condizionamento d’aria o con riguardo al fabbisogno di rinfrescamento dell’edificio. INSPECTION AND MONITORING OF REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING SYSTEMS: OPPORTUNITIES AND APPLICATION PROBLEMS Dal confronto fra i due testi emerge come The adoption in Italy of the F-gas regulation and of the EPBD has introduced new requirements for the operation il legislatore europeo abbia voluto affrontare il of technical systems, imposing the compulsory inspection for the prevention of the accidental release of refrigetema delle ispezioni in modo analogo per le due rant fluids and the assessment of equipment energy performance. These laws particularly concern the operation tipologie di impianti, pur con alcune importanti and maintenance of refrigeration equipment, heat pumps and air conditioning systems for which specific operadifferenze: tive tools have been developed. Such norms are certainly an important first step towards the achievement of the energy consumption and greenhouse gas emission reduction targets foreseen by Europe’s 2020 Strategy. For the • L’ispezione è riferita alle parti accessibili complete accomplishment of these goals it is however desirable the adoption of new and more comprehensive dell’impianto. Nel caso del riscaldamento sono methods for instrumental verification of system energy consumption, aimed at identifying the energy conseresplicitamente indicati i componenti di magvation opportunities by comparison with suitable benchmarks, starting from the results provided by the recent giore rilevanza energetica, quali il generatore di European projects Harmonac and iSERVcmb. calore, le regolazioni e i sistemi di pompaggio, mentre nel caso del condizionamento estivo, Keywords: Maintenance, Inspection, F-gas, Energy efficiency, Refrigeration, Heat Pumps, Air conditioning data la maggiore complessità e variabilità delle tipologie, l’articolo non dà indicazioni precise.

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• Valutazione dell’efficienza energetica. Nel caso del riscaldamento viene detto in modo chiaro che la verifica deve riguardare il rendimento del generatore, operazione facile da eseguire e basata su norme tecniche precise. Nel caso del condizionamento estivo la richiesta è più vaga: non è scontato infatti cosa si debba intendere per “efficienza dell’impianto di condizionamento”. Se, come probabile, l’intenzione è

quella di verificare i parametri di prestazione del gruppo di refrigerazione (nella presunzione, tutta da dimostrare, che questo sia responsabile della quota principale di consumo di energia primaria), resta aperto il problema di definire quale parametro di efficienza utilizzare e come misurarlo (in che condizioni operative, con quali strumenti). • Valutazione del dimensionamento. Anche in questo caso la differenza fra caso invernale

e caso estivo è considerevole. Nel caso invernale sono disponibili sia norme tecniche e precisi riferimenti legislativi per il calcolo del carico termico di progetto, sia una consolidata procedura tecnico-amministrativa per la documentazione dei calcoli progettuali, la ben nota “Relazione di Legge 10/91”. Nulla di confrontabile esiste per il caso estivo: il calcolo di dimensionamento può essere Tabella 2 – Libretto di impianto per la climatizzazione svolto con diversi metodi di letteratura, peraltro non tradotti in 1.1 tipologia dell’intervento norme tecniche ufficiali, con dati 1.2 ubicazione e destinazione dell’edificio 1.3 impianto termico destinato a soddisfare i seguenti servizi di progetto ipotizzati, almeno par1. SCHEDA IDENTIFICATIVA DELL’IMPIANTO 1.4 tipologia del fluido vettore zialmente, a discrezione del proget1.5 individuazione della tipologia dei generatori tista o committente e in assenza 1.6 responsabile dell’impianto di una documentazione ufficiale 2.1 contenuto d’acqua dell’impianto di climatizzazione 2.2 durezza totale dell’acqua depositata. 2.3 trattamento dell’acqua dell’impianto Il recepimento in Italia degli artidi climatizzazione (rif. uni 8065) 2. TRATTAMENTO ACQUA coli 14 e 15 della EPBD è avvenuto, 2.4 trattamento dell’acqua calda sanitaria (rif. uni 8065) 2.5 trattamento dell’acqua di raffreddamento di fatto, solo nel 2014, con la pubdell’impianto di climatizzazione estiva blicazione dei nuovi modelli per il 3. NOMINA DEL TERZO RESPONSABILE DELL’IMPIANTO TERMICO libretto dell’impianto di climatizza4.1 gruppi termici o caldaie zione e per il rapporto di controllo 4.2 bruciatori (se non incorporati nel gruppo termico) dell’efficienza energetica. Il libretto 4.3 recuperatori/condensatori lato fumi (se non incorporati nel gruppo termico) di impianto per la climatizzazione 4.4 macchine frigorifere/pompe di calore 4. GENERATORI (Allegato I del D.M. 10 febbraio 2014) si 4.5 scambiatori di calore della sottostazione di articola in 14 schede, alcune delle quali teleriscaldamento/teleraffrescamento 4.6 cogeneratori/trigeneratori suddivise in sezioni, come riportato 4.7 campi solari termici in Tabella 2. Il rapporto di controllo di 4.8 altri generatori efficienza energetica può riguardare 5.1 regolazione primaria (situazione alla prima installazione Gruppi termici (Allegato II) Gruppi o alla ristrutturazione dell’impianto termico) 5.2 regolazione del singolo ambiente di zona 5. SISTEMI DI REGOLAZIONE E CONTABILIZZAZIONE frigoriferi (Allegato III), Scambiatori 5.3 sistemi telematici di telelettura e telegestione (Allegato IV) e Cogeneratori (Allegato 5.4 contabilizzazione V). Per quanto riguarda i Gruppi fri6.1 tipo di distribuzione goriferi, il rapporto deve contenere 6.2 coibentazione rete di distribuzione 6. SISTEMI DI DISTRIBUZIONE 6.3 vasi di espansione informazioni relative a: 6.4 pompe di circolazione (se non incorporate nel generatore) • dati identificativi dell’impianto; 7. SISTEMA DI EMISSIONE • documentazione tecnica a corredo; 8. SISTEMA DI ACCUMULO • trattamento dell’acqua; http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 9.1 torri evaporative • controllo dell’impianto: esami visivi 9.2 raffreddatori di liquido (a circuito chiuso) su idoneità e ventilazione del locale, 9.3 scambiatori di calore intermedi (per acqua di superficie o di falda) 9. ALTRI COMPONENTI DELL’IMPIANTO linee elettriche e coibentazioni; 9.4 circuiti interrati a condensazione/espansione diretta • controllo e verifica energetica del 9.5 unità di trattamento aria gruppo frigorifero: potenza ter9.6 recuperatori di calore (aria ambiente) mica/frigorifera, assenza di per10. IMPIANTO DI VENTILAZIONE MECCANICA CONTROLLATA dite di refrigerante, presenza di 11.1 gruppi termici apparecchiatura automatica per 11.2 macchine frigo/pompe di calore 11. RISULTATI DELLA PRIMA VERIFICA EFFETTUATA 11.3 scambiatori di calore della sottostazione DALL’INSTALLATORE E DELLE VERIFICHE PERIODICHE la rilevazione diretta/indiretta di di teleriscaldamento/teleraffrescamento SUCCESSIVE EFFETTUATE DAL MANUTENTORE fughe, stato degli scambiatori di 11.4 cogeneratori/trigeneratori calore, parametri operativi della 12. INTERVENTI DI CONTROLLO DELL’EFFICIENZA ENERGETICA occorre allegare i rapporti di intervento e misura macchina (temperature del fluido il tecnico incaricato dall’ente competente di effettuare le ispezioni 13. RISULTATI DELLE ISPEZIONI PERIODICHE frigorigeno ai capisaldi del ciclo e deve rilasciare al responsabile dell’impianto un rapporto di EFFETTUATE A CURA DELL’ENTE COMPETENTE prova che deve essere conservato in allegato al libretto temperature del fluido secondario); • check-list di quegli interventi, dei 14.1 consumo di combustibile 14.2 consumo di energia elettrica quali va anche valutata la conve14.3 consumo di acqua di reintegro nel 14. REGISTRAZIONE DEI CONSUMI NEI VARI ESERCIZI nienza economica, che, qualora circuito dell’impianto termico 14.4 consumo di prodotti chimici per il trattamento fossero applicabili all’impianto, acqua del circuito dell’impianto termico potrebbero comportare un

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ESEMPIO APPLICATIVO

Nell’ambito del progetto iSERV sono stati analizzati i consumi elettrici di dieci grandi magazzini della GDO (Grande Distribuzione Organizzata) in Italia. I supermercati in oggetto sono della stessa società e mostrano in maniera significativa le principali barriere al calcolo dei benchmark, nonché i risultati di risparmio energetico conseguibili, attraverso la misura dei consumi su base storica e disaggregata. Gli edifici analizzati hanno una superficie compresa tra 5000 e 13000 metri quadri, come mostrato in Tabella 3, nella quale sono anche indicati i consumi elettrici specifici per i diversi carichi elettrici. I dati mostrano una sostanziale omogeneità del consumo elettrico totale, mentre la variabilità è elevata per alcuni consumi, tra gli altri quelli relativi agli impianti HVAC. Ciò mostra che una stima dei consumi degli impianti di condizionamento non può essere basata solo sui metri quadri. A parità di ore di apertura del supermercato, gli altri fattori che tipicamente influenzano i consumi sono, nell’ordine: l’occupazione, i carichi interni e le condizioni climatiche. Utilizzando i dati mensili è stato testato un modello semplice di regressione lineare multipla che permette l’utilizzo di dati mensili, disaggregati per utenza, nella tipica forma: E(Y|X) = α + β1X1 + β2X2 + […] + βnXn Nel caso in esame E rappresenta il consumo degli impianti HVAC, mentre le X, da 1 a n, rappresentano:

• la superficie di vendita; • la temperatura media mensile esterna; • le ore lavorative mensili; • i carichi interni elettrici mensili. Per i risultati specifici dell’analisi si rimanda a (Masoero et al., 2014); qui si evidenzia che tale analisi permette di definire, su un parco omogeneo, modelli di consumo con una buona rispondenza ai consumi effettivamente misurati: nell’esempio di Figura 1, lo scarto è inferiore al 25%. I risultati di (Masoero et al., 2014) sono basati su edifici decisamente omogenei, gestiti da un unico committente con contratti di manutenzione pluriennali affidati a diversi soggetti sul territorio nazionale. Il controllo esercitato dalla committenza conduce a un campione con prestazioni sostanzialmente omogenee. Qualora si volesse ampliare l’analisi a soggetti diversi, sempre nello stesso ambito di attività, le variazioni sarebbero sicuramente superiori, inducendo a utilizzare metodi di analisi statistica dei dati sperimentali più complessi e dettagliati. Qualsiasi metodo di simulazione e/o calcolo dei benchmark, tuttavia, non può prescindere dalla verifica e dalla individuazione delle inefficienze di gestione che spesso si riscontrano in tali impianti. Il monitoraggio dei diversi carichi con frequenza oraria, o sub oraria, permette di eliminare o almeno attenuare queste inefficienze (Knight e Masoero, 2011; Toniolo et al., 2013; Masoero et al., 2014).

Figura 1 – Confronto tra consumo reale e simulato di un sito Superficie Refrigerazione Refrigerazione Impianto Altri Codice Zona carichi Totale alimentare di vendita Illuminazione alimentare HVAC elettrici edificio climatica (-20 °C) (m2) (4 °C) A

Teramo

8877

69,8

47,3

12,2

81,3

279,5

490,1

Monza

7250

N/A

86,9

41,8

100,3

460,3

689,3

Pavia

12576

172,4

N/A

35,1

17,7

218,7

443,8

Udine

7000

38,7

51,1

16,4

45,1

348,8

500,0

Cesena

13000

54,2

57,8

46,2

55,7

195,3

409,2

Milano

5403

123,2

93,5

57,2

97,8

458,5

830,2

Pescara

8123

72,2

52,8

18,4

37,5

352,4

533,2

Chieti

5900

72,7

16,8

35,5

17,5

414,6

557,0

Bergamo

13400

N/A

55,6

19,9

62,9

399,3

537,7

Media

9058,8

86,2

57,7

31,4

57,3

347,5

554,5

Deviazione standard

3132,7

46,1

23,9

15,5

31,2

97,9

130,1

Tabella 3 – Consumo specifico annuo dei differenti carichi elettrici, in kWh/m2

#32

europei, per una superficie di oltre delle ECO, come sarà illustrato nel seguito, a par1,5 milioni di metri quadri, serviti da tire dall’elaborazione dei dati di consumo misuoltre 2800 impianti; i dati di conrati e dal loro confronto con opportuni dati di sumo sono stati rilevati da 2200 riferimento, o benchmark [2], (Knight et al., 2013). misuratori presenti nei suddetti L’uso di benchmark nella valutazione delle preedifici; stazioni energetiche di sistemi edificio-impianto • i risparmi di energia elettrica otteè in uso da molti anni e tale approccio è ribadito nuti per il complesso degli impianti dalla EPBD Recast, sia con l’adozione di metodi di monitorati è pari al 9%; il valore calcolo armonizzati per la previsione delle presale al 18% per il sottoinsieme degli stazioni energetiche, sia attraverso la prescrizione impianti che sono stati monitorati di requisiti impiantistici finalizzati all’efficienza e per periodi superiori a un anno, riguardanti le prestazioni minime, il dimensionacon punte individuali fino al 33%; mento, l’installazione, la taratura e la regolazione • sono stati pubblicati i benchmark di degli impianti. Tuttavia, per la grande varietà di potenza ed energia per le principali tipologie impiantistiche e di condizioni d’uso esitipologie di componenti impianstenti nel terziario, la disponibilità di benchmark tistici (generatori di calore, gruppi affidabili è tuttora limitata. Fra gli obiettivi princifrigoriferi, pompe di calore, unità pali del progetto iSERVcmb è stato dunque posto di trattamento aria, gruppi di pomil superamento di tale limite. paggio, sistemi di dissipazione del L’approccio seguito è stato quello di determicalore, recuperatori di calore, terminare i benchmark a partire da dati misurati di conIspezione, monitoraggio nali, sistemi monoblocco) e per 65 sumo, riferiti a fattori oggettivi quali la superficie e benchmark diverse tipologie di attività/desticalpestabile dell’edificio, la sua destinazione d’uso Ritornando all’art. 15 della EPBD, si sottolinea infine nazioni d’uso degli spazi; e la tipologia dell’impianto. I benchmark possono il contenuto dell’ultimo capoverso del comma 1: • estrapolando i risultati del progetto essere riferiti sia ai dati di progetto, ad esempio Gli Stati membri possono ridurre la frequenza di all’Europa nel suo complesso, si è alle potenze installate, sia ai dati di consumo. A tali ispezioni o alleggerirle, secondo il caso, in presenza stimato un potenziale di riduzione partire dai dati di benchmark, si può pensare di di un sistema di monitoraggio e controllo elettronico. dei consumi elettrici complessivo definire range di prestazione cui associare un giuQuesta disposizione è stata introdotta all’atto compreso fra lo 0,3% e il 5% dei dizio qualitativo sulla prestazione, Elevata, Media, della revisione della EPBD sulla base dei risultati del consumi all’anno 2010. Bassa. L’obiettivo finale potrebbe essere utilizzare progetto di ricerca HARMONAC, finanziato nel trienquesto insieme di dati di riferimento per la defininio 2007-2010 dal programma Intelligent Energy for zione di obiettivi di legge, rispetto ai quali confronEurope, cui il Politecnico di Torino ha partecipato Conclusioni tare la prestazione effettiva misurata in accordo [1], (Knight e Masoero, 2011; Toniolo et al., 2013). In Il recepimento in Italia del regocon la prescrizione della EPBD Recast, laddove si estrema sintesi, il progetto ha dimostrato, attralamento F-gas e della EPBD ha intropropone di premiare la presenza di sistemi autoverso numerosi casi di studio, come la sola ispedotto importanti novità nella prassi matici per la supervisione degli impianti e la rilezione non possa condurre a conclusioni certe ai di conduzione degli impianti di refrivazione dei consumi. fini dell’identificazione di opportunità di risparmio gerazione e condizionamento dell’aA conclusione del progetto triennale iSERVcmb energetico, ECO (Energy Conservation Opportunity): ria, imponendo per la prima volta si possono elencare i seguenti principali risultati: risulta infatti necessario realizzare una campagna l’obbligo di verifiche sistematiche sia • è stato sviluppato e testato un modulo SW che di acquisizione e analisi di dati di consumo, misurati per i rilasci accidentali di fluidi refripermette di inserire ed elaborare i dati disagcon adeguato livello di disaggregazione e dettaglio geranti, sia per l’efficienza di gruppi gregati di consumo rilevati per uno specifico temporale. Successivamente alla pubblicazione frigoriferi e pompe di calore. Queste http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 impianto, fino alla definizione dei benchmark della EPBD Recast, un nuovo progetto di ricerca disposizioni costituiscono certamente applicabili; europeo, iSERVcmb, ha ulteriormente sviluppato un primo passo verso la piena attua• sono stati esaminati 330 edifici situati in 20 Paesi gli strumenti per l’individuazione e la valutazione zione della EPBD. Appare comunque auspicabile che si definiscano e si consolidino nuove metodologie di analisi sistematica dei consumi complessivi degli impianti di condiBIBLIOGRAFIA • Knight I., Masoero M. 2011. Inspection of air-conditioning systems. Results of the IEE HARMONAC project. REHVA Journal, 48(2), zionamento, con l’obiettivo di iden40-46. tificare le ECO attraverso il confronto • Knight I., Toniolo J., Konidari A., Masoero M. 2013. Benchmarking HVAC System Energy Use. Proceedings International REHVA con opportuni dati di benchmark, a Conference Clima 2013, Praga. partire dai risultati dei recenti pro• Masoero M., Silvi C., Toniolo J. 2014. Assessing the energy performance in the tertiary building sector. On-site monitoring of getti di ricerca europei Harmonac large-scale retail chain. Proceedings IEECB’14. Frankfurt. e iSERVcmb. • Toniolo J., Silvi C., Masoero M. 2013. Energy savings in HVAC systems by continuous monitoring. Results of a long term monitoring campaign on buildings. Proceedings ICREPQ 2013, Bilbao. miglioramento delle sue prestazioni energetiche: possono riguardare, ad esempio, la regolazione della macchina e la coibentazione delle reti di distribuzione del fluido secondario (acqua/aria). La scelta del legislatore nazionale è stata dunque quella di riferire il controllo di efficienza energetica ai sottosistemi di produzione dei fluidi termovettori (acqua calda/refrigerata), integrando nell’attività ispettiva la verifica di alcuni aspetti funzionali, fra cui quelli più rilevanti per la sicurezza di esercizio e la prevenzione delle fughe di fluidi refrigeranti (previste, queste ultime, anche dalla regolamentazione F-gas); si giunge infine a raccomandare o a prescrivere una serie di interventi migliorativi, tratti da un elenco predefinito. Si tratta certamente di un primo importante passo nella direzione tracciata dalla EPBD, cui si auspica possano seguire nel futuro ulteriori e più incisive azioni.

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WEBGRAFIA

[1] http://www.cf.ac.uk/archi/harmonac/ [2] http://www.iservcmb.info/

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* Marco Masoero, Chiara Silvi e Jacopo Toniolo, Politecnico di Torino

Recupero di calore idronico

Sistema idronico di recupero di calore in ospedale

Il caso di studio dell’ospedale “Swedish Issaquah” di Seattle dimostra come un sistema di recupero di calore idronico con batterie di recupero nell’aria d’estrazione offra risparmi energetici notevoli in confronto a quelli ottenibili con una caldaia convenzionale di Jeremy McClanathan*

L’

OSPEDALE SWEDISH ISSAQUAH**, un complesso di 32 500 m2 situato a Issaquah, in prossimità di Seattle, stato di Washington, USA, utilizza un sistema di recupero di calore “idronico” che consente un risparmio energetico del 50% rispetto ai consumi della media degli ospedali della zona Pacifico-Nord-Ovest.

#32

Dopo la pubblicazione nel giugno 2013 di un articolo dello stesso autore su questo ospedale, diversi lettori hanno chiesto di approfondire il tema generale dell’utilizzo del calore recuperato dall’aria di espulsione negli ospedali e, più in particolare, di fare un confronto tra il recupero diretto aria-aria (espulsione-immissione) e un eventuale

sistema di recupero di calore dall’aria di espulsione con l’intervento di un circuito idronico nel quale fosse previsto l’impiego di un chiller del tipo a recupero di calore. Il presente articolo cerca di rispondere alle molte richieste di descrivere

percentuali mostrate possono variare secondo il tipo di impianto, il clima ed il funzionamento del complesso. Per quanto riguarda [l’influenza che esercita] il tipo d’impianto e il clima, lo stesso modello enerPostriscaldamento e getico mostra che se per questo edificio le UTA perdite d’involucro fossero state inserite in un impianto di fornitura al (riscaldamento Tutto il resto 100% di aria esterna con un 50% effettivo di recuterminali ad dell’energia aria), 38% pero di calore aria-aria, l’ammontare di energia dell’edificio, 60% termica richiesta dalle batterie di riscaldamento dell’UTA centrale sarebbe all’incirca raddoppiato Figura 1 – Consumo raggiungendo il 4%. Inoltre, per dare un’idea di di energia dell’edificio quanto questo dato possa variare secondo il clima e il tipo d’impianto, abbiamo cambiato il dato climatico del file originale con quello di Chicago immettendo sempre nel modello il 100% di aria i vantaggi del recupero idronico e funzionano con il 100% di aria esterna utilizzando esterna con il 50% di effettivo recupero sull’aria ed suggerire nello stesso tempo degli il sistema di recupero aria-aria. Questi sistemi, che utilizzando sia un sistema a VAV che uno a volume accorgimenti da usare nella progetsi realizzano in diversi modi, estraggono il calore costante: la massima variazione percentuale di tazione di sistemi del genere. dall’aria di espulsione riducendo in tal modo la energia assorbita per il sistema di ventilazione Precisiamo che il recupero idronico domanda di calore alle batterie dell’UTA centrale, è risultata dell’8% per tutti gli scenari adottati. di calore trattato in questo articolo, si ma sistemi siffatti possono recuperare calore solo La domanda di calore risulta molto maggiore riferisce espressamente a interventi quando la ventilazione è attiva; per il resto dell’anno per il riscaldamento zonale che per l’UTA centrale sui sistemi idrici operativi dell’intero purtroppo rimane ancora nel sistema di espuled il motivo di ciò è comune a tutti gli ospedali. edificio quali gli impianti dell’acqua sione tanta energia che potrebbe invece essere In questi edifici, infatti, la richiesta per la ventiladi raffreddamento e riscaldamento, recuperata. zione minima impone portate d’aria maggiori di da non confondersi quindi con l’eA questo scopo, analogamente a quanto prequanto siano richieste per i carichi di raffreddaventuale anello idronico a circuito visto nel progetto dell’Ospedale Swedish, si può mento dell’ambiente. Per evitare di surraffreddare chiuso che viene utilizzato nei sistemi prevedere di posizionare nella corrente dell’aria gli spazi però, è necessario postriscaldare l’aria di recupero aria-aria. di espulsione le batterie dell’acqua refrigerata di localmente attraverso le batterie di zona. Questo La domanda di calore in un ospeun chiller a recupero di calore per usare poi il suo postriscaldamento è del tipo 24/7 [cioè richiesto dale può essere raggruppata in tre calore di rigetto come sorgente supplementare 24 ore al giorno per 7 giorni] e diventa perciò la categorie principali: riscaldamento per l’impianto acqua-calda. Questo calore supdomanda maggiore di energia nella maggior parte per la ventilazione centrale o geneplementare così prodotto può essere utilizzato degli ospedali. Questi il motivi [mancanza di venrale dell’ambiente, quello per comper soddisfare la domanda delle batterie di zona tilazione centrale e domanda zonale] rendono pensare le perdite dell’involucro e [postriscaldamento]. Il grafico a torta della Figura necessario un sistema idronico di recupero energia; infine il postriscaldamento di zona 1 mostra il rapporto percentuale dell’energia ternegli impianti con postriscaldamento esso permetche diventa necessario quando è mica annuale consumata nell’ospedale Swedish terà di soddisfare la domanda di energia di zona. http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 richiesta la portata minima d’aria. Issaquah dalla UTA centrale e da quella a livello Operativamente, a soddisfare la zonale il cui impianto consiste in un sistema a VAV Vantaggi del recupero domanda della ventilazione cencon UTA di ricircolo e postriscaldamento. di calore idronico trale sono preposte e utilizzate le Nel nostro impianto, i dati di progetto furono Il recupero idronico sfrutta il calore generato batterie dell’Unità di Trattamento calcolati con l’uso di un modello energetico, ma dai carichi interni e per mezzo di un chiller a recuAria (UTA) centrale, mentre a livello i trend [ottenuti con le rilevazioni] di due anni di pero di calore cede l’energia recuperata al sistema di zona le batterie periferiche comfunzionamento mostrano una coincidenza molto di riscaldamento dell’acqua che può esee utilizpensano sia le perdite dell’involucro soddisfacente. Come si può osservare nel grazata in qualsiasi modo. La Figura 2 è un grafico sia, come detto, servono al postrifico, la maggior parte della domanda di calore a dispersione che mostra la domanda annuale scaldamento zonale. dell’edificio è soddisfatta dalle batterie termioraria di acqua nell’edificio distinta per riscaldaIn genere, molti ospedali nali, anche se [bisogna tener presente che] le mento, acqua refrigerata e acqua sanitaria [DHW = ACS]. L’acqua per il riscaldamento è mostrata in arancione, in rosso l’ACS, in viola l’acqua refrigerata; in blu è indicato l’ammontare dell’energia che si renderebbe disponibile nell’impianto dell’acqua refrigerata se le batterie di raffreddaHYDRONIC HEAT RECOVERY IN HEALTH CARE Swedish Issaquah, a 350,000 ft2 (32 500 m2) hospital located in Issaquah, Wash., uses a hydronic heat recovery mento del chiller a recupero fossero impiegate per system to achieve a 50% energy savings compared to an average hospital in the Pacific Northwest. After I wrote recuperare calore dall’aria esausta e di ricambio. an article (June 2013 ASHRAE Journal) about the hospital last year, readers asked about using exhaust air for heat I dati della Figura 2 mostrano che c’è abbastanza recovery in hospitals, and about comparing exhaust air for direct air-to-air heat recovery versus chilled water to calore proveniente dai carichi interni dell’edificio recover heat from the exhaust air for use in a hydronic heat recovery system using a heat recovery chiller. da soddisfare la richiesta di riscaldamento per la maggior parte dell’anno. Ciò è abbastanza vero Keywords: hydronic heat recovery system, heat recovery chiller, hospital, swedish issaquah hospital per molti progetti sanitari e per questa ragione Riscaldamento per la ventilazione generale (riscaldamento UTA centrale), 2%

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#32

un sistema di recupero idronico di calore può ritenersi una soluzione ideale.

Descrizioni di base Il sistema di recupero di calore idronico all’ospedale Swedish comprende un chiller a recupero calore da 1 055 kW, tre chiller da 1 830 kW raffreddati ad acqua, sei caldaie da 3 000 MBH (circa 700 kW), batterie dell’acqua fredda in tutti i maggiori flussi d’aria d’estrazione e una sequenza di controllo che permette alle batterie di acqua fredda dell’UTA centrale di recuperare il calore che sarebbe normalmente ridotto nel funzionamento in modo economizzatore. La Figura 3 dà lo schema generale dell’impianto.

acqua raffreddata Energia disponibile acqua calda, acqua riscaldamento + ACS

900 800 Carico (Ton; 1 Ton = 3,49 kW circa)

Tra i particolari progettuali da tener presente quando si progetta un impianto di recupero idronico vi sono le risorse di energia disponibili, il dimensionamento del chiller per il recupero di calore idronico e le altre apparecchiature di riscaldamento e raffreddamento dell’edificio, nonché le temperature di progetto e di risettaggio. Qui di seguito diamo alcuni esempi di come questi aspetti siano stati presi in esame nell’ospedale in questione e quanto si siano dimostrati efficaci in quell’applicazione.

10800 9 600

700

8 400

600

7 200

500

6 000

400

4 800

300

3 600

200

2 400

100

1 200

Carico (MBH, MegaBtuHour)

Considerazioni progettuali

La linea indica l’ammontare di energia (oraria) disponibile per recupero di calore nell’anello dell’acqua raffreddata quando sono in funzione aria di estrazione e aria di reintegro

Figura 2 – Carichi orari idronici dell’edificio

Figura 3 – Impianto recupero di calore Batterie recupero calore nei sistemi estrazione aria (usate solo quando è richiesto calore supplementare) Batterie acqua refrigerata nell’UTA

Sorgenti di energia Il chiller a recupero di calore è ovviamente Ritorno acqua controllato dalla domanda di calore nell’impianto refrigerata, 14,5 °C Carichi raffreddamento di acqua calda. In pratica, rigetta tutto il calore di processo INV Pompa acqua Valvola di by-pass chiller che riesce a produrre nel circuito dell’acqua di refrigerata a Mandata acqua refrigerata, 5,2 °C riscaldamento estraendo l’energia che gli occorre volume variabile da diverse fonti ed essenzialmente dal circuito dell’acqua refrigerata. La sua prima fonte di energia si trova nel circuito dell’acqua refrigerata ed è quella ceduta dai carichi di processo quali, ad esempio i ventilconvettori che servono le cabine elettriche e le camere IDF, le apparecchiature medichehttp://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 3 Chiller Mandata acqua raffreddate ad acqua come gli scanner delle (solitamente) Refrigerata, 9 °C Chiller a recupero acqua di calore, 300 Ton TAC e le macchine per la risonanza magnetica. refrigerata a (1 055 kW), due vite, velocità Questi carichi, essendo presenti tutto l’anno, compressori a vite EVAPORATORE variabile, servono come carico di base per il chiller di 1 850 kW CONDENSATORE ricupero calore. Capacità termica condensatore Nei periodi in cui la temperatura esterna è 4 520 MBH (circa 1 300 kW) Pompa (normale) abbastanza calda, la seconda sorgente di energia deriva dalle batterie di raffreddamento dell’UTA Mandata acqua dalle caldaie, 65 °C 6 Caldaie a centrale che devono fornire aria alla tempera(49 °C in condizioni normali) condensazione tura di set-point. (solitamente) da Pompe acqua 3 000 MBH (circa 870 kW) Quando il raffreddamento dell’UTA non è riscaldamento a volume variabile richiesto, una terza sorgente di energia è costituita da batterie di recupero che vengono posiMandata Ritorno acqua calda INF acqua riscaldamento, 38 °C zionate nell’aria di espulsione. Queste batterie riscaldamento, Batterie di sono normali batterie di acqua refrigerata [del 49 °C riscaldamento nell’UTA chiller di recupero] poste nelle correnti di aria di espulsione che raffreddano l’aria estratta al fine di provvedere il carico necessario al chiller di recuBatterie di riscaldamento nelle unità terminali pero calore. Esse vengono usate solo quando la

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domanda di riscaldamento supera la pura domanda di raffreddamento dell’edificio. Quando la domanda di riscaldamento supera il carico di raffreddamento e tutte le batterie di recupero nell’aria di espulsione sono completamente aperte, l’ultima fonte di energia che potrà essere utilizzata dal chiller sarà l’energia disponibile dall’aria di espulsione delle UTA che stanno funzionando in modo economizzatore. Se le UTA operano nel modo economizzatore il sistema di controllo DDC calcolerà la temperatura appropriata per la miscela dell’aria in modo che la batteria raffreddante dell’UTA soddisfi il la domanda del sistema di acqua calda. Allora il funzionamento economizzatore sarà eliminato, l’UTA miscelerà l’aria di ritorno con quella di mandata per raggiungere la temperatura calcolata della miscela, e la batteria di raffreddamento dell’UTA sarà utilizzata per estrarre l’ammontare di energia necessaria perché il chiller di recupero calore soddisfi la domanda di riscaldamento.

Dimensionamento delle apparecchiature La scelta della grandezza del chiller per il recupero di calore, anziché essere fatta, come naturale, per soddisfare le condizioni di progetto, è stata dettata dall’interpretazione del modello energetico che ha prodotto il grafico a punti della Figura 2 in base ad una combinazione della media della domanda di calore in estate, primavera e autunno insieme all’energia disponibile nel sistema dell’acqua refrigerata durante l’inverno. Il chiller di recupero è regolato per soddisfare la domanda di riscaldamento e non ha nessuna possibilità di rigettare calore altrove, oltre cioè che nel sistema di riscaldamento dell’acqua. Per i periodi in cui la domanda di raffreddamento nell’edificio supera quella di riscaldamento sono stati previsti tre chiller condensati ad acqua a velocità variabile che intervengono per produrre il raffreddamento richiesto. Poiché i chiller condensati ad acqua hanno temperature di condensazione più basse, essi sono in grado di soddisfare la domanda di raffreddamento molto più efficacemente.

Se durante l’inverno la domanda di calore supera la quantità di energia disponibile nel circuito dell’acqua raffreddata (e quindi il chiller a recupero non ha proprio altra sorgente di energia N.d.T.), intervengono in aiuto al chiller a recupero sei caldaie a condensazione per soddisfare il carico.

dal prezzo locale del gas, dalle tariffe elettriche e dal tipo delle strutture che determinano i carichi. È consigliabile pertanto anche un’analisi accurata dei costi locali dell’energia elettrica per determinare i benefici economici di ciascun progetto.

Le temperature

Sebbene il presente articolo sia focalizzato sul progetto di un ospedale nuovo, il concetto generale è applicabile anche ad ospedali esistenti sia pure a differenti livelli di applicazione. Se in un edificio esistente la temperatura dell’acqua di riscaldamento può essere abbassata abbastanza durante i mesi estivi nei quali sussistano condizioni moderate ma sufficienti per il funzionamento di un chiller a recupero calore (con acqua almeno intorno a 55 °C), un chiller di questo tipo può essere in grado di soddisfare una parte importante della domanda di calore. Se l’impianto esistente è servito da UTA a volume costante, il livello del riscaldamento dell’aria può essere significativamente maggiore dell’esempio illustrato in questo articolo. Di conseguenza il potenziale di risparmio da parte di un sistema di recupero idronico potrebbe essere significativamente più elevato.

L’efficienza operativa del chiller è una funzione del delta di pressione/temperatura [lift, cioè la spinta] del compressore. Quanto più bassa è la temperatura dell’acqua di riscaldamento e più alta quella dell’acqua raffreddata, tanto maggiore è l’efficienza operativa del chiller di recupero. Le temperature di progetto sono state scelte con un compromesso tra l’efficienza operativa del chiller di recupero calore e la dimensione e il costo iniziale delle batterie di acqua calda e fredda. L’impianto dell’acqua calda è stato progettato per temperature di 49 °C di mandata e 38 °C di ritorno. Con una temperatura di mandata di 49 °C, la maggior parte delle batterie di postriscaldamento sono a due ranghi e solo per poche sono risultati necessari tre ranghi. L’impianto di acqua fredda è stato progettato per una temperatura di mandata di 6 °C per [abbattere] l’umidità. Per mantenere il lift del chiller di recupero calore il più basso possibile senza aumentare eccessivamente la grandezza, il chiller è stato progettato per fornire acqua refrigerata a 9 °C e una valvola di by-pass è stata inclusa in modo che i chiller principali di raffreddamento siano bypassati quando non è richiesta ventilazione con raffreddamento e tutti i carichi di processo possono essere serviti direttamente dal chiller a recupero di calore.

Commissioning

Edifici esistenti

Conclusioni In un ospedale è sempre disponibile una quantità rilevante di energia tale da permettere recuperi importanti; in molte applicazioni il recupero può essere addirittura sufficiente per soddisfare la maggior parte della domanda di riscaldamento dell’edificio. In particolare, un sistema di recupero di calore idronico con batterie di recupero nell’aria d’estrazione offre risparmi energetici molto notevoli se confrontati con il riscaldamento ottenuto con una caldaia convenzionale, e ciò può essere valido per molte zone climatiche.

Per il Swedish Issaquah sono stati necessari diversi interventi di aggiustamento delle sequenze per ottenere l’optimum dei risultati durante l’anno successivo al completamento del commissioning * Jeremy McClanathan, socio Ashrae, analista di avviamento, anche per attendere che l’edificio senior per l’energia della “CDi + Mazzetti” http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 fosse completamente occupato. di Seattle, Professionista Certificato Ashrae È quindi raccomandabile che un progetto che in Modellazione Energetica degli Edifici e persegua gli stessi scopi preveda un commissioin Progettazione di Installazioni Sanitarie ning dopo l’occupazione completa in modo da apportare gli aggiustamenti necessari per un funzionamento ottimale. ** Nota dell’editore: Swedish Medical Center, creato nel 1910 da un chirurgo svedese immigrato, opera con cinque ospedali privati (incluso uno dei primari centri oncologici) Risultati nell’area della Grande Seattle. È un’organizzazione “non I dati del trend dal 2013 mostrano che il 93% profit” con più di 9 000 dipendenti ed oltre 6 000 medici dell’energia di riscaldamento è stata procurata professionisti certificati. L’ospedale Swedish Issaquah dal chiller a recupero calore con un COP medio è uno dei centri più moderni dell’organizzazione. di 4,0 limitato al solo riscaldamemto. L’intensità d’uso dell’energia per i due anni passati è stata Questo articolo è pubblicato per gentile concessione di ASHRAE, di 353 kWh/y/m2 e l’impianto di recupero ha proAmerican Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning curato all’ospedale un risparmio di circa 120 000 $ Engineers, che ne detiene il copyright, ed è apparso sul numero l’anno. Riduzioni dell’intensità d’uso simili si posdi Giugno 2014 di ASHRAE JOURNAL. sono riscontrare in ospedali che hanno adottato La traduzione, di cui Ashrae non è responsabile, è stata curata progetti di recupero come quello del Swedish da Carmine Casale Issaquah, tuttavia i benefici economici dipendono

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#32

Microcogenerazione

Il futuro della

microcogenerazione Individuazione dei possibili sviluppi che la microcogenerazione potrà avere nell’immediato futuro, caratterizzato da un’incessante transizione da sistemi di conversione energetica centralizzata a dispositivi distribuiti sul territorio di Giovanni Angrisani, Michele Canelli, Giovanni Ciampi, Elisa Marrasso, Antonio Rosato, Carlo Roselli, Maurizio Sasso, Sergio Sibilio e Francesco Tariello*

A MICROCOGENERAZIONE, MCHP, per utenze residenziali e commerciali è una tecnologia consolidata che ha raggiunto la piena maturità commerciale: nel 1976 a Torino veniva presentato il TOTEM della FIAT, basato su un motore a combustione interna da 15 kW elettrici e rendimento elettrico del 27%, mentre attualmente sono commercializzate in Giappone, dall’AISIN, celle a combustibile a ossidi solidi, SOFC, da 700 W elettrici con un rendimento elettrico superiore al 46%. Tra il 2003 e il 2009 in Giappone sono stati venduti 86.000 microcogeneratori “Ecowill” da 1 kWel, basati su un motore Honda a combustione interna

alimentato a gas naturale. Si stima che in Europa siano stati venduti (Angrisani et al., 2014a) circa 20.000 MCHP con motori a combustione interna (AISIN: 4,6-6 kWel; Vaillant Ecopower: 4,7 kWel; Baxi SenerTec: 5 kWel) e circa 3.000 dispositivi con motore Stirling (WhisperGen: 1 kWel; Disenco: 3 kWel). In Italia sono disponibili commercialmente dispositivi di produzione nazionale, europea e giapponese. In (Angrisani et al., 2012) è riportata una descrizione dei modelli disponibili al mondo basati sui motori alternativi a combustione interna, la più matura delle tecnologie utilizzate, e sui motori Stirling. Come mostrato in Figura 1, a seguito della

diffusione dei MCHP in molti Paesi, in particolare in Giappone, Germania e Regno Unito, sono state avviate attività per la definizione di standard di prova, al fine di fornire metodologie per la determinazione ex-ante delle prestazioni dei MCHP e veicolare l’accesso agli strumenti finanziari di supporto per dispositivi ad alta efficienza energetica, previo il raggiungimento di specifiche prestazioni energetiche (Angrisani et al., 2014a), [1].

#32

Anche l’attività di R&D sulla microcogenerazione in Italia appare consolidata (Dentice d’Accadia et al., 1998) e al momento particolarmente sviluppata, impegnando un gran numero di gruppi di ricerca in collaborazioni nazionali ed internazionali (Maghanki et al., 2013), [1]. Questo articolo vuole contribuire all’individuazione dei possibili sviluppi che la microcogenerazione potrà avere nell’immediato futuro,

caratterizzato da un’incessante transizione da sistemi di conversione energetica centralizzata a dispositivi distribuiti sul territorio. La produzione distribuita, in gran parte riconducibile a tecnologie di sfruttamento di fonti rinnovabili, è caratterizzata da elevate potenzialità di contenimento dei consumi di energia primaria e delle emissioni climalteranti dovute alle riduzioni delle perdite di trasmissione/distribuzione e delle inefficienze dei funzionamenti a carichi parziali. Essa in realtà sta ponendo una serie di problemi prioritariamente legati all’impatto sulle reti macro-geografiche di

distribuzione, con particolare riferimento a quelle elettriche. In questo complesso contesto si ritiene che i microcogeneratori, interagendo con fonti rinnovabili, possano svolgere un ruolo cruciale favorendo la transizione in atto, in un’ottica di soddisfacimento delle richieste energetiche di singoli edifici o di micro-aree.

SVILUPPI DELLA MICROCOGENERAZIONE Integrazione con l’edificio

L’integrazione di un sistema di MCHP con l’edificio risulta di fondamentale importanza, in Germania: DIN 4709 quanto le prestazioni dell’intero sistema risultano VDI 4656 Regno Unito: PAS 69 DER BLAUE ENGEL fortemente influenzate da numerosi fattori, quali i profili di carico elettrico e termico dell’utenza, la Europa: prEN 50465 logica di controllo, la tipologia e la taglia dell’unità cogenerativa, il dimensionamento di tutti i Giappone: JISB122 USA: ASHRAE SPC 204 JISC88418-3 singoli componenti dell’impianto, le condizioni climatiche, la possibilità di sfruttare la potenza termica cogenerata, il numero di ore di funzionamento del MCHP e così via. Con il software TRNSYS sono state simulate le prestazioni di un impianto di microcogenerazione Italia: prUNI E0204A073 a servizio di un’utenza domestica di riferimento Figura 1 – Standard di prova su microcogeneratori nel mondo Figura 1 - Standard di prova su microcogeneratori nel mondo. costituita da un condominio di 3 piani, con ciascun piano caratterizzato da un’area in pianta di Anche l’attività di R&D sulla microcogenerazione in Italia appare consolidata (Dentice d’Accadia et 96,0 m2 e un’altezza di 3,0 m, (Rosato et al. 2014a; al., 1998) e al momento particolarmente sviluppata, impegnando un gran numero di gruppi di ricerca in 2014b). Nella Figura 2 è riportato lo schema dell’imFigura 2 – Schema dell’impianto di collaborazioni nazionali ed internazionali (Maghanki et al., 2013), [1]. microcogenerazione integrato con l’edificio analizzato Questo articolo vuole contribuire all’individuazione dei possibili sviluppi che la microcogenerazione pianto analizzato. Il sistema è stato progettato per potrà avere nell’immediato futuro, caratterizzato da un’incessante transizione da sistemi di conversione soddisfare i fabbisogni di energia termica (riscalenergetica centralizzata a dispositivi distribuiti sul territorio. La produzione distribuita, in gran parte damento e produzione di acqua calda sanitaria, riconducibile a tecnologie di sfruttamento di fonti rinnovabili, è caratterizzata da elevate potenzialità di PH Eclimalteranti dovute alle riduzioni delle contenimento dei consumi di energia primaria e delle emissioni ACS) ed elettrica dell’utenza. Le simulazioni sono perdite di trasmissione/distribuzione e OF delle inefficienze dei funzionamenti a carichi parziali. Essa in M UL T I -F A M I L Y H OUSE OI L E R reti macro-geografiche state condotte al variare: realtà sta ponendo una serie di problemi prioritariamente legati all’impatto Bsulle IHE 3 di distribuzione, con particolare riferimento a quelle elettriche. In questo complesso contesto si ritiene • della logica di funzionamento del sistema di che i microcogeneratori, interagendo con fonti rinnovabili, possano svolgere un ruolo cruciale IHE 2 microcogenerazione (la logica elettrico-segue favorendo la transizione in atto, in un’ottica di soddisfacimento delle richieste energetiche di singoli edifici o di micro-aree. e la logica termico-segue); • della taglia del sistema di accumulo (503, 738 IHE 1 1. SVILUPPI DELLA MICROCOGENERAZIONE e 855 litri); IF 1.1 INTEGRAZIONE CON L’EDIFICIO • delle condizioni climatiche (si è immaginata l’uL’integrazione di un sistema di MCHPT Acon NK l’edificio risulta di fondamentale importanza, in quanto le tenza localizzata in 4 diverse città italiane rappreM C Hfattori, P prestazioni dell’intero sistema risultano fortemente http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 influenzate da numerosi quali i profili di carico elettrico e termico dell’utenza, la logica di controllo, la tipologia e la taglia dell’unità sentative di 4 diverse zone climatiche: Palermo, cogenerativa, il dimensionamento di tutti i singoli componenti dell’impianto, le condizioni climatiche, Napoli, Roma e Milano). la possibilità di sfruttare la potenza termica cogenerata, il numero di ore di funzionamento del MCHP e così via. La trasmittanza termica dell’involucro edilizio è stata definita in base ai valori limite imposti dalla normativa di riferimento (Governo Italiano, 2 2006) al variare della zona climatica, tenendo in debito conto i carichi interni associati agli occuTHE FUTURE OF MICROCOGENERATION The microcogeneration (Micro Combined, Heat and Power, MCHP) is a developed technology that has significant panti, agli elettrodomestici e agli apparecchi di potential to increase its market share. The diffusion of MCHP systems can significantly contribute to reduce priilluminazione. Il profilo di carico elettrico dell’umary energy consumption and CO2 emissions of the residential and commercial sectors. Many MCHP systems are tenza è stato definito sulla base del modello messo commercialized in different Countries like Japan, Germany and UK. In recent years several researches have been a punto dall’Università di Loughborough [2]. Le carried out on the analysis of MCHP systems based on different technologies. This paper aims to describe the simulazioni sono state condotte relativamente al developments that the MCHP could have in the near future, describing the critical issues related to the integration solo periodo di riscaldamento indicato dalla norma between MCHP systems with buildings and energy networks. The advantages related to the diffusion of micropolygeneration systems, that allow to meet also the cooling load of the users, are investigated. In the coming years di riferimento (Presidente della Repubblica, 1993) the interaction between the MCHP and the electric vehicles charging could be an interesting solution in order to in base alla zona climatica, assumendo un target meet the growing load related to the future diffusion of electric vehicles. di temperatura interna di 20 °C. I profili di richieFinally the interaction between polygeneration systems and renewable energy sources is analyzed. sta di ACS sono stati desunti da studi disponibili Keywords: Micro Combined Heat and Power, Electric Vehicle charging, distributed polygenerain letteratura [3, 4]. Sono state confrontate le pretion, load sharing stazioni del sistema di MCHP proposto con quelle B OI L E R C I R C UI T

M C H P C I R C UI T

DH W C I R C UI T

SPA C E H E A T I NG C I R C UI T NA T UR A L G A S L I NE

GAS

E L E C T R I C I T Y L I NE

DH W

fancoil

DH W

GAS

fancoil

DH W

GAS

abbonati per leggere P2

GAS

fancoil

NA T UR A L G A S

M A I NS

#32

EL ECTRIC GR ID

0.7

2.3

3.1

2.5

2.3

6.5

6.0

5.2

4.2

5.0 3.3

6 4

5.4

7.1

7.2

8.4

8.1

Palermo - Logica elettrico-segue Napoli - Logica elettrico-segue Roma - Logica elettrico-segue Milano - Logica elettrico-segue 9.1

Palermo - Logica termico-segue Napoli - Logica termico-segue Roma - Logica termico-segue Milano - Logica termico-segue

6.1

G ennaio

F ebbr aio

M ar zo

-1.4

Dicembr e

-2

R E P (% )

-4

I nter o per iodo di r iscaldamento

-6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20

-23.5

-25.3

-23.0

-24.0

-24.1

-26.0

-25.3

-22.9

-22.1

-22.9

-23.1

-22.9

-22.8

-24.5

-25.5

-28

-24.1

-24.0

-26

-25.3

-24

-22.2

-22 -23.6

di un sistema tradizionale (caldaia, rete elettrica). Nella Figura 3 sono riportati, a titolo di esempio, i valori del Risparmio di Energia Primaria al variare della logica di funzionamento del MCHP (termicosegue ed elettrico-segue) e della località, nel caso di utilizzo dell’accumulo con volume pari a 855 litri (Rosato et al., 2014a; 2014b). Nel caso di funzionamento secondo la logica termico-segue, il sistema di MCHP consente di ridurre i consumi di energia primaria tra il 2,3% ed il 6,5% con riferimento all’intero periodo di riscaldamento. I maggiori vantaggi sono conseguibili nelle città di Napoli e Milano. La logica elettrico-segue non risulta, invece, conveniente dal punto di vista energetico rispetto ai sistemi tradizionali. Analoghi risultati sono stati ottenuti con l’analisi sia di impatto ambientale che economica.

Figura 3 – Valori del REP in funzione della città e della logica di funzionamento del MCHP nel caso di serbatoio di accumulo con volume di 855 litri

Poligenerazione distribuita

La miniaturizzazione dei dispositivi di conversione energetica comporta molto spesso una riduFigura 4 – Impianto sperimentale di zione dei coefficienti di prestazione energetica, micropoligenerazione presso l’Università del Sannio che potrebbe vanificare gli effetti positivi della produzione distribuita. Per tale motivo, oltre che per l’incessante incremento delle richieste frigorifere, è auspicabile che in futuro si diffondano dispositivi decentralizzati di poligenerazione di piccola taglia in grado di conseguire risparmi di energia primaria e riduzioni delle emissioni climalteranti. Molteplici soluzioni impiantistiche si prestano a tali finalità per utenze residenziali e del piccolo terziario. Nell’ambito delle macchine frigorifere ad attivazione termica, è possibile considerare i sistemi con ruota deumidificatrice, la DW (Desiccant Wheel), che deumidifica l’aria da introdurre nei locali e che deve essere continuamente rigenerata, per ottenere un funzionamento continuo. Gli MCHP possono essere efficientemente accoppiati a Unità di Trattamento Aria (UTA) ibride con DW, alle quali forniscono energia elettrica per il chiller e per gli ausiliari, ed energia termica per la rigenerazione. Presso l’Università degli Studi http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 del Sannio è stato realizzato un impianto sperimentale di questo tipo, mostrato in Figura 4 (Angrisani et al. 2011). I dati sperimentali hanno conFigura 5 – Risparmio di Energia Primaria, REP, del sistema MCHP/UTA-DW nei sentito di confrontare tale sistema con altre soluconfronti del sistema di riferimento (UTA convenzionale interagente con sistemi di produzione separata) in funzione del rendimento del parco termoelettrico zioni impiantistiche e di sviluppare dei modelli dei principali componenti dell’impianto, implemen40 tati nel software di simulazione dinamica TRNSYS (Angrisani et al., 2014b); alcuni risultati sono riportati in Figura 5. 30 Tali sistemi possono garantire risparmi di energia primaria fino al 35%, e riduzioni delle emis20 sioni di CO2 equivalente fino al 43%, a fronte di costi di installazione al momento ancora abbastanza elevati. Anche le macchine frigorifere ad assorbimento (AHP) sono attivate termicamente e, quindi, possono potenzialmente essere alimentate sfruttando l’energia termica prodotta da un sistema di microcogenerazione (Calise et al. 2012). In Figura 6 è

REP [%]

abbonati per leggere

0 0.36

0.40

0.44 0.48 0.52 Rendimento parco termoelettrico [-]

0.56

0.60

#32

illustrato lo schema dell’impianto di microtrigenerazione installato presso il “Laboratorio per il controllo dell’ambiente costruito Ri.A.S.” della Seconda Università degli Studi di Napoli. L’impianto è caratterizzato dai seguenti principali componenti: P4

un MCHP, una AHP, un serbatoio di accumulo, una caldaia di integrazione e un dissipatore termico. L’energia elettrica è utilizzata per soddisfare i carichi elettrici del laboratorio con le eccedenze immesse nella rete elettrica nazionale, mentre l’energia termica è immagazzinata nel serbatoio di accumulo. L’acqua calda in uscita dall’accumulo

termico è utilizzata per la produzione di ACS e/o per alimentare l’AHP, che utilizza una soluzione LiCl/acqua come fluido di lavoro (Sibilio e Rosato, 2013). L’acqua refrigerata tramite l’AHP è inviata ai fan-coil per il raffrescamento degli ambienti. La caldaia è utilizzata per incrementare il livello di temperatura dell’acqua in uscita dall’accumulo termico. In entrambi gli impianti sperimentali è installato un MCHP basato su un motore a combustione interna a gas naturale [5].

Fancoil

Micro reti energetiche

La pervasività di dispositivi a fonte rinnovabile integrati negli edifici, con particolare riferiT mento agli impianti fotovoltaici, sta evidenziando HD T M T un grosso limite della produzione distribuita: le P3 perturbazioni sulle reti di distribuzione geograT AHP fica dei vettori energetici, con particolare riferiP2 mento a quella elettrica. CALDAI A Tale criticità risulta esaltata dalla aleatorietà w w MG delle interazioni, nonché dall’aspetto bidireziow T nale. In attesa dello sviluppo e della diffusione T MCHP T MG M SCAMBIATORE M T delle smart grid, in tutto il mondo si stanno anaM T T T P1 lizzando sistemi complessi attivati da fonti fossili SCAMBIATORE A PIASTRE e rinnovabili che esaltano l’utilizzo in situ dell’eACCUMULO T E R MI CO nergia frigo-termo-elettrica prodotta in condizioni MG = MI S UR ATOR E DI P OR T AT A V OLUME TR I CA DI GAS N AT UR ALE prossime al funzionamento a isola. Nel seguito si M = MI S UR AT OR E DI P OR T AT A MAS S I CA DI ACQUA T = T E R MOCOP P I A analizza il ruolo dei MCHP sia con riferimento a P = P OMP A tecniche di gestione ottimizzate, load sharing, che Figura 6 – Impianto sperimentale di micropoligenerazione nell’ottica della futura diffusione di veicoli elettrici. presso la Seconda Università di Napoli Il load sharing consiste nella condivisione dei carichi elettrici, termici ed eventualmente frigoriferi da parte di più utenze, caratterizzate da profili Figura 7 – Andamento indicativo delle curve di carico termico di carico pressoché complementari come nell’edi una utenza residenziale, blu, e di una a uso ufficio, rosso sempio di Figura 7, attraverso la realizzazione di micro-reti energetiche. Tale modalità operativa consente di ottenere profili dei carichi frigo-termoelettrici complessivi meno variabili temporalmente e di assicurare un congruo numero di ore di funzionamento annue dell’impianto, caratteristica necessaria per accelerare il recupero degli elevati capitali investiti. http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 È stato analizzato un impianto di MCHP a servizio di due utenze, una del residenziale e una del terziario, collegate attraverso micro-reti energetiche in modalità di load sharing, come mostrato Figura 8 – Impianto di MCHP a servizio di due utenze in load sharing in Figura 8. Simulazioni dinamiche basate su modelli sviluppati in ambiente TRNSYS, calibrati e validati sperimentalmente, hanno evidenziato come il load sharing consenta di assicurare elevati coefficienti di utilizzo di questi dispositivi a elevata efficienza di conversione energetica anche in aree geografiche, quali quelle del Mediterraneo, caratterizzate da condizioni climatiche non sempre idonee alla cogenerazione. Tali studi (Angrisani et al., 2014c; Angrisani et al., 2015) hanno evidenziato risparmi di energia primaria e delle riduzioni delle emissioni di CO2 equivalente, rispetto a un sistema di produzione separata, rispettivamente fino al 19% e 27%. T

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#32

Un’altra interessante soluzione riguarda la possibilità di integrare la ricarica dei veicoli eletC ONDOM I NI O trici con impianti di poligenerazione distribuita. C A L DA I A Infatti, in un prossimo futuro l’introduzione di veicoli elettrici potrebbe giocare un ruolo fondamentale nella riduzione delle emissioni inquinanti e nella dipendenza da combustibili fossili nel settore dei trasporti. Tuttavia, l’introduzione di tali veicoli potrebbe avere un impatto rilevante sulla A C C UM UL O C A L DO rete elettrica a causa della considerevole quanMCHP tità di energia richiesta nella fase di ricarica. D’altra parte, la sostenibilità economica di un MCHP è fortemente dipendente dalla valorizzazione econoV E I C OL O E L E T T R I C O mica dei vettori energetici prodotti dall’impianto cogenerativo. La possibilità di utilizzare l’energia ST A Z I ONE DI R I CAR ICA elettrica cogenerata per la ricarica dei veicoli elettrici permetterebbe di ridurre l’impatto che la diffusione di tale tecnologia potrebbe avere sulla ACW C rete elettrica e al tempo stesso determinerebbe una maggiore valorizzazione economica dell’eA C C UM UL O F R E DDO nergia elettrica prodotta (Rosato et al., 2014a, 2014b; Figura 9 – Schema di funzionamento di un impianto di Angrisani et al., 2015b, Ribberink e Entchev, 2014). microtrigenerazione con ricarica di un veicolo elettrico. La figura 9 riporta un esempio di installazione di un MCHP in una utenza residenziale dotata di stazione di ricarica dei veicoli elettrici. In (Angrisani et al., 2015b) sono stati valutati i benefici econoFigura 10 – Riduzione dei costi di esercizio. VE: veicolo elettrico mici per un assetto cogenerativo, in termini di riduzione dei costi di esercizio del sistema proposto rispetto a un sistema di produzione separata preso a riferimento, al variare della località geografica (Napoli e Torino) e della strategia di ricarica; in Figura 10 è riportata la riduzione dei costi di esercizio annui al variare della distanza media giornaliera percorsa dal veicolo elettrico. In (Sibilio et al., 2015) viene analizzato un MCHP in grado di soddisfare le esigenze di riscaldamento e raffrescamento (macchina ad attivazione elettrica, ACWC), di ACS ed elettriche di un condominio costituito da 3 appartamenti e situato a Napoli, Figura 9. L’analisi è stata effettuata in funzione di 4 diversi profili di carica di un veicolo elettrico (caratterizzati da 2 diverse distanze percorse di 30 e 53 km e da 3 diversi livelli di carica di 2,2 kW, 3,6 kW e 6,6 kW [6]). L’analisi ha dimostrato che http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 l’impianto proposto consente: di ACS, il riscaldamento ambientale e il raffrescae rinnovabili, come quello in figura • una riduzione sia della potenza elettrica media, mento degli edifici (Angrisani et al., 2014d). Questi 12, l’estrema complessità e variabifino al 23,8%, che dell’energia elettrica totale, impianti sono di solito integrati con dispositivi lità delle possibili condizioni operafino al 21,1%, richiesta alla rete elettrica nazioalimentati da fonti convenzionali, quali caldaie e tive determinano un considerevole nale, come mostrato in Figura 11; pompe di calore elettriche, per garantire la conimpegno in fase di ottimizzazione • un risparmio di energia primaria di circa il 6,6% tinuità di funzionamento e per coprire i carichi di dei dispositivi e della loro gestione. rispetto a un sistema convenzionale basato sulla picco in presenza di una fonte aleatoria e discontiproduzione separata. nua. In (Suarez et al., 2013; Kegel et al., 2014) è stato CONCLUSIONI analizzato l’accoppiamento MCHP/SHC per risponLa microcogenerazione è una dere alle richieste elettriche, di ACS e di riscaldatecnologia ampiamente matura per Integrazione con tecnologie di mento. In Figura 12 viene riportato l’impianto di poter essere diffusa nel settore civile sfruttamento di fonti rinnovabili Figura 4 modificato per permettere l’accoppianei prossimi anni; se alla maturità Nell’immediato futuro si avrà una diffusione mento tra MCHP e collettori solari. Al fine di mastecnologica si andrà ad associare sempre crescente di tecnologie di sfruttamento simizzare l’utilizzo dell’energia termica, il chiller una forte politica di supporto, l’adelle fonti rinnovabili nell’area mediterranea; in elettrico è sostituito con uno ad attivazione terdozione di questo sistema diventerà particolare, grande attenzione deve essere ripomica, AHP, o adsorbitore, ADHP. pratica quotidiana delle installazioni sta ai sistemi di Solar Heating and Cooling, SHC, Per i dispositivi che integreranno fonti fossili impiantistiche. che sfruttano la fonte solare per la produzione T2

SC A M B I A T OR E 3

A ppar tamento n. 3

ACS

fancoil

SC A M B I A T OR E 2

A ppar tamento n. 2

ACS

fancoil

SC A M B I A T OR E 1

A ppar tamento n. 1

ACS

fancoil

G AS NA T UR A L E

R E T E I DR I C A C I T T A DI NA

RETE E L E TT R ICA

SC A M B I A T OR E 4

C I R C UI T O C A L DA I A

C I R C UI T O M C H P

C I R C UI T O A C S

C I R C UI T O DI R I SC A L DA M E NT O / R A F F R E SC A M E NT O G A SDOT T O

C I R C UI T O E L E T T R I C O

C I R C UI T O A C W C

abbonati per leggere

#32

24.0

16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0

1.71E+00

4.0 2.0

1.62E+01

12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0

Pel,media,rete

Eel,rete

24.0

Eel,rete

24.0

14.0 12.0 10.0 8.0

4.0

1.84E+00

2.28E+00

6.0

2.0

18.0

senza MCHP

1.64E+01

20.0

(d)

con MCHP

16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0

1.87E+00

con MCHP

16.0

22.0

2.28E+00

1.61E+01

senza MCHP

Profilo di carica n.4 (53 km, 6.6 kWel) Potenza elettrica media importata dalla rete Pel,media,rete (kW) Energia elettrica importata dalla rete Eel,rete (MWh)

22.0

1.96E+01

(c)

1.96E+01

Profilo di carica n.3 (53 km, 3.6 kWel) Potenza elettrica media importata dalla rete Pel,media,rete (kW) Energia elettrica importata dalla rete Eel,rete (MWh)

14.0

Pel,media,rete

18.0

con MCHP

16.0

0.0

20.0

18.0

senza MCHP

(b)

1.85E+00

con MCHP

20.0

Profilo di carica n.2 (53 km, 2.2 kWel)

2.28E+00

Potenza elettrica media importata dalla rete Pel,media,rete (kW) Energia elettrica importata dalla rete Eel,rete (MWh)

1.50E+01

1.79E+01

18.0

senza MCHP

2.10E+00

Potenza elettrica media importata dalla rete Pel,media,rete (kW) Energia elettrica importata dalla rete Eel,rete (MWh)

20.0

22.0

1.96E+01

(a)

Profilo di carica n.1 (30 km, 2.2 kWel) 22.0

2.0 0.0

0.0 1

Pel,media,rete

Eel,rete

Pel,media,rete

Eel,rete

Figura 11 – Potenza elettrica media assorbita durante l’anno, Pel,media,rete , e energia Figura 11. Potenza elettrica media assorbita dalla dalla reterete durante l’anno Pel,media,rete e energia elettrica elettrica annualmente importata dalla rete, Eel,media, al variare del profilo di carica del veicolo elettrico annualmente importata dalla rete Eel,media al variare del profilo di carica del veicolo elettrico. Figura 12 – MCHP integrato con un sistema SHC con pompa di calore ad attivazione termica e DW

Si può prevedere che la ricerca sui sistemi di MCHP dovrà approfondire le criticità relative all’integrazione con gli edifici e con le reti. Per quanto riguarda gli edifici, alla luce degli obiettivi di risparmio energetico previsti dalle attuali legislazioni europee e nazionali e dalla progressiva realizzazione di NZEB, i Net Zero Energy Buildings, tali sistemi dovranno integrarsi con gli altri sistemi e componenti utilizzabili a tal fine, quali solare termico/fotovoltaico, pompe di calore http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 geotermiche, ventilazione controllata. Lo studio e la ricerca andranno orientati verso una ottimizzazione del funzionamento in termini energetici, economici e ambientali. Per quanto riguarda le reti termiche ed elettriche, i MCHP dovranno interagire con insiemi di edifici e dispositivi molto spesso alimentati da fonti rinnovabili, soddisfacendo le utenze convenzionali e contribuendo al contenimento dell’impatto dei futuri carichi, quali quelli dei veicoli elettrici. Anche in questo caso, l’attenzione dei ricercatori e degli impiantisti dovrà essere prioritariamente finalizzata al corretto dimensionamento dei componenti dei complessi sistemi energetici e all’individuazione di tecnichetermica di gestioneepreun sistema SHC con pompa di calore ad attivazione DW. mianti, quali quelle del load sharing, molto spesso legate alla gestione ottimale di flotte di dispositivi controllati centralmente in un’ottica di Virtual Power Plant.

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Figura 12 - MCHP integrato con

10 44

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Ristrutturazione

Uponor Ecoflex

Uponor Teporis

Uponor Renovis

Uponor Minitec

Uponor Uni pipe PLUS

Uponor Modulari

Uponor Siccus

Uponor Plaster

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http://www.iea-annex54.org/ http://hdl.handle.net/2134/5786 http://sel.me.wisc.edu/trnsys/trnlib/library15.htm#IEA26Load http://sel.me.wisc.edu/trnsys/trnlib/iea-shc-task26/iea-shc-task26-load-profiles-description-jordan.pdf http://www.tecno-casa.com/it/default.aspx?level0 = home https://www.nrcan.gc.ca/energy/software-tools/7441

Una gamma di soluzioni unica per ottenere la massima in ristrutturazione

* Giovanni Angrisani, Michele Canelli, Elisa Marrasso, Carlo Roselli, Maurizio Sasso, Francesco Tariello, Università degli Studi del Sannio Giovanni Ciampi, Antonio Rosato, Sergio Sibilio, Seconda Università degli Studi di Napoli www.uponor.it

Cogenerazione

Studio comparato di fattibilità tecnica, economica e finanziaria per impianti di cogenerazione

Analisi comparativa effettuata per scegliere la tipologia di impianto di cogenerazione da realizzare per meglio servire le esigenze di un impianto produttivo all’interno di una azienda agricola di Dario Fusco e Maria Sole Brioschi*

http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1

L GOVERNO ITALIANO INDICA L’EFFICIENZA ENERGETICA come

il “pilastro” della Strategia Energetica Nazionale e ne declina gli ambiziosi obiettivi fissati per l’Italia al 2020 e le misure attivate per il loro raggiungimento attraverso il Piano d’Azione per l’Efficienza Energetica elaborato dall’Enea nel 2014. Uno studio congiunto dell’Enel Foundation con il Politecnico di Milano (ENEL, 2013) ha evidenziato come molte delle tecnologie per l’efficientamento energetico attualmente disponibili possano definirsi già economicamente convenienti a prescindere da eventuali incentivi e che il potenziale totale dell’efficienza energetica in Italia possa avere ricadute notevoli sia in termini di Pil (tra il 2 e il 4%) che in termini occupazionali (circa 450.000 nuovi posti di lavoro).

Nonostante ciò, il mercato dell’efficienza energetica stenta a decollare: uno studio di Qualenergia indica (Cavallitto e Isonio, 2014) nella difficoltà all’accesso al credito la principale barriera del mercato. Questo sarebbe dovuto al fatto che fino al 2013 il fotovoltaico ha quasi interamente monopolizzato gli investimenti in ambito energetico, in parte a causa dei notevoli incentivi e in parte perché qualsiasi altro progetto di efficientamento energetico è di gran lunga più complicato e richiede competenze approfondite, sia dal punto di vista tecnico che dal punto di vista finanziario. La principale difficoltà dei progetti di efficienza energetica risiede nel tradurre le diverse problematiche di tipo tecnologico in articolate strategie di allocazione dei rischi, aspetto fondamentale al

fine di rendere i progetti apprezzabili agli istituti finanziari, i quali, non essendo spesso strutturati per le dovute analisi tecniche, richiedono, a prescindere dalla intrinseca redditività del progetto, significative garanzie reali che evidentemente diminuiscono enormemente nella prospettiva dei clienti finali l’attrattività dei progetti. In questo senso le ESCO svolgono un importante ruolo di congiunzione tra il cliente finale e le banche, in quanto capaci di fornire a entrambi i dati di interesse su cui valutare il progetto, avendo in sé sia

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le competenze tecniche ingegneristiche che quelle economico-finanziarie. Ancor più rilevante è il ruolo delle ESCO nei progetti riguardanti impianti di cogenerazione, laddove la maggior convenienza non può essere valutata solo attraverso i dati tecnici di rendimento delle diverse tecnologie disponibili, ma deve tenere in conto altri importanti fattori e condizioni che formano l’oggetto di questo articolo. Di particolare interesse per la realizzazione di impianti di cogenerazione sono le aziende agricole, in quanto il mercato offre diverse soluzioni tecnologiche la cui scelta ottimale non è sempre così ovvia;

classicamente si pone la necessità di valutare la migliore scelta tra un impianto a combustibile tradizionale (gas naturale) e uno ad energia rinnovabile (biomassa, biogas, ecc…). Per quanto riguarda gli impianti di cogenerazione a energia rinnovabile, di fondamentale importanza nella valutazione di fattibilità sono le corrette individuazione, applicazione e valutazione degli ingenti incentivi governativi, chenon solo influenzano la redditività dell’impianto ma che anche, a nostro parere più significativamente, modificano i fattori di rischio dell’investimento. Per tutti questi motivi si è ritenuto significativo proporre l’analisi comparativa effettuata per scegliere la tipologia di impianto di cogenerazione da realizzare per meglio servire le esigenze di un impianto produttivo all’interno di una azienda agricola. La realizzazione è presa in carico da una

ESCO tramite la formula dello “Shared Savings Contract”, e pertanto la ESCO stessa finanzia l’intervento e mantiene la proprietà sull’impianto per uno periodo di anni stabilito. Questo articolo intende innanzitutto ripercorrere le principali valutazioni inerenti il dimensionamento dell’impianto e l’influenza che su questo esercita la politica di incentivazione governativa vigente. Inoltre, l’articolo si propone di declinare, per ciascuno degli attori coinvolti (ESCO, istituto di credito e cliente), le principali grandezze e assunzioni di interesse nella valutazione della bancabilità e della profittabilità del progetto. Il tutto è finalizzato a sostantivare la centralità delle analisi di sensitività nel valutare investimenti di efficienza energetica, la profonda differenza dei fattori di rischio insiti nelle diverse tecnologie impiegate e le conseguenti differenti strategie che devono essere attuate per mitigare il rischio dell’investimento nel suo complesso.

Il caso di studio: analisi comparativa tra impianto di cogenerazione a gas naturale e a biomassa Il caso di studio tratta la sostituzione di una ormai datata centrale termica alimentata a diesel operante in un’azienda agricola veneta al solo servizio del processo industriale di produzione di funghi; tale centrale termica è composta da due caldaie in parallelo, una per la produzione Figura 1 – Profilo Orario di consumo elettrico mediato su base mensile di acqua calda (più vecchia) e una per la produzione di vapore (più recente). Figura 2 – Profilo Orario di richiesta di acqua calda mediato su base mensile La scelta è immediatamente indirizzata verso un impianto di cogenerazione in quanto, oltre all’energia termica, il processo produttivo richiede una rilevante quantità di energia elettrica. http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 Infatti, il processo industriale necessita di acqua calda per il mantenimento all’interno delle cosiddette celle di produzione dei valori di temperatura secondo una data curva giornaliera, del vapore per la sterilizzazione di tali celle e di elettricità per il funzionamento dei gruppi frigo e delle pompe.

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La diagnosi energetica e la costruzione della domanda energetica giornaliera

COMPARATIVE ANALYSIS OF TECHNICAL, ECONOMIC AND FINANCIAL FEASIBILITY FOR CO-GENERATION PLANTS

The choice between a biomass and a natural gas cogeneration plant does not simply concern technological aspects. In fact, policy incentives implemented by the Italian Government to encourage power plants powered by renewable fuels affects the profitability of the projects as well as, more importantly in our perspective, the risk factors of the investment. This article reports the comparative analysis performed to select the optimal choice between a biomass and a natural gas cogeneration projects to be built to service a mushroom production plant. The aim is to highlight the importance of the sensitivity analysis to evaluate energy efficiency projects, the deep difference in the risk factors inherent in the two technologies and the different strategies to be implemented in order to mitigate the investment global risk. For this purpose this paper first outlines the procedure followed to design the cogeneration plants, focusing on the influence of the current subsidy policies on the economical returns. Then, for each of the actors involved (ESCO, bank and customer), it defines the main variables and assumptions taken into account in order to evaluate the bankability and profitability of the investment. Keywords: biomass cogeneration, natural gas cogeneration, risk mitigation, sensitivity analysis, energy efficiency

Ai fini di un corretto dimensionamento dell’impianto occorre innanzitutto effettuare un’accurata diagnosi energetica e definire le curve di domanda giornaliera su base oraria. Nel caso specifico della cogenerazione, l’analisi dovrà evidentemente individuare le esigenze sia di energia termica che di energia elettrica. Nelle applicazioni industriali, il reperimento dei dati elettrici è relativamente facile in quanto nei contratti di fornitura è solitamente previsto il rilevamento dei consumi giornalieri su base oraria e la possibilità di visionare questi dati via web. Ciò consente la costruzione della curva dei consumi orari mediati su base mensile riportata in Figura 1. Invece molto più problematica appare la determinazione della richiesta di energia termica, in

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quanto solo in pochi casi l’impianto è dotato di adeguati strumenti di monitoraggio. Nel caso distudio qui presentato per la costruzione delle curve dei consumi termici riportate in Figura 2 e 3 si è dovuto partire dalle bollette bimestrali di acquisto del combustibile e integrare le informazioni attraverso interviste al responsabile del processo industriale.

Il dimensionamento dell’impianto: differenze tra gas naturale e biomassa Un cogeneratore è una macchina intrinsecamente costosa, per cui può essere ammortizzato in tempi ragionevoli solo a condizione di un suo intenso e continuativo utilizzo così come di una domanda simultanea dell’elettricità e dell’energia termica prodotta. A questo scopo per il caso di studio qui esaminato sono stati costruiti i grafici in Figura 2, 4 e 6, dove sono riportati i profili orari della richiesti media stagionale (estiva o invernale) di acqua calda richiesta, vapore ed elettricità.

Figura 3 – Profilo Orario di richiesta di vapore mediato su base settimanale

Impianto a gas naturale: l’inseguimento della domanda termica

Analizzando la Figura 4 e 6 si evince che, mentre il profilo orario di richiesta di vapore rimane pressoché costante durante l’anno, come spesso Figura 4 – profilo di richiesta di potenza oraria durante la stagione invernale accade la domanda di acqua calda è superiore in inverno per via dell’abbassamento della temperatura dell’aria esterna, mentre la domanda di energia elettrica è superiore in estate in quanto aumentano i consumi legati ai compressori dei gruppi frigoriferi. Solitamente si dimensiona un cogeneratore a gas naturale in base al carico termico piuttosto che in base al carico elettrico e ciò per due motivi: • al contrario dell’energia termica, quella elettrica può essere facilmente prelevata e ceduta grazie alla rete elettrica nazionale, che funge da Figura 5 – Profilo di richiesta di potenza oraria durante la stagione estiva accumulo infinito; http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 • dimensionare sulla domanda di potenza elettrica spesso porta a sovradimensionare l’impianto con il rischio di sottoutilizzo del cogeneratore e il conseguente allungamento del periodo di ritorno dell’investimento. Oltre al dilatamento del periodo di ritorno, la mancata valorizzazione energetica del calore diminuisce l’indice PES (Primary Energy Savings), comportando così il rischio di non rientrare sotto la quaTabella 1 – Caratteristiche di un cogeneratore lifica CAR (Cogenerazione Alto Rendimento): nella nuova normaa gas naturale per il caso di studio tiva la qualifica CAR è diventata ancor più importante giacché la Potenza elettrica netta kWe 250 sua mancanza comporta, oltre al non conseguimento dei Titoli di Produzione vapore a 8 bar kWt 126 Efficienza Energetica, anche l’obbligo da parte del titolare dell’imAcqua calda da circuito di raffreddamento kWt 176 pianto di pagare ingenti oneri aggiuntivi.

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Quindi, si è dimensionato l’impianto in funzione del massimo numero di ore di utilizzo e non già sui picchi di potenza termica, i quali verranno soddisfatti attraverso l’impianto esistente per quanto riguarda il vapore e da una nuova caldaia per quanto riguarda l’acqua calda, entrambi installati in parallelo al cogeneratore. Si è optato pertanto per una macchina le cui caratteristiche sono riassunte dalla Tabella 1 e le cui prestazioni annuali sono rappresentate nella Figura 6.

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Funzionamento annuo Potenza in input Consumo gas naturale

8000

kWt

680

Nm3/h

Tipo di regolazione

Tre Punti

Rendimento globale nel caso di studio

Investimento iniziale

k€

600

Impianti di cogenerazione a biomassa: la massimizzazione dell’incentivo

Con il DM 6 Luglio 2012, per dare slancio ad un settore ritenuto strategico, il Governo Italiano si è impegnato ad acquistare tutta l’elettricità prodotta da impianti a fonte rinnovabile a una tariffa che, nella stragrande maggioranza dei casi, è di molto superiore a quella di mercato. Ne consegue che i cogeneratori a biomassa “vedono” una domanda elettrica infinita e ben remunerata che permette di produrre convenientemente energia elettrica tutto l’anno, indipendentemente dall’esigenze della produzione locale, persino a costo di non utilizzare del tutto l’energia termica prodotta. Il dimensionamento dell’impianto non è più quindi legato strettamente ai consumi del cliente ma alla disponibilità di capitali da investire e di biomassa da utilizzare. Gli impianti a biomassa di norma necessitano di costi fissi maggiori, legati alla manutenzione ordinaria e alla manodopera; inoltre la redditività dipende dal potere calorifico del tipo di biomassa disponibile. Nel caso di studio non è possibile utilizzare solo la biomassa residua da processo di coltivazione dei funghi (il cosiddetto “substrato”) per via della scarsa qualità nella combustione e pertanto bisogna miscelarla con cippato in una proporzione del 50-50%. Alla luce di quanto descritto, la macchina selezionata nel caso di studio in oggetto presenta le caratteristiche riportate in Tabella 2 e le prestazioni rappresentate in Figura 7, dalla quale risulta che l’acqua calda prodotta annualmente è sensibilmente maggiore di quella richiesta, con uno spreco energetico pari al 55% (istogramma di colore viola), che pesa molto sul rendimento globale dell’impianto (52% calcolato secondo la normativa), mentre nel caso del gas naturale si aveva un rendimento vicino all’80%.

Figura 6 – Proiezione annuale della produzione e del consumo di Acqua Calda (in alto), Vapore (nel mezzo) ed Elettricità (in basso)

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Analisi di profittabilità e bancabilità L’analisi comparativa prevede la struttura finanhttp://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 ziaria descritta in Tabella 3 e assume: • Iva al 22% su impianto e servizi quali manutenzione ed assicurazione. • Iva al 10% su energia elettrica e termica. • Ires e Irap secondo i termini di legge. • Interesse bancario sul mutuo = 4%. • Vita utile del cogeneratore = 75.000 ore di funzionamento (10 anni). • Durata dell’investimento: - 10 anni per impianto a biomassa. - 6 anni per impianto a gas naturale.

Figura 7 – Proiezione annuale della produzione e del consumo di Acqua Calda nel caso di impianto a biomassa

Tabella 2 – Caratteristiche del cogeneratore a biomassa per il caso di studio Tecnologia adottata

Ciclo Rankine

Potenza elettrica netta

kWe

100

Acqua calda da circuito di raffreddamento

kWt

300

7.500

kWt

680

Consumo cippato (50% su totale)

t/anno

891

Consumo substrato (50% su totale)

t/anno

891

Rendimento globale

52%

Investimento iniziale

k€

545

Funzionamento annuo Potenza in input

Tabella 3 – Struttura finanziaria dell’investimento Impianto a biomassa

Impianto a gas naturale

35%

· di cui ESCO

90%

· di cui Cliente finale

10%

65%

Equity

Debito tramite Mutuo

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Il risultante conto economico per il primo anno nei due casi è riportato in Tabella 4. Il calcolo della profittabilità

Impianto a biomassa

Impianto a gas naturale

Prezzo Unitario

Totale

Prezzo Unitario

Totale

0,297 €/kwh (incentivo)

184 k€

0,08 €/kwh (prezzo medio di mercato)

34 k€

Ricavi 1) Energia elettrica a rete

2)Energia elettrica a cliente – – 0,17 €/kwh La convenienza di un investimento si determina attraverso i 3) Energia Termica a cliente 0,05 €/kwh 50 k€ 0,05 €/kwh cosiddetti indici di profittabilità. 4) TEE – – 95 €/TEE Tra questi i più comunemente utiCosti lizzati sono: 1) Combustibile 70 €/ton 62 k€ 0,4 €/Nm3 1. il Tasso di Rendimento Interno 2) Assicurazione, 34 k€ 3 €/hfunzionamento (TIR); manutenzione e smaltimenti 4,5 €/hfunzionamento 2. il Tempo di ritorno dell’investiVALORE AGGIUNTO LORDO 134.000 € 153.000 € mento (PBT); Personale 10.000 € 5.000 € 3. il Valore Attualizzato Netto (VAN). MOL - EBITDA 124.000 € 148.000 € Questi tre indicatori dipendono Ammortamenti 54.000 € 51.000 € da due grandezze fondamentali: RO - EBIT 69.000 € 98.000 € • i flussi di cassa per ogni anno. • il costo medio ponderato del capiInteressi mutuo 13.000 € 13.000 € tale definito come una funzione UTILE LORDO 50.000 € 78.000 € linearmente dipendente da: Imposte del periodo 17.000 € 25.000 € - kd: è il costo del debito, UTILE NETTO 13.000 € 53.000 € ovvero quanto costa all’aTabella 4 – Conto economico comparato zienda il denaro preso in prestito presso gli istituti finanziari; - ke: è il costo dell’equity; tale fattore può Impianto a biomassa Impianto a gas naturale essere inteso come il rendimento medio TIR 16,0% 31,0% degli investimenti dell’azienda in questione. ESCO PBT ESCO 5,0 2,9 Nel caso di studio, avendo assunto kd = 4% (il tasso di interesse sul mutuo erogato alla ESCO) e TIR 93% 92% Cliente ke = 16% per la ESCO e 12% per il cliente, gli indici PBT Cliente 1,24 1,42 di profittabilità TIR e PBT risultano pari a quanto riportato in Tabella 5. Tabella 5 – Analisi di redditività comparata L’analisi della bancabilità

L’analisi della bancabilità è spesso trascurata Figura 8 – La bancabilità per il progetto di cogenerazione nei business plan, sebbene essa rappresenti per a biomassa (in alto) e a gas naturale (in basso) gli istituti di credito il dato fondamentale su cui valutare la finanziabilità del progetto. Nel caso di studio in oggetto, l’analisi di bancabilità è stata condotta calcolando l’andamento http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 dell’indice cosiddetto “DSCR” (Debt Service Cover Ratio): dato dal rapporto tra il flusso di cassa operativo e il servizio del debito per ciascun anno di attività, dove quest’ultimo rappresenta la somma del capitale più gli interessi da rimborsare ai creditori. Per questo tipo di interventi, le banche richiedono un DSCR minimo pari circa a 1,4, ovvero richiedono che i flussi di cassa operativi generati dal progetto siano il 40% maggiori del servizio di debito richiesto. La Figura 10 mostra che entrambe le tipologie di impianto rispettano tale condizione, risultando così entrambe bancabili.

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L’analisi di sensitività e l’individuazione dei rischi L’analisi di profittabilità fin qui esposta assume costanti per l’intera durata del progetto i molteplici fattori economici che la compongono. In

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230 k€ 107 k€ 13 k€ 205 k€ 26 k€

realtà, molti di questi fattori sono delle variabili, per di più al di fuori del diretto controllo sia di chi promuove il progetto sia di chi lo finanzia. Per questo motivo è necessaria un’analisi di sensitività che: • individui i fattori che maggiormente influiscono sui risultati; • definisca l’intervallo entro cui tali variabili possono variare per rimanere entro un range di profittabilità e bancabilità adeguato;

• supporti i promotori del progetto a intraprendere opportune strategie di mitigazione. La Tabella 6 riassume l’analisi di sensitività condotta su TIR e PBT dal punto di vista della ESCO, riportando l’elenco dei fattori che nell’ambito di una verosimile variazione influenzano maggiormente i risultati economici. Di estremo interesse è il fatto che se da una parte l’analisi di profittabilità condotta nel paragrafo precedente indica che la redditività dell’impianto a gas naturale è quasi il doppio di quella dell’impianto a biomassa, l’analisi di sensitività ci

Impianto gas naturale

Impianto a biomassa

Variabile

Variazione

Tir

PBT

Tir

PBT

Caso Base

31%

2,9

16%

+15%

39%

2,6

19%

4,4

- 15%

20%

4,2

13%

5,7

+3% Annuo

19%

3,7

13%

5,6

- 3% Annuo

38%

2,8

19%

4,2

+15%

32%

2,8

16%

5,0

- 15%

29%

3,1

16%

5,0

+15%

29%

3,2

15%

5,1

- 15%

33%

2,8

17%

4,9

Domanda Energetica Prezzo Combustibile Prezzo TEE Tassi di Interesse

Tabella 6 – Analisi di sensitività sugli indici di profittabilità dal punto di vista della ESCO 5% 9%

27%

avverte che il progetto di cogenerazione a biomassa è molto più solido, in quanto molto meno condizionabile da fattori esterni all’impianto stesso. L’impianto a gas naturale è infatti molto più rischioso. In particolare consideriamo l’eventualità che a causa di una contrazione della produzione dell’azienda cliente quest’ultima sia costretta a ridurre la richiesta di energia del 15%. Nonostante si tratti di una variazione di lieve entità, non di meno si ha un forte abbassamento della profittabilità in termini di TIR dell’impianto a gas naturale, mentre diminuisce solo il 3% quella dell’impianto a biomassa. Ciò risulta evidente considerando che, come evidenziato nella Figura 9, nell’impianto a gas l’86% (59% elettrico + 27% termico) dei ricavi è direttamente legato ai consumi del cliente a cui si aggiunge un ulteriore 5% legato alle performance di esso (TEE). Al contrario la Figura 10 mostra che l’impianto a biomassa è legato al consumo dei clienti solo per il 21% (ovvero per la sola produzione termica) mentre il restante 79% è comunque garantito dagli incentivi statali. Un altro aspetto significativo è la variazione sul mercato del prezzo del combustibile. Nel caso di gas naturale una diminuzione annuale del 3% (per altro assai probabile) fa crollare il TIR dal 31% al 19%, mentre nel caso della biomassa la variazione non è significativa. Ciò è dovuto al fatto che nel caso della biomassa metà del fabbisogno di combustibile è soddisfatto da una propria fonte (substrato) non soggetta a cambiamenti di prezzo.

Conclusioni

59%

Gli investimenti su impianti produttivi sono caratterizzati da una moltitudine di fattori che Figura 9 – Suddivisione percentuale dei Figura 10 – Suddivisione percentuale ricavi per l’impianto a gas naturale dei ricavi per l’impianto a biomassa nelle analisi economico-finanziarie sono spesso assunti costanti. Ciò è evidentemente una pura astrazione che può rivelarsi estremamente pericoRischi Mitiganti Gas naturale Biomassa losa o, comunque, inadeguata per la scelta della soluzione ottimale. • Fornitore tecnologia affidabile prestazioni • Contratti manutenzione Basso Medio Tecnologici Sotto Infatti in questo articolo si è voluto riportare l’aimpianto http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 Full-Service nalisi comparativa eseguita per individuare la soluProcesso Diminuzione domanda • Dimensionamento corretto Alto Basso zione ottimale per la realizzazione di un impianto produttivo da parte del cliente • Accordo con fornitura minima di cogenerazione fra le due seguenti alternative Finanziari Ritardo nei pagamenti • Fideiussione bancaria Alto Basso tecnologie: impianti a gas ed impianti a biomassa. • Mutuo a tasso fisso Tassi di Interesse bancari • Mutuo a tasso variabile con CAP Alto Alto L’analisi di sensitività eseguita sui fattori di rischio insiti nelle due tecnologie ha portato a ridimenAutorizzativi Rilascio autorizzazioni • Pazienza Medio Medio sionare significativamente i risultati derivanti da Mercato Volatilità TEE • Accordi bilaterali pluriennali Alto Nullo una analisi convenzionale di profittabilità. Energia Nello specifico, l’impianto a gas presenta mar• Accordi per carburante Volatilità prezzo gini di profittabilità decisamente superiori di quello a prezzo costante Alto Basso combustibile • Derivati a biomassa ma, al contrario, presenta un rischio complessivo notevolmente superiore. Alcuni di Tabella 7 – Promemoria sui rischi questi rischi, se individuati per tempo, possono e devono essere mitigati con adeguate misure cautelari, come la Tabella 7 suggerisce.

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BIBLIOGRAFIA

• ENEL. 2013. Stato e prospettive dell’efficienza energetica in Italia. ENEL Fondation. • Cavallito M., Isonio E. 2014. Prodotti finanziari a sostegno delle energie rinnovabili e dell’efficienza energetica. Speciale Tecnico Qualenergia. it

* Dario Fusco, Strutture & Energia Maria Sole Brioschi, Università degli Studi di Bergamo

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Informazioni dalle aziende

La microcogenerazione e le pompe di calore alleati nell’efficienza energetica Nata 40 anni fa in Italia, a Torino, la microcogenerazione è ancora attuale, anzi oggi può avere un ruolo determinante per ottenere importanti risultati nel risparmio energetico di Alberto Ricchiardi e Davide Mescia*

Risparmi notevoli I punti di forza dei micro cogeneratori, ovvero l’elevatissima efficienza ed il consistente risparmio (fino al 40%) del costo della bolletta energetica dei Clienti a cui sono destinati, diventa una leva fondamentale anche per le pompe di calore: coordinando infatti l’accensione delle due macchine, si ottiene energia elettrica ad un prezzo circa della metà rispetto a quello di acquisto in rete, ad uso della HP. In regime invernale, si può così ottenere un “bundle” full thermal caratterizzato da efficienze globali elevatissime, che superano il 160%. In regime estivo, la pompa di calore alimentata dal micro CHP può erogare frigorie, mentre l’acqua calda proveniente da quest’ultimo può esser utilizzata, ad esempio, da un circuito ACS. Installando due macchine da 20 kW elettrici e 44 termici, in abbinamento ad una pompa di calore da 100 kW termici, in zona climatica A in ambito residenziale, si può stimare che il risparmio annuo, nel caso di solo riscaldamento stagionale (2500 ore) è pari a oltre € 20.000. Poiché la micro cogenerazione garantisce una riduzione di gas serra (CO2) del 20% rispetto alle emissioni medie delle produzioni elettriche italiane4, consente anche l’ottenimento di quasi 20 certificati bianchi all’anno, pari a circa € 2.000, che si vanno a sommare ai risparmi diretti e alla defiscalizzazione del gas naturale. Le emissioni inquinanti (NOx, CO e HC) dei migliori prodotti sul mercato sono inoltre di 10 volte inferiori a quelle di una normale caldaia a condensazione, grazie all’applicazione di moderni sistemi catalitici di abbattimento. Con tempi di rientro sempre inferiori ai 5 anni, la micro cogenerazione trasforma dunque il costo globale dell’impianto in un investimento, permettendo risparmi non solo per il Cliente finale ma anche per l’ambiente.

Nuovo TOTEM Rinasce la micro cogenerazione targata made in Italy: a ottobre 2014, in occasione dello Smart Energy Expo di Verona, il gruppo Asja di Torino ha lanciato il nuovo TOTEM, rimanendo fedele all’eccellenza italiana in campo automotive. Il team R&D del gruppo Asja, impegnato nello sviluppo di questa nuova macchina, ha infatti scelto — per le taglie da 10 e 20 kW elettrici — di adottare i propulsori di Fiat Chrysler Automobiles che equipaggiano la 500 e la Panda, e per il 30 e 40 kW quelli di FPT Industrial, che equipaggiano l’Iveco Daily e il Ducato; per i controlli elettronici e la centralina di controllo motore è stata invece scelta l’eccellenza di Magneti Marelli. Tali tecnologie sono sviluppate per soddisfare i limiti di emissione Euro6/Euro VI e al 5% O2 garantiscono al TOTEM emissioni inferiori a quelle di

una moderna caldaia a condensazione (CO < 10 mg/Nm3 e NOx < 10 mg/Nm3), vantando un primato

assoluto nelle categorie di riferimento. ormai evidente, come riportato dai principali centri di ricerca come l’IPCC1 e riconosciuto da importanti istituzioni governative, che l’umanità dovrà vincere, nel corso del secolo che stiamo vivendo, una sfida di fondamentale importanza: ridurre le emissioni di gas clima-alteranti per poter limitare l’aumento di tem- * Ing. Alberto Ricchiardi, Responsabile Ricerca e Sviluppo gruppo Asja Ambiente Italia SpA peratura media globale entro i 2 °C, considerato il limite massimo oltre il quale si innescherebbero processi Ing. Davide Mescia, Ufficio Ricerca e Sviluppo gruppo Asja Ambiente Italia SpA degenerativi dell’ecosistema tali da metter a rischio la sopravvivenza della specie umana2. Considerato che le emissioni per la produzione di energia e dell’heating and cooling costituiscono il 1 IPCC o Intergovernmental Panel on Climate Change è un foro scientifico, fondato nel 1988 da due organismi delle Nazioni Unite, L’Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO) ed il Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente (UNEP) con lo 42%3 di quelle globali, è evidente quanto sia importante agire su di esse. Le pompe di calore, sono e saranno scopo di studiare il riscaldamento globale. Per maggiori informazioni http://www.ipcc.ch/report/ar5/syr/ in futuro una risposta tecnologica, che può essere rafforzata da un alleato strategico: la micro cogenerazione. 2 Il target dei 2 °C è stato introdotto con l’Accordo di Copenhagen nel 2009, durante la Conferenza delle Parti delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici di Copenhagen. Nata 40 anni fa nel Centro Ricerche Fiat da un’intuizione dell’ing. Mario Palazzetti, per un decennio micro La motivazione che ha spinto le Parti a scegliere questo target, la troviamo scritta all’interno dell’accordo: “To achieve the ultimate objective of the Convention to stabilize greenhouse gas concentration in the atmosphere at a level that would precogenerazione si è chiamata TOTEM. L’idea era semplice: produrre energia elettrica da un alternatore montato vent dangerous anthropogenic interference with the climate system, we shall, recognizing the scientific view that the increall’albero di un motore automobilistico (all’epoca era quello della 127), recuperando il calore dai fumi e dai fluase in global temperature should be below 2 °C, on basis of equity and in the context of sustainable development, enhance long-term cooperative action to combat climate change” (UNFCCC 2010, p.5) idi di raffreddamento per erogare anche acqua calda. I tempi non erano però maturi per una diffusione capil- 3 our IEA statistics “CO2 emissions from fuel combustion, 2014”; queste ultime reperibili al sito: http://www.iea.org/statistics/topics/CO2emissions/ lare, e pur avendo venduto alcune migliaia di macchine, nei primi anni 90 la produzione si arrestò. Il testimone 4 Rapporto Ispra 212/15 – Fattori di emissione atmosferica di CO2 e sviluppo delle fonti rinnovabili nel settore elettrico venne raccolto a metà del 2000 all’estero ed oggi sono molti i player che producono micro Schema di funzionamento del sistema che integra la micro-cogenerazione alla pompa di calore cogeneratori (così definite tutte le macchine che producono contemporaneamente energia elettrica e termica con potenza elettrica compresa tra 0 e 50 kW). Mercati di riferimento sono la Germania e il Giappone, con migliaia di pezzi venduti all’anno, ma grandi crescite si stanno avendo anche in Inghilterra, Olanda, Repubblica Ceca, Polonia, USA. E sebbene sotto i 5 kW siano le nuove tecnologie, come le fuel cell, ad avere un ruolo primario soprattutto per il futuro, dai 10 kW in su è ancora il motore endotermico di derivazione automotive, alimentato a metano o biogas, la soluzione vincente.

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ecologico NOx / CO < 10 mg/Nm3, emissioni < a una moderna

FPT Industrial e Magneti Marelli

smart

affidabile

sistemi di generazione di

full service, telecontrollo e

energia (impianti

estensione della garanzia

fotovoltaici, caldaie...)

puĂ˛ coordinare altri

caldaia a condensazione

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aziende agricole

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industrie

Biomasse

Biocarburanti e chimica verde. Quali prospettive? Una panoramica dei progetti di ricerca e sperimentazione del CRB (Centro di Ricerca sulle Biomasse) dell’Università di Perugia di Franco Cotana, Cinzia Buratti, Marco Barbanera e Gianluca Cavalaglio*

L’

ENERGIA DA BIOMASSE copre attualmente oltre

il 60% di tutte le fonti rinnovabili in Europa e il 55% in Italia, ed è destinata a mantenere questo trend fino al 2030 e oltre [1]; le biomasse riguardano non solo il settore elettrico e termico delle energie rinnovabili, ma anche quello dei biocarburanti e dei biomateriali con applicazioni nei settori dell’efficienza energetica e della sostenibilità delle filiere produttive. Un ruolo fondamentale in questo panorama è svolto dal Cluster Nazionale della Chimica Verde che coinvolge il mondo della Ricerca (Università e Centri di Ricerca), il mondo dell’industria (Novamont, Mossi & Ghisolfi, Eni Versalis sono le principali aziende partecipanti), quello delle Associazioni (quali Federchimica, Confagricoltura, Coldiretti, CIA, Confindustria), e infine sette Regioni, che si

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sono impegnate a finanziare con propri programmi il progetto di sviluppo strategico poliennale del Cluster. Il Centro di Ricerca sulle Biomasse (CRB) partecipa al Cluster e ha inoltre un ruolo attivo in uno dei progetti di Ricerca finanziati dal MIUR all’interno del Cluster stesso. Il CRB, istituito dal Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare presso l’Università degli Studi di Perugia, è il Centro di riferimento nazionale per la ricerca sulle bioenergie, i biocarburanti e i biochemicals. Nato nel 2003 con l’obiettivo di intraprendere nuove azioni volte allo sviluppo e all’impiego di biomasse e biocombustibili, ha sviluppato numerosi progetti di Ricerca e Sperimentazione, nonché realizzato impianti pilota per la produzione di energia da biomasse solide, liquide e gassose.

Attualmente la ricerca in Italia su biomasse e biochemicals è orientata principalmente alla sostituzione in tutti i settori dei combustibili fossili con prodotti rinnovabili, allargando le applicazioni delle biomasse non solo alla produzione di energia, ma anche a quella di biocarburanti, bioplastiche e biochemicals. In tale ottica diventa fondamentale un approvvigionamento diversificato delle biomasse “sostenibili”, quelle cioè che non entrano in competizione con l’agricoltura destinata al settore alimentare e con l’impiego tradizionale di terreni agricoli che negli ultimi 40 anni in Italia sono diminuiti di

inutilizzabili per colture alimentari. Le colture più interessanti sono quelle che richiedono ridotti quantitativi di acqua e di trattamenti, quali il cardo e la robinia. In figura 2 sono riportate alcune colture dei campi sperimentali del CRB. Un ulteriore esempio di biomasse sostenibili è costituito da materiale proveniente dalla manutenzione di strade, ferrovie, corsi d’acqua e spiagge, che può trasformare un residuo in molti casi periFigura 1 – Esempio di coloso in prodotto energetico. Un caso studio biomasse residuali, interessante è costituito dalle biomasse spiagpotature di vite e paglia giate. La mancanza di manutenzione dei corsi d’acqua superficiali, delle pertinenze delle infrastrutture di trasporto e dei boschi provoca l’accumulo di tronchi e detriti legnosi che vengono trasportati fino al mare durante le intense piogge invernali o le cosiddette bombe d’acqua, sempre più frequenti come eventi estremi. Oltre ai danni da esondazione, le biomasse legnose vengono spiaggiate dalle mareggiate costituendo un rilevante problema ambientale ed economico per le fasce litorali costiere e i Comuni rivieraschi (fig. 3), e determinando un problema di difficile gestione Figura 2 – Campi sperimentali del CRB – arundo donax, robinia, miscanto e cardo e molto oneroso per le amministrazioni pubbliin parte dei terreni abbandonati o inquiche e per i soggetti coinvolti nella fruizione dei nati (potenzialmente 2 o 3 milioni di litorali. Nella maggior parte dei casi questi residui ettari) si possono alimentare le biovengono rimossi indiscriminatamente e creano raffinerie integrate, cioè l’insieme di ulteriori problemi dal punto di vista ambientale impianti e processi per la produzione di ed economico, per ciò che riguarda sia la raccolta bioprodotti, biochemicals ed energia, sia lo smaltimento. I problemi maggiori si hanno integrate nel territorio da cui traggono per i litorali sabbiosi dove i residui spiaggiati venle biomasse per la propria alimentagono raccolti, nella maggior parte dei casi, con zione sostenibile, in quanto non crea mezzi non idonei che comportano notevole comconflitti con l’agricoltura tradizionale. pattamento e l’allontanamento di ingenti quantità di sabbia, spesso incidendo negativamente sui bilanci sedimentari delle spiagge di piccole Biomasse sostenibili dimensioni o già interessate da fenomeni erosivi. La bioraffineria integrata richiede Al problema della raccolta si aggiungono quelli significative quantità di biomasse Figura 3 – Esempio di biomasse spiaggiate legati alle modalità di smaltimento di queste biosostenibili, ad esempio i residui promasse, che in molti casi sono trasportate in discavenienti dal settore agricolo mostrati rica con notevoli contenuti di sabbia e soprattutto circa 5 milioni di ettari, passando dai 12-13 milioni in figura 1, da quello forestale e da di acqua, con conseguenze quali l’aumento della degli anni ’70 ai 7-8 milioni attuali; contemporaquello agroindustriale. http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 produzione di percolato e l’occupazione di spaneamente sono aumentati i terreni marginali e Un altro esempio è costituito da zio nelle discariche; non vanno poi sottovalutati incolti talvolta riconquistati dal bosco o abbancolture energetiche su terreni margii costi economici connessi. donati e ricoperti da sterpaglie. nali, già abbandonati dall’agricoltura Il CRB ha sviluppato recentemente un proCon l’impiego di biomasse residuali o coltivate tradizionale, o su terreni industriali, getto di ricerca che si pone l’obiettivo di definire un sistema integrato di gestione delle biomasse legnose spiaggiate che consenta di individuare le modalità ottimali di recupero dei residui e di NEW PERSPECTIVES FROM BIOFUELS AND GREEN CHEMISTRY Biomass energy represents the most used renewable source both at European and National level. Recent trends utilizzare questo materiale organico per la produin the field of technology research allow not only power and thermal energy production from biomass, but also zione di energia rinnovabile e/o come substrato biofuels production instead of fossil fuels in transport sector and biomaterials, with applications in several induper la produzione di pannelli a base di legno per strial sectors. The research of CRB in the biomass field and in particular in the “green chemistry” is actually focul’isolamento termico degli edifici. sed among two fundamentals issues: sustainability and pathways diversification. Sustainability is developed Il progetto si propone di: through the recovery of raw materials that are not in competition with traditional food and feed agricolture, but 1) effettuare una stima quanti-qualitativa del matein many cases are an added value (agricultural and forestry residues) and could obtain the valorization of the territory (energy crops in marginal lands and biomass recovery from street, railways, rivers and seasides mainteriale spiaggiato sul territorio costiero nazionale nance). The pathways diversification is reached with the biorefineries, where the obtained renewable bioproducts mediante caratterizzazione chimico-fisica, al could replace fossil products in many fields, from transport (biofuels), to energy (bioenergy), to building (builfine di individuare il processo di conversione ding biomaterials) to chemistry (biochemistry, bioplastics and green solvents), up to cosmetics and farmacology. energetica maggiormente idoneo o l’impiego Keywords: biomass, biofuels, biochemicals, green chemistry nel settore dell’edilizia;

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2) definire strategie ottimali per la raccolta delle biomasse spiaggiate, che consentano la separazione della sabbia dalla matrice vegetale e l’abbattimento della salinità con ripercussioni positive sull’impatto ambientale connesso alla loro rimozione e alla possibilità di reimpiego; 3) elaborare linee guida per il trattamento, la trasformazione, l’utilizzazione e la valorizzazione energetica delle biomasse legnose spiaggiate; 4) effettuare l’analisi del ciclo di vita del sistema di gestione integrato delle biomasse legnose spiaggiate, al fine di valutare i potenziali impatti sull’ambiente causati dallo spiaggiamento, gli effetti ambientali dei differenti processi di gestione ed i rispettivi consumi di risorse ed energia. Sono stati effettuati campionamenti di materiale in diverse zone del territorio costiero italiano, per capirne le caratteristiche chimico-fisiche e in particolare il contenuto di sale e sabbia. Le prime analisi hanno evidenziato che del materiale complessivamente depositato circa il 46% (con pezzatura maggiore di 4 cm) può essere considerato idoneo per processi di conversione energetica senza particolari pretrattamenti; un 40% va sottoposto a un preventivo lavaggio per ridurre il contenuto di sali e il restante 14%, con pezzatura più fine, richiede anche una preventiva separazione della sabbia dalla matrice vegetale, per evitare un’eccessiva usura dei macchinari impiegabili per la sua triturazione.

Figura 4 – Campioni di materiale ligneo spiaggiato, suddiviso in funzione della pezzatura

Figura 5 – Schema della bioraffineria integrata di terza generazione [2]

Bioprodotti e biochemicals IL CRB, insieme ad altri partner Nazionali, sta lavorando al progetto BIT3G, che ha l’obiettivo di sviluppare una Bioraffineria integrata nel territorio (fig. 5) che parta dall’identificazione di aridocolture, non in competizione con l’agricoltura alimentare, e che metta a punto processi a basso impatto ambientale per ottenere biochemicals Figura 6 – Campo sperimentale di cardo del CRB ad alto valore aggiunto ed energia, a partire da metodi di coltivazione sostenibili. La sfida del agro-industriali di aridocolture oleaginose con l’oprogetto è quella di creare una filiera sosteniconsiderati un’evoluzione sostenihttp://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 biettivo di ottimizzarne l’uso sia attraverso studi bile locale di materie prime che, grazie all’applibile rispetto a quelli di prima genespecifici sui processi di trasformazione, sia attracazione di tecnologie innovative, possa diventare razione, in quanto non utilizzano verso la valorizzazione dei sottoprodotti della fase competitiva nei confronti delle materie prime di come materia prima prodotti aliagricola e dei processi industriali. A questo scopo, importazione, sinergica con la filiera alimentare mentari (come mais, canna da zucpartendo dalle esperienze condotte sulle colture e in grado di utilizzare terreni marginali non irrichero e olio vegetali, utilizzati nella del Cardo e del Cartamo (fig. 6), saranno congui, nel rispetto della biodiversità locale e delle prima generazione), ma biomasse dotti diversi studi volti a mappare le diverse arinecessità di mitigazione e adattamento che i camlignocellulosiche, evitando la comdocolture caratteristiche del territorio nazionale biamenti climatici richiedono. Il progetto inoltre petizione con l’agricoltura food. per la selezione e il miglioramento dei genotipi intende sfruttare gli scarti liquidi, solidi e gassosi Il CRB ha sviluppato un prototipo di maggiore interesse, aspetti agronomici per la della filiera e delle diverse lavorazioni per rendere sperimentale per la produzione di bioproduzione di biomasse agricole, processi di prele produzioni passive dal punto di vista energeetanolo a partire da biomasse lignotrattamento e trasformazione delle biomasse oletico e dimostrare che attraverso l’identificazione cellulosiche descritto qui di seguito. aginose e degli oli, sviluppo e applicazione dei di scarti locali, di un appropriato sviluppo di aridoLa biomassa di partenza viene chemicals e dei prodotti finiti e analisi territoriali colture e delle relative tecnologie chimiche, fisiche pretrattata nel reattore di Steam e di valutazione dell’efficienza energetica e degli e biotecnologiche di trasformazione si possono Explosion (Fig. 7), al fine di disorimpatti ambientali e socio-economici. creare esempi di economia di sistema sosteniganizzare la struttura della parete bili e replicabili, in connessione con i siti chimici cellulare e separare la cellulosa e deindustrializzati o in via di deindustrializzazione. l’emicellulosa dalla lignina. Bioetanolo di seconda generazione In particolare, nel progetto sono studiate filiere L’unità di Steam-Explosion è I biocarburanti di seconda generazione sono

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essenzialmente costituita da un reattore, un ciclone di espansione, una vasca di carico per immissione della biomassa e un quadro di controllo/comando. Il vapore utilizzato per il pretrattamento e la successiva fase di Steam-Explosion è prodotto da un generatore di vapore di potenza pari a 50 kW. La componente solida dell’esploso viene lavata per allontanare eventuali inibitori ed è sottoposta alle successive fasi di idrolisi e fermentazione.

L’unità operativa di idrolisi e fermentazione è costituita da due bioreattori della capacità di 5 l ciascuno (fig. 8), provvisti di un sistema di agitazione meccanica, uno di controllo della temperatura e uno di controllo del pH. La sezione di distillazione (fig. 9) è costituita da un reattore in vetro borosilicato da 10 l; la camicia per il controllo della temperatura è riempita con olio diatermico che permette di portare a temperatura la miscela per avviare la distillazione. Un sistema di agitazione verticale ad ancora permette di mescolare la soluzione all’interno del reattore

Figura 7 – Impianto di Steam Explosion

e garantire una maggiore uniformità di temperatura. Lo scambiatore di calore a serpentina ha la funzione di raffreddare e condensare i vapori caldi in salita dalla linea di sviluppo vapori. Il pallone di raccolta da 5 l è provvisto di graduazione e di un sistema per la regolazione del vuoto. Nel corso del progetto sono state testate diverse tipologie di biomassa con diverse condizioni di pressione, temperatura e severità di pretrattamento. Il pretrattamento della biomassa con vapore (steam explosion) consente di destrutturare la biomassa separando la cellulosa dalla lignina e dell’emicellulosa. La biomassa viene triturata e successivamente posta nel reattore insieme a vapore saturo per qualche minuto, a elevata temperatura e pressione. La pressione viene poi improvvisamente ridotta a quella atmosferica causando una esplosione della biomassa e la conseguente disaggregazione. L’emicellulosa viene separata in quanto solubilizza, mentre molti dei legami tra lignina e cellulosa vengono distrutti. La cellulosa viene poi scissa in molecole di glucosio durante l’idrolisi enzimatica, nella quale un cocktail di enzimi separa la cellulosa in zuccheri semplici; la successiva fase di fermentazione a opera di lieviti come il Saccaromices Cerevisiae trasforma gli zuccheri in bioetanolo, che viene concentrato tramite distillazione per ottenere etanolo come prodotto principale e lignina come coprodotto (fig. 10). La lignina può essere usata non solo come biocombustibile per la produzione di energia, come descritto al paragrafo successivo, ma anche come biochemical in settori quali l’edilizia, la cosmetica e la medicina.

Lignina per la produzione di energia

La lignina, ottenibile quale coprodotto del processo di produzione di bioetanolo di seconda generazione, può essere utilizzata per la produzione di energia miscelandola con il carbone (fig. 11) negli impianti di combustione esistenti. La sperimentazione della co-combustione carbone-lignina è imporhttp://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 tante per capire ad esempio se esistono problemi di sicurezza legati all’autoaccensione del combustibile o di mantenimento della stabilità della fiamma. Il CRB ha analizzato il comportamento termico e la reattività nei confronti del processo di combustione di miscele costituite da carbone sub-bituminoso Indonesiano e lignina, ottenuta come residuo del processo di produzione di bioetanolo da paglia di grano, precedentemente sottoposta a pretrattamento di steam-explosion. Le miscele oggetto di stuFigura 9 – Colonna di distillazione dio sono composte dal 5-10-15-20% in peso di lignina.

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Figura 8 – Reattore di idrolisi e fermentazione

Figura 10 – Fasi di trasformazione della biomassa: cippato, biomassa esplosa, liquido fermentato, bioetanolo e lignina

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SVILUPPI FUTURI DELLA RICERCA AL CRB

Il CRB ha avviato un progetto di ricerca che si pone come obiettivi l’individuazione della coltura di Cotinus Coggygria (fig. A) nell’area dell’appennino umbro e lo studio delle potenzialità applicative di alcune componenti della pianta da utilizzare in sostituzione di prodotti chimici di origine fossile. Si individueranno bioprodotti sostenibili con applicazioni nel mercato locale dal settore dell’abbigliamento a quello della cosmesi, dal sanitario a quello della conservazione dei beni culturali. Il progetto si compone di diverse fasi applicative: studio agronomico della cultivar inteso come determinazione di consumi d’acqua, fertilizzanti e altri prodotti chimici; ottimizzazione del processo di estrazione delle molecole di interesse mediante l’utilizzo di solventi green e indagine strutturale delle molecole estratte;

Figura A – Pianta di Cotinus

individuazione di bioprodotti e loro possibili applicazioni in diversi rami dell’industria. Saranno testati i seguenti bioprodotti: • pigmenti per la tintura di tessuti (lana, seta) per il settore dell’abbigliamento e della moda (fig. B); • oli essenziali e molecole per la cosmesi; • sostanze battericide da utilizzare come presidio igienico nel settore sanitario; • molecole con attività antiossidante naturale per la conservazione dei cibi; • cellulosa nanocristallina per l’industria cartiera come rinforzante per carta, banconote e per bioplastiche.

Figura B – Impieghi del Cotinus per la tintura di tessuti

Entrambi i campioni e le relative miscele sono stati sottoposti ad analisi termogravimetrica, impiegando quattro diversi heating rates (5-10-15-20 °C/min) in atmosfera controllata di aria (fig. 12). Dai risultati ottenuti mediante l’analisi termogravimetrica dei campioni di lignina, carbone e Figura 11 – Campioni di carbone e lignina sottoposti a test di co-combustione relative miscele, sono stati determinati i principali parametri cinetici, grazie ai quali è stato possibile descrivere e confrontare le proprietà di combustione lignocellulosica da impiegare potenzialmente consentire di sostituire i carbudei campioni in termini di energia di attivazione nell’impianto sperimentale; ranti fossili (benzina e diesel) con biocarburanti (Ea), temperatura di ignizione (Ti), temperatura di • fase IV: progettazione e realizzaottenuti da biomasse lignocellulosiche sostenibili. zione dell’impianto pilota. Ha riguarSi tratta di un impianto sperimentale in scala da burnout (Tf ) e indice di combustibilità (S). dato la ricerca e l’ottimizzazione di laboratorio che ha consentito la sperimentazione Il risultato più interessante è l’evidenza che esiste tutti i componenti dell’impianto, di varie tipologie di biomasse e l’individuazione dei una significativa interazione tra i due combustibili giungendo alla realizzazione di un parametri chimico-fisici che regolano il processo. durante il processo di combustione. In particolare, http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 impianto sperimentale in scala da Il progetto si è articolato nelle seguenti fasi: le caratteristiche di combustione migliori sono state laboratorio per la produzione di • fase I: studio preliminare di una metodologia ottenute per la miscela costituita dal 20% di lignina, biodiesel di seconda generazione; per lo studio e il monitoraggio della vegetache tra tutte quelle esaminate presenta il minimo • fase V: campagna sperimentale zione, basata sull’uso di tecniche di telerilevavalore dell’energia di attivazione media, il valore più sull’impianto pilota e pubblicamento satellitare, al fine di ottenere la mappatura elevato dell’indice di combustibilità e le temperazione dei risultati. Ha riguardato della disponibilità di biomassa lignocellulosica, ture caratteristiche più basse (Ti = 259 °C, Tf = 630 °C). la sperimentazione con prove di per ottimizzare il processo di localizzazione di Ciò significa che l’impiego di lignina in co-combufunzionamento dell’impianto. In futuri impianti destinati alla produzione di biostione potrebbe consentire di raggiungere un’imparticolare sono stati eseguiti il diesel di seconda generazione; portante riduzione dell’impatto ambientale delle monitoraggio del processo di gas• fase II: ricerca sulle migliori tecnologie disponibili centrali a carbone senza la necessità di apportare sificazione e pirolisi (fig. 14), la spesul mercato relative alle fasi di gassificazione e sostanziali modifiche tecniche al processo. rimentazione delle tecnologie di pirolisi di biomasse lignocellulosiche, a quella di pulizia del syngas e del processo pulizia del syngas ottenuto e a quella di sintesi di Biodiesel di seconda generazione di sintesi di Fischer-Tropsch (fig. 15), Fischer-Tropsch per la produzione di biodiesel; Il CRB ha progettato e realizzato un prototipo attraverso l’individuazione dei para• fase III: caratterizzazione dei catalizzatori orgasperimentale per la produzione di biodiesel a parmetri che regolano le reazioni e nici e inorganici e sperimentazione in laboratire da biomasse lignocellulosiche non in compecaratterizzazione di qualità ambientorio della sintesi di Fischer-Tropsch, volta ad tizione con l’agricoltura food. Lo sviluppo di tale tale del biodiesel ottenuto (fig. 13). individuare i migliori catalizzatori in funzione filiera, insieme a quello della filiera descritta in predelle condizioni di ingresso della biomassa cedenza per la produzione di bioetanolo, potrà

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Figura 12 – Confronto tra le curve di degradazione della lignina e del carbone con l’heating rate di 5 °C/min

Cellulosa nanocristallina

Materiale

σ, Mpa

La cellulosa nanocristallina (NCC) è un nanomateriale derivante da una varietà di sorgenti di cellulosa, incluse piante, animali, alghe e batteri, le cui eccezionali proprietà meccaniche (Tabella 1), in particolare l’elevata resistenza alla trazione, e fisico-chimiche, oltre alla rinnovabilità, abbondanza, biodegradabilità e alta biocompatibilità, lo rendono impiegabile con successo nella preparazione di compositi nano strutturati in sostituzione dei convenzionali filler di rinforzo nei nano compositi come le fibre di vetro o altri materiali inorganici. La ricerca sta focalizzando l’attenzione circa il possibile uso di biomassa residuale forestale, agricola o agroindustriale.

NCC

10000

150

1,5

Acciaio

1280

210

7,8

Alluminio

E, Gpa Densità, g/cm3

330

2,7

2000-3500

2,5

Polpa di conifera

700

1,5

Kevlar

3880

1,4

Vetro

Tabella 1 – Proprietà meccaniche di vari materiali confrontati con NCC

BIBLIOGRAFIA

[1] AA.VV., Documento propedeutico alla redazione del Piano Nazionale Biocarburanti e Biomasse agroforestali per usi energetici – II edizione, 2011; [2] http://www.novamont.com/Bioraffineria/default.asp?id = 420

Figura 13 – Campione di idrocarburi prodotti * Franco Cotana, Cinzia Buratti, Marco Barbanera e Gianluca Cavalaglio, CIRIAF – CRB (Centro di Ricerca sulle Biomasse), Università degli Studi di Perugia

Figura 15 – Sezione di sintesi di Fischer-Tropsch

Figura 14 – Sezione di gassificazione

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Trigenerazione

Centrale di

trigenerazione per l’ospedale S.Martino di Genova Risultati economici, energetici e ambientali dopo un anno di funzionamento a regime di Ilmo Lanza e Sergio La Mura*

EL NOVEMBRE DEL 2011 su questa rivista fu pubblicato un articolo sulla configurazione tecnologica che l’Ospedale San Martino di Genova stava progettando per ridurre i costi energetici e ambientali ricorrendo allo sfruttamento di fonti alternative. Tra questi progetti il più incisivo era rappresentato dalla centrale di trigenerazione, la

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cui costruzione era ormai decisa e avrebbe dovuto concludersi entro la fine dell’anno successivo. L’introduzione di un sistema cogenerativo in Ospedale era storia antica mai concretizzata, nonostante ripetuti studi e proposte tecniche, anche di imprenditori privati, che sempre avevano provato la convenienza dell’operazione.

Già nel 1981 sulla rivista “Condizionamento dell’aria” gli ingegneri De Renzio e Taddia lanciarono l’idea di una centrale di cogenerazione nel nosocomio genovese, uno dei più estesi d’Europa. In base ai consumi, alle tipologie disponibili

all’approfondimento tecnico scientifico citato, svariate società di servizi energetici, interessate a finanziare l’operazione e a gestire l’intero sistema energetico, presentarono proposte di realizzazione di centrali co/trigenerative. La circostanza risolutiva fu l’affidamento, nell’anno 2007, del servizio integrato dell’energia per tutte le SSL liguri da parte della Regione che, tra gli obiettivi previsti, includeva l’utilizzo razionale dell’energia anche attraverso interventi di ottimizzazione e integrazione degli impianti esistenti. Così alla fine dell’anno 2009 (nel frattempo si era consolidata la partnership con Siram SpA, Ditta operativa al San Martino per il Consorzio Micenes appaltatore del servizio) ebbe inizio l’ultima e definitiva progettazione della trigenerazione così tanto evocata ma mai realizzata. Le condizioni erano ulteriormente cambiate: la crescita dei fabbisogni di energia elettrica per l’aumento di energivore attrezzature medicali si era impennata, mentre la richiesta di energia termica, grazie a un minuzioso lavoro di riqualificazione degli impianti di produzione, trasporto e regolazione, stava costantemente diminuendo. Tenuto conto di tutto questo nell’anno 2012 iniziò la costruzione della nuova centrale le cui principali caratteristiche sono di seguito sommariamente descritte.

all’epoca e alla rete esistente, la configurazione più conveniente risultò quella con turbine a gas mono/multistadio con una potenza complessiva di circa 1,5 MW, stimando un tempo di ritorno dell’investimento di circa 5 anni. Nel 1989 ancora l’ingegner De Renzio, sulla rivista “Tecnica Ospedaliera”, rilanciò la proposta. Nel frattempo erano cambiate le ipotesi: vista la contrazione dei posti letto (dagli oltre 4.000 degli anni ’70 ai circa 3.000 degli anni ’90) e stante l’aumento dei consumi di energia elettrica e termica, la configurazione fu ritoccata passando a una sola turbina monostadio con potenza di circa 2 MW. Nel 2002 ha avuto inizio un’intensa collaborazione tra l’U.O. delle Attività Tecniche dell’Ospedale e la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Genova. In questo ambito furono redatte diverse tesi di laurea sull’argomento, con particolare riferimento agli aspetti tecnico-economici di differenti soluzioni impiantistiche comparate fra loro. Quella che risultò più conveniente rispetto ai posti letto e ai fabbisogni ulteriormente cambiati (la stessa estensione e dimensione degli edifici ormai accoglieva 1.600 posti letto) fu l’utilizzo di due/tre motori endotermici e gruppi assorbitori con una potenza complessiva dei motori di 3,5 MW e un tempo di ritorno dell’investimento di circa 4 anni. Aveva preso definitivamente campo l’idea di trigenerare. Tra il 2002 e il 2010, oltre

Il nuovo impianto di trigenerazione dell’Ospedale San Martino-IST

Figura 1 – Il locale in cui è istallato uno dei cogeneratori

Figura 2 – Pianta generale dei locali di cogenerazione

Il nuovo progetto ha previsto l’installazione di 2 motori alternativi endotermici da 1516 kWe cadauno. I locali in cui attualmente alloggiano i due cogeneratori, mostrati nelle Figure da 1 a 3, sono stati ricavati in vani attigui alla centrale termica, completamente riqualificati e insonorizzati. Nello stesso edificio è stata realizzata una nuova struttura metallica, interamente slegata dalla muratura esistente, nel rispetto della normativa

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Tabella 1 – Caratteristiche tecniche dei cogeneratori

Cogeneratore dati unitari

Cogeneratore 1+2 (totali)

Potenza elettrica ai morsetti, kW

1.516

3.032

Potenza immessa (±5%), kW

3.636

7.272

Portata metano (PCI 10,24 kWh/Stm3), m3/h

148

296

Temperatura gas di scarico, °C

439

Portata max fumi, kg/h

8.817

17.634

Recupero termico gas di scarico (acqua 90 °C), kW

127

254

Recupero termico gas di scarico (vapore 191,6 °C), kW

654

1.307

Recupero termico acqua camicie (acqua 90 °C), kW

794

1.588

Totale recupero termico (alte temperature), kW

1.575

3.149

Dissipazione Intercooler (acqua 40 °C), kW

136

272

Rendimento elettrico teorico, %

41,7

Rendimento termico teorico (alte temperature), %

43,3

Rendimento complessivo, %

85,0

Descrizione

Figura 3 – Quadri di controllo comando antistanti le cabine antisismica, in grado di sostenere la caldaia a recupero di calore di nuova installazione, posta al piano superiore. Tutte le macchine sono installate in esterno e le protezioni fonoisolanti sono state dimensionate al fine di non superare 45 dBf a 10 m, limite acustico molto importante da rispettare, specie per impianti inseriti in un contesto ospedaliero cittadino. Le caratteristiche tecniche dei cogeneratori sono riportate in Tabella 1. Sul circuito fumi, a valle dei due cogeneratori, è stata installata una caldaia a recupero, mostrata in Figura 4, per la produzione di acqua calda e vapore; i dati di targa sono riportati in Tabella 2. Il circuito a bassa temperatura dei cogeneratori

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Figura 4 – Caldaia a recupero di calore al piano superiore

Figura 5 – Nuova cabina elettrica di elevazione BT/MT

(40 °C), non essendo sfruttabile sugli impianti ospedalieri, viene dissipato con elettro radiatori che, in casi eccezionali, potranno anche dissipare l’energia termica in eccesso dei circuiti ad alta temperatura dei cogeneratori. I due cogeneratori gestiti in parallelo e al massimo della potenza consentiranno di erogare: • 1.307 kWt: vapore saturo immesso sulla rete vapore ospedaliera; • 1.842 kWt: acqua calda a 90 °C; • 3.032 kWe (max): suddivisi sui due anelli della rete ospedaliera e relativi punti di consegna ENEL in funzione dei fabbisogni elettrici della struttura. Il progetto ha richiesto inoltre consistenti opere accessorie, in particolare:

Tabella 2 – Dati di targa della caldaia a recupero per la produzione di acqua calda e vapore Potenza Termica Caldaia Potenza Termica Economizzatore, kW

253

Potenza termica su circuito vapore, kW

1560

• la realizzazione di una nuova cabina elettrica di elevazione BT/MT, in Figura 5, munita di 2 trasformatori in resina della potenza di 2.000 kVA; tale cabina è stata interconnessa ai due punti di fornitura ENEL, mediante la stesura di circa 700 metri di linee elettriche. Lo schema della rete di media tensione è riportato in Figura 6; • la riqualificazione e la riattivazione di tutte le protezioni di linea della rete elettrica a media tensione e la contestuale implementazione di un sistema di selettività logica del guasto; si è proceduto inoltre a installare un sistema di super visione che consenta un’analisi dettagliata dell’andamento dei consumi elettrici e dello stato degli interruttori; • la realizzazione di una rete idrica ad acqua calda con la funzione di preriscaldare i circuiti di riscaldamento dei seguenti padiglioni mediante scambiatori a piastre, mostrati in Figura 7, posti sui ritorni degli impianti: - Padiglione Amministrazione + Padiglione A + Padiglione B;

Figura 6 – Schema della rete di media tensione

abbonati per leggere Ramo MT normalmente fuori tensione

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RAMO MT IN DISMISSIONE Ramo MT normalmente fuori tensione

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Rete MT fornitura "Levante" Rete MT fornitura "Ponente" Cabina MT fornitura "Levante" Cabina MT fornitura "Ponente"

- Padiglione Sommariva; - Padiglione Specialità; - Padiglione DEA; - Pronto Soccorso; - Padiglione Monoblocco; questa rete permette anche di distribuire fluido a temperatura inferiore, peraltro disponibile anche dalla centrale di cogenerazione – acqua calda a 90 °C; • la realizzazione di una nuova centrale di condizionamento asservita al Padiglione Monoblocco, munita di un assorbitore a bromuro di litio, in Figura 8, con una potenza frigorifera di 1.280 kWf, munito di torre evaporativa in grado di poter assorbire interamente l’energia termica dei due cogeneratori nel periodo estivo e di ridurre il consumo elettrico del padiglione stesso, che è l’utenza ospedaliera principale. Alla fine del 2013 si è conclusa la fase di costruzione della centrale trigenerativa che, dopo un periodo di circa tre mesi di messa in esercizio e dell’inserimento in rete delle energie autoprodotte, è entrata definitivamente in produzione.

Figura 7 – Scambiatori per il preriscaldamento dei padiglioni

Figura 10 – Risparmio di energia primaria atteso dal sistema in relazione al sistema tradizionale di acquisto dell’energia elettrica e di produzione di quella termica in centrale

TRIGENERATION PLANT FOR THE SAN MARTINO HOSPITAL IN GENOA

Gli obiettivi progettuali Le ipotesi progettuali sono state sviluppate sulla base dei diversi dati storici disponibili, tra cui i più significativi sono i consumi e il loro andamento nel quinquennio 2008-2013, passati da circa 60.000 a 50.000 MWh di Et e da 20.000 a 34.000 MWh di Eel, come mostrato in Figura 9. Tutto ciò a conferma del sempre minore fabbisogno di energia termica per riscaldamento e condizionamento in presenza di temperature medie poco differenti, consentito dagli interventi di ottimizzazione svolti sugli impianti. Le previsioni sui risparmi erano tarate in rapporto al numero di ore in cui i motori avrebbero funzionato nell’arco dell’anno; l’ipotesi più realistica, anche se decisamente ambiziosa, era basata sui seguenti dati: • 6.000 ore di funzionamento; • rendimento medio di produzione di una centrale elettrica pari al 40% (comprese le perdite in linea); • rendimento medio di produzione di una centrale termica tradizionale (comprese le perdite della nostra estesa rete) pari al 90%;

Figura 8 – Gruppo frigorifero ad assorbimento monostadio

Keywords: San Martino hospital, trigeneration plant

abbonati per leggere http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 Figura 9 – Andamenti dei consumi termici ed elettrici negli anni dal 2008 al 2013

• rendimento elettrico dei motori endotermici con annesso generatore pari al 35%: • energia termica da cascame di recupero; e portava a un risparmio rapportato al sistema tradizionale di acquisto dell’energia elettrica e di produzione di quella termica in centrale di circa il 30% di energia primaria, come mostrato in Figura 10. * Ilmo Lanza, Azienda Ospedaliera Universitaria San Martino, IST Genova Sergio La Mura, Siram SpA Milano, Coordinatore Comitato Tecnico Sanità AiCARR

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I RISULTATI ECONOMICI, ENERGETICI E AMBIENTALI DOPO UN ANNO DI FUNZIONAMENTO A REGIME

Considerando un anno di funzionamento a regime (dall’1 aprile 2014 al 31 marzo 2015), le ore di funzionamento dei due cogeneratori sono state complessivamente pari a 15.600 con una media annua di 7.800 ore, 1.800 in più rispetto a quelle previste in progetto. Questo risultato è stato ottenuto anche grazie al funzionamento dell’assorbitore durante il periodo estivo, quando tutto il cascame termico dei due cogeneratori è stato convertito in energia frigorifera. Avendo l’assorbitore un EER pari a 0,77 e ipotizzando un EER medio per i gruppi frigoriferi del Padiglione Monoblocco in parallelo all’assorbitore pari a 2,5, si desume un risparmio per il mancato prelievo dalla rete di 600 MWh elettrici. Questo risultato potrà essere migliorato, dal momento che l’assorbitore è stato messo in servizio a metà luglio 2014: infatti, in riferimento a un funzionamento continuo per tutto il periodo estivo si stima un risparmio di ulteriori 300 MWh elettrici. Dal punto di vista delle prestazioni energetiche, il sistema di trigenerazione ha convertito i 52.396 MWh termici di energia primaria in ingresso in 18.900 MWh termici (recupero cascame) e 20.570 MWh elettrici (autoproduzione). Tenendo conto che una centrale elettrica con rendimento medio del 40% per produrre 20.570 MWh avrebbe bisogno di un’energia primaria in ingresso di 51.425 MWh, mentre una centrale termica tradizionale con rendimento medio del 90% per produrre 18.900 MWh termici avrebbe bisogno di un’energia primaria in ingresso pari a 21.000 MWh, ne consegue un rendimento elettrico dei cogeneratori medio Figura 11 – Assorbimenti richiesti dall’intero ospedale e copertura dei carichi termici ed elettrici con cogenerazione

stagionale pari a oltre 39%, 4% in più rispetto alle prime ipotesi progettuali, e un risparmio energetico complessivo del 38% rispetto ai sistemi tradizionali, 8% in più rispetto alle ipotesi progettuali. I risultati energetici ottenuti si traducono in un conseguente risparmio economico, come mostrato in Tabella 3. Dal punto di vista gestionale, vanno inclusi i costi per l’approvvigionamento dei materiali di manutenzione ordinaria e per la manodopera specializzata, fra cui un motorista dedicato, che sono pari a 120.000 €. Tenendo conto di tutti i costi di investimento (compresi gli oneri finanziari) e di gestione, dopo il primo anno di funzionamento a regime si può affermare che il rientro economico dell’investimento avverrà in poco più di 4 anni dall’avviamento. Per quanto riguarda la copertura dei carichi termo-elettrici, come mostrato in Figura 11 la scelta di cogeneratori di taglia media ne massimizza l’utilizzo efficiente. I risultati energetici ottenuti si traducono anche in una conseguente riduzione di energia primaria come mostrato in Tabella 4. In Figura 12 sono mostrati a livello qualitativo i risultati globali ottenuti per l’azienda ospedaliera, che ovviamente si traducono in una riduzione dell’impatto ambientale.

Tabella 3 – Sintesi dei risultati economici ottenuti nelle ipotesi che sia: costo acquisto energia elettrica ~ 150 €/MWh; costo acquisto metano ~ 0,60 €/m3; costo acquisto metano defiscalizzato ~ 0,40 €/m3; P.C.I. metano ~ 0,010 MWh/m3 Consumo/produzione [MWh]

Costo [€]

Sistema tradizionale Energia elettrica

20.579

3.085.550

Energia termica

21.000

1.260.000 4.345.500

Sistema trigenerativo Energia elettrica + energia termica

52.396

Risparmio economico Tabella 4 – Sintesi dei risultati energetici ottenuti

52%

TEP

abbonati per leggere Centrale elettrica

Centrale termica Figura 12 – Confronto Sistema trigenerativo http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 tra le quantità di energia Risparmio di energia primaria espressa in TEP assorbite ante e post intervento.

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2.095.840

Valore 4.393 1794 4.475 38%

Informazioni dalle aziende

Giunti meccanici scanalati per ridurre rumore eLa tecnologia vibrazioni di giunzione meccanica dei tubi come alternativa ai metodi tradizionali di Larry Thau*

er ridurre i rumori e le vibrazioni provenienti dagli impianti collegati ai sistemi idronici, i progettisti utilizzano solitamente giunti antivibranti in materiale elastomerico. Tali connettori creano una discontinuità nelle tubazioni in metallo (a differenza delle saldature), trasferendo così meno vibrazioni lungo la linea. Per contro però, la minore resistenza dei giunti antivibranti in materiale elastomerico può essere all’origine di rotture premature o perdite, nonché di maggiori tempi di installazione. Prove indipendenti hanno dimostrato che, nella gamma di frequenze comunemente riscontrate, i giunti scanalati sono altrettanto efficaci nell’attenuazione di rumori e vibrazioni dei giunti antivibranti. La società di consulenza nel settore dell’acustica SSA Acoustics di Seattle, Washington, ha recentemente effettuato una misurazione sul campo che ha dimostrato come tre giunti Victaulic posti a distanza ravvicinata dalla sorgente delle vibrazioni abbiano delle prestazioni paragonabili a quelle dei giunti flangiati in neoprene e superiori a quelle dei tubi in treccia metallica. I giunti Victaulic hanno conseguito una riduzione dell’ampiezza totale delle vibrazioni dall’80% al 90%. Questo va ad avallare i precedenti test effettuati da L.S. Goodfriend and Associates che confermavano una riduzione significativa delle vibrazioni nei sistemi di tubazioni che montano i giunti flessibili Victaulic Style 77. La riduzione effettiva misurata in decibel è risultata fra i 2,3 e i 12,1 dB su un ampio intervallo di frequenze. I giunti scanalati conservano delle eccellenti caratteristiche di attenuazione del rumore e delle vibrazioni, oltre che la capacità di compensare eventuali disallineamenti, espansioni e contrazioni che si hanno nell’esercizio dell’impianto. L’attenuazione dei rumori si ottiene esclusivamente dal posizionamento dei tre giunti flessibili in prossimità della sorgente delle vibrazioni, lasciando comunque moltissima flessibilità nella progettazione.

Vibrazioni positive Inoltre, ogni successivo giunto presente nel sistema meccanico scanalato crea un’ulteriore riduzione nelle vibrazioni. Il laboratorio di analisi indipendente Nutech Testing Corporation/SE Laboratories ha utilizzato i giunti meccanici Victaulic nei propri test ed è giunto alla conclusione che, per un dato diametro di tubo qualsiasi, vengono trasmesse sempre meno vibrazioni ad ogni giunto Victaulic successivo, a prescindere dall’impiego di giunzioni flessibili o rigide. Per spiegare tale riduzione è necessario esaminare la configurazione del giunto. La struttura dispone di una resiliente guarnizione elastomerica contenuta all’interno della cavità interna dell’alloggiamento in ghisa sferoidale, e questo crea una discontinuità simile a quella del giunto antivibrante. Il materiale con cui vengono realizzate le guarnizioni ha anche la funzione di assorbire le vibrazioni.

Figura 1 – Giunto meccanico scanalato pronto per l’installazione

Le differenze principali del giunto scanalato rispetto al giunto antivibrante sono proprie della configurazione esclusiva del giunto. La specifica costruzione consente alla guarnizione di fare tenuta contro il tubo, mentre l’alloggiamento in ghisa sferoidale fornisce sia lo spazio necessario per la flessione del materiale elastomerico che un contenimento per prevenirne l’eccessiva dilatazione. Nel complesso, il giunto implementa una tenuta idraulica ermetica senza ulteriori accorgimenti. Oltre a ciò, la ghisa sferoidale è dotata di capacità proprie di attenuazione delle vibrazioni, facendo sì che l’alloggiamento esterno abbia anche la funzione di assorbire i rumori. L’effetto finale può essere visto come segue: il tubo saldato continuo viene assunto come fattore pari a uno (tutte le vibrazioni si trasmettono senza interruzioni). Si installa un giunto scanalato, pertanto la guarnizione elastomerica riduce la trasmissione del rumore mentre l’alloggiamento duttile assorbe un ulteriore quantitativo di rumore. Le vibrazioni così ridotte vengono poi diminuite dello stesso fattore al successivo giunto. Lo stesso effetto si ha nuovamente ad ogni giunzione successiva in cui viene installato un giunto meccanico, creando una riduzione cumulativa del suono. I giunti Victaulic offrono inoltre gli altri vantaggi dati dalla facilità e rapidità di installazione e manutenzione, oltre che dalla sicurezza e affidabilità. Questo fa di loro il sostituto ideale dei sistemi tradizionali di attenuazione dei rumori e delle vibrazioni in una varietà di impianti di tubazioni, e un’alternativa alla saldatura o flangiatura. I giunti Victaulic vengono largamente utilizzati in strutture destinate alla comunità quali stadi e hotel e nei fabbricati industriali. In Italia si hanno esempi di prodotti Victaulic in progetti che vanno dal Castello del Valentino a quello della Torre Regione Piemonte.

Una migliore affidabilità dell’impianto senza gli antivibranti in gomma Nelle installazioni convenzionali dei locali tecnici, la riduzione di rumore e vibrazioni viene conseguita montando antivibranti in gomma all’uscita delle pompe. Tali accorgimenti vengono talvolta usati anche per correggere il cattivo allineamento fra il tubo saldato e l’apparecchiatura che sottopone la gomma a sollecitazioni indesiderate. I giunti antivibranti in gomma richiedono una manutenzione costante, in quanto le viti che si allentano nel tempo causano perdite nell’impianto, e devono essere serrate periodicamente. La normale usura unita all’esposizione alla luce ultravioletta nel locale tecnico causa il deterioramento della gomma. Con un’aspettativa di durata che arriva, nel migliore dei casi, ai 10 anni, gli antivibranti in gomma necessitano di sostituzione periodica, magari diverse volte durante la vita dell’impianto, e questo ha per conseguenza il fermo dell’impianto stesso. La parte è soggetta a rotture improvvise e imprevedibili che sono causa di gravi rischi per l’incolumità e la sicurezza se, ad esempio, la gomma si spacca in un impianto di riscaldamento e si ha una fuoriuscita di acqua a temperatura elevata. Il problema viene risolto installando tre giunti scanalati di tipo flessibile su entrambi i lati della pompa. Tale metodo unisce flessibilità e lunga durata per offrire una maggiore attenuazione di rumore e vibrazioni senza la necessità di antivibranti flangiati, eliminando anche i relativi costi e ingombri. Progettati per durare per tutta la vita dell’impianto, i giunti Victaulic costituiscono una soluzione esente da manutenzione che presenta vantaggi sia pratici che economici. * Larry Thau, Executive Vice President e Chief Technical Officer del dipartimento Engineering di Victaulic www.victaulic.com

Figura 2 – FLESSIBILTÀ. La flessibilità dei giunti scanalati riduce la trasmissione delle sollecitazioni nel sistema di tubazioni, mentre la combinazione della guarnizione elastomerica e dell’alloggiamento in ghisa sferoidale smorza le vibrazioni

Figura 3 – Attenuazione nei sistemi di tubazioni. Tre possibilità di installazione dei giunti meccanici scanalati in un sistema di tubazioni per consentire l’attenuazione di rumore e vibrazioni, in modo efficace e dai risultati comprovati

RICERCA — Cosa c’è di nuovo

Nuovi orizzonti per la pompa di calore

di Luigi Schibuola,

Università Iuav di Venezia

A POMPA DI CALORE è il generatore termico che oggi

sta vivendo il maggior sviluppo e incrementando la propria quota di mercato. Le ragioni tecniche, oltre l’indiscutibile migliore efficienza energetica, sono da una parte legate alla accresciuta domanda di raffrescamento estivo per il residenziale, che favorisce la sostituzione del generatore termico tradizionale con una macchina che assolve entrambi i compiti (riscaldamento e raffrescamento), dall’altra la diffusione di sistemi di riscaldamento idronici a bassa temperatura, che sono particolarmente adatti a tali tipi di generatori. Le ragioni politico-economicheambientali sono legate all’attuazione del Protocollo di Kyoto tramite l’adozione della Direttiva europea 28/11/ UE (Parlamento Europeo, 2009) e la riedizione della Direttiva europea sull’efficienza energetica degli edifici, la EPBD (Parlamento Europeo, 2010); in particolare, la prima definisce quali fonti rinnovabili l’aria, le acque superficiali e il sottosuolo, cioè l’energia termica da essi estraibile di fatto esclusivamente con la pompa di calore. Il DLgs 28/11 (Presidente della Repubblica, 2011) decreto legislativo applicativo di recepimento in Italia della Direttiva, pone enfasi all’utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili per coprire una quota rilevante della domanda energetica dell’edificio al fine di raggiungere la caratteristica di edificio a consumo quasi zero (near Zero Energy Building, nZEB), imponendo per tale obbiettivo una quota pari al 50% del fabbisogno coperta da fonte rinnovabile. Tutto ciò indica la pompa di calore quale tecnologia chiave per lo sfruttamento delle energie rinnovabili a costi accettabili e con elevate prestazioni energetiche, specialmente nel caso di interventi in situazioni caratterizzate da restrizioni di tutela monumentale o paesaggistica che impediscono l’uso delle rinnovabili più scontate, quali il solare termico e il fotovoltaico.

Sviluppi tecnologici Tale accresciuta richiesta di mercato ha fortemente motivato la ricerca applicata e lo sviluppo tecnologico, con la scelta di nuovi fluidi refrigeranti, maggiore efficienza degli scambiatori e l’uso di scambi termici rigenerativi. Tuttavia l’aspetto più significativo è certamente l’accento posto su un’elettronica di macchina sempre più raffinata soprattutto ai fini della modulazione della potenza resa e dell’adeguamento continuo dei livelli termici operativi alla contemporanea domanda, per il conseguimento di elevate prestazioni stagionali fortemente legata all’efficienza ai carichi ridotti che è la condizione di funzionamento più frequente negli edifici. A tal fine le soluzioni tecniche sviluppate sono l’impiego di compressori multipli

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anche per le taglie minori, le valvole di laminazione elettronica, e, la più applicata, l’impiego dell’inverter per regolare la velocità dei motori. Sussistono però ancora le problematiche relative a una modulazione del singolo compressore per un suo fattore di carico inferiore al 30%.

Pompe di calore ad azionamento elettrico Un’altra promettente prospettiva riguarda le pompe di calore ad azionamento elettrico, che, come già dimostra la radicale modifica del profilo orario della domanda elettrica nazionale nel periodo estivo connessa alla diffusione del condizionamento in questi ultimi anni, possono avere un impatto rilevante sui profili di carico elettrico. La rapida diffusione di sistemi di produzione decentrata dell’energia elettrica, per lo più da fonti rinnovabili, sta facendo emergere nuove problematiche in merito all’effettiva fruibilità dell’energia prodotta considerando in particolare i forti e solo parzialmente prevedibili sbilanciamenti tra domanda e offerta. Da qui l’introduzione del concetto di smart energy grid, piattaforma energetica condivisa in cui i fruitori di energia ne sono in larga parte anche produttori e lo scambio di energia è gestito dal coordinamento centrale. Ecco allora l’opportunità di rendere assolutamente proficua l’interazione tra smart grid e pompa di calore mediante l’adozione di nuove strategie di controllo di questa macchina che mirino a limitare lo sbilanciamento sulla rete indotto dal singolo edificio in base a una comunicazione della smart grid. Alcuni produttori cominciano già ad attrezzarsi, attraverso lo sviluppo delle cosiddette pompe di calore “Smart Grid Ready” (Schibuola et al., 2014). Il cuore di tali macchine consiste in sistemi di controllo più avanzati rispetto alle strategie di regolazione presenti nelle pompe di calore tradizionali, mirati a un’ottimale integrazione tra l’edificio e la macchina nell’ambito del suo collegamento alla rete elettrica.

Accumulo Tali pompe di calore si prestano ad assecondare

BIBLIOGRAFIA

un contesto operativo che favorisce il consumo in presenza di esubero in rete e viceversa lo limitano in caso di carenza. Naturalmente questo richiede anche la progettazione di sistemi impiantistici e di edifici intelligenti in grado di accumulare l’energia termica prodotta in esubero e di sfruttarla quando necessario. Per incentivare questa strategia è logicamente fondamentale un sistema tariffario variabile in funzione del rapporto previsto tra domanda e offerta, atto a indurre comportamenti delle utenze utili a bilanciare la rete. Infine va sottolineata l’opportunità della sinergia pompa di calore-fotovoltaico che accresce l’autoconsumo, condizione di massima redditività per l’energia autoprodotta, e riduce le difficoltà di una generazione elettrica dispersa nel territorio. Il problema dello sfasamento tra disponibilità e domanda affrontato oggi con il ricorso agli accumuli termici sensibili o latenti potrà a breve trovare soluzioni alternative forse anche più efficaci con lo sviluppo di sistemi di accumulo di energia elettrica con prestazioni e costi adeguati. I primi prodotti commerciali presentati non riguardano solo i veicoli a trazione elettrica ma anche gli edifici. Resta il costo iniziale più elevato per la pompa di calore rispetto ad altre soluzioni che oggi continua a essere il maggiore freno alla sua diffusione. Tariffe mirate, detrazioni e incentivi statali fin qui proposti sono risultati deboli. L’efficacia che il conto energia ha avuto nel determinare il successo del fotovoltaico dovrebbe suggerire una maggiore determinazione nell’intervento del legislatore.

• Parlamento Europeo. 2010. Direttiva 2010/31/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 19 maggio 2010 sulla prestazione energetica nell’edilizia (rifusione). Gazzetta ufficiale dell’Unione europea L 153/13 del 18.6.2010. • Parlamento Europeo. 2009. Direttiva 2009/28/CE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 23 aprile 2009, sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE. Gazzetta ufficiale dell’Unione europea L 140/16 IT del 5.6.2009 • Schibuola L., Scarpa M., Tambani C., Ferrraris De GaspareA. 2014. Prospettive aperte dall’adozione di pompe di calore «Smart Grid Ready». Atti del 31° convegno AICARR, Padova maggio. • Presidente della Repubblica. 2011. Attuazione della direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE. DLgs 28/11. Gazzetta Ufficiale n. 71 del 28.3.2011, SO n. 81.

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Pompa di calore a CO2 abbinata a corpi scaldanti a elevata differenza di temperatura: ottimizzazione delle prestazioni in funzione di una regolazione intelligente Risultati dell’attività sperimentale svolta presso il laboratorio UTTEI-TERM del Centro Ricerche Enea di Casaccia (RM), con lo scopo di valutare le prestazioni di una pompa di calore elettrica a compressione a CO2 del tipo aria-acqua abbinata a corpi scaldanti a elevata differenza di temperatura e dotati di valvole termostatiche elettroniche modulanti di Nicolandrea Calabrese1 – Raniero Trinchieri1 – Paola Rovella2 – Cecilia Piazzolla3 – Michele Vio4 – Marco Pozzati5 – Luca Scalambrin5 1 Unità UTTEI-TERM, Centro Ricerche ENEA di Casaccia, RM 2 DIMEG, Università della Calabria, CS 3 Università Roma Tre, RM 4 Libero professionista, VE 5 IRSAP SpA – Arquà Polesine, RO

CO2 HEAT PUMP COMBINED WITH HIGH TEMPERATURE DIFFERENCE HEATING TERMINAL UNITS: PERFORMANCE OPTIMIZATION ACCORDING TO AN INTELLIGENT MANAGEMENT

An efficient solution for the retrofit of existing buildings, generally equipped with traditional boiler and heating terminal units, is represented by heat pumps that use CO2 (R744) as refrigerant and the adoption of an innovative electronic thermostatic modulating valves for the heating terminal units in order to maximize the machine performances. The CO2 has environmental (ODP = 0 and GWP = 1) and thermodynamic advantages which make it particularly suitable for the satisfaction of high hot water demands. The experimental tests were carried out with the aim of evaluating the performance of an air to water CO2 heat pump combined to heating terminal units that are characterized by a high temperature difference and equipped with innovative valves. The use of these valves has mainly the purpose of reducing the water temperature at heat pump inlet, because the CO2 heat pump performances decrease with the increasing of this parameter. The tests were performed at different boundary conditions and the results have allowed to determine the effect of modulating valves on heat pump and gas cooler performances and to identify the improvements to be implemented over the entire system. Keywords: CO2 heat pump, building retrofit, heating terminal unit, regulation system

è costituito soprattutto da edifici esistenti, spesso di pregio storico, la cui realizzazione è antecedente all’emanazione di leggi e decreti volti all’efficienza e al risparmio energetico e nei quali la produzione di energia per il riscaldamento e l’acqua calda sanitaria viene generalmente realizzata con una caldaia alimentata da combustibile fossile e abbinata a corpi scaldanti.

L PARCO EDILIZIO ITALIANO

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Per gli interventi di retrofit in questi edifici, una soluzione efficiente e poco invasiva è data dalla sostituzione della caldaia tradizionale con sistemi a pompa di calore che utilizzano la CO2 (R744) e dall’adozione di sistemi innovativi di regolazione elettronica allo scopo di massimizzare le prestazioni della macchina. Rispetto ai refrigeranti tradizionali, la CO2 presenta vantaggi non

RICERCA — Pompe di calore a CO²

solo ambientali, ma anche progettuali e impiantistici, che la rendono particolarmente adatta alla produzione di acqua a elevata temperatura e quindi al soddisfacimento di elevate richieste di acqua calda sanitaria e al riscaldamento invernale anche nei climi più severi, assicurando fasi di sbrinamento di breve durata. L’attività sperimentale descritta in questo articolo è stata svolta presso il laboratorio UTTEI-TERM del Centro Ricerche Enea di Casaccia (RM), con lo scopo di valutare le prestazioni di una pompa di calore elettrica a compressione a CO2 del tipo aria-acqua abbinata a corpi scaldanti (termosifoni) a elevata differenza di temperatura e dotati di valvole termostatiche elettroniche modulanti. L’impiego di questo sistema di regolazione innovativo e intelligente, comandato con tecnologia wireless, ha principalmente lo scopo di ridurre la temperatura dell’acqua di ritorno in macchina, in quanto le prestazioni di una pompa di calore a CO2 decrescono all’aumentare di tale parametro. Le prove sono state eseguite per diverse condizioni al contorno, con valori di temperatura dell’aria esterna variabili da 7 °C fino anche a circa -10 °C e con un valore della differenza di temperatura tra ingresso e uscita dal corpo scaldante pari a circa 30 °C. I risultati sperimentali hanno permesso di determinare l’effetto dell’uso di valvole elettroniche modulanti sulle prestazioni della pompa di calore e sull’efficienza del gas cooler.

IL SISTEMA Qui di seguito sono brevemente ricordate le caratteristiche dei due principali componenti del sistema considerato: le pompe di calore a CO2 e i corpi scaldanti a elevata differenza di temperatura. Le pompe di calore a CO2

in uscita considerevolmente più basso di quello che si ha nel caso in cui si utilizzi la CO2. L’utilizzo dell’anidride carbonica presenta notevoli vantaggi anche dal punto di vista ambientale, in quanto la CO2 non è infiammabile, non è tossica, ha un indice ODP nullo, un GWP unitario e rispetta quanto stabilito dal Regolamento 517/2014/UE (Parlamento europeo, 2014) sulla eliminazione graduale degli HFC. Le proprietà termodinamiche dell’anidride carbonica e una progettazione ad hoc dei singoli componenti e della logica di funzionamento consentono di impiegare le pompe di calore aria-acqua che usano come refrigerante la CO2 in situazioni in cui la temperatura dell’aria esterna raggiunge valori fino a -25 °C (Cavallini, 2004; Kim et al., 2004). Inoltre, gli elevati valori di temperatura di fine compressione limitano gli effetti negativi dello sbrinamento, riducendone la durata, rispetto a quella che si ha quando si utilizzino i refrigeranti tradizionali. Le pompe di calore a CO2 sono particolarmente adatte al revamping di impianti di riscaldamento con caldaie e corpi scaldanti, in quanto sono in grado di produrre acqua ad alta temperatura, oltre 70 °C, con prestazioni molto elevate a patto di mantenere la temperatura dell’acqua di ritorno al gas cooler a valori inferiori a 30 °C. È importante che i corpi scaldanti abbinati a questa macchina siano dimensionati per funzionare con un valore elevato della differenza di temperatura tra mandata e ritorno, come si evince dal confronto tra i due cicli termodinamici riportati in Figura 2, riferiti entrambi a una stessa macchina evaporante ad aria alla temperatura di -3 °C (temperatura di evaporazione -10 °C) ma a un diverso valore di temperatura dell’acqua in ingresso al gas cooler: 40 °C nel caso a), 25 °C in quello b). In riferimento al piano termodinamico riportato in Figura 2a, nel ciclo tracciato in azzurro la CO2 all’uscita del compressore, nello stato 1, si trova nelle seguenti condizioni: T = 124 °C e p = 10 MPa e viene poi raffreddata fino allo stato 2, caratterizzato da un valore di temperatura pari a 45 °C. In tale configurazione, rappresentativa di un tradizionale impianto di riscaldamento, l’effetto utile è limitato, così come il COP che è pari a 2,05. Se si volessero ottenere valori migliori sia della potenza che dell’efficienza, soprattutto della potenza, l’unica

Il funzionamento delle pompe di calore a CO2 differisce da quello delle macchine che utilizzano refrigeranti tradizionali in quanto la fase di cessione dell’energia termica avviene non mediante la condensazione della CO2 ma mediante il raffreddamento graduale di quest’ultima all’interno del gas cooler in un ciclo transcritico, la cui efficienza è fortemente dipendente dalla temperatura dell’acqua in ingresso alla macchina, in corrispondenza del gas cooler (Calabrese et al., 2013; Cecchinato et al., 2005; Neksa, 2002; Rieberer et al., 1997). Figura 2 – Cicli termodinamici per due diverse temperature A titolo di esempio, in Figura 1 a destra sono mostrati il profilo di dell’acqua in ingresso al gas cooler. La temperatura dell’acqua temperatura dell’anidride carbonica a una pressione di 120 bar, con in ingresso è pari a 40 °C nel caso a) e a 25 °C nel caso b) Da Vio, 2013 valori di temperatura in ingresso e in uscita pari rispettivamente a circa 100 °C e 20 °C, e quello di una portata di acqua controcorrente la cui temperatura aumenta da 15 °Chttp://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 fino a circa 90 °C. Nella stessa Figura, a sinistra, sono riportati i profili di temperatura, decisamente a) meno favorevoli, che si avrebbero usando un condensatore di una pompa di calore con HFC: in questo caso, le differenze di temperatura tra i fluidi nelle varie sezioni dello scambiatore variano considerevolmente, causando perdite exergetiche elevate, quindi basse efficienze di scambio termico e un valore di temperatura dell’acqua

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Figura 1 – Differenza tra i profili di temperatura in un condensatore a HFC e in un gas cooler a CO2 in una pompa di calore per il riscaldamento di acqua b)

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RICERCA — Pompe di calore a CO² possibilità è aumentare ulteriormente il valore della pressione, portandolo a 11 MPa (ciclo in giallo), determinando così un aumento del valore della temperatura che raggiunge 134 °C e ottenendo un incremento del 16% dell’effetto utile e dell’8% del COP dell’8%; il valore di temperatura del punto 2 rimane ovviamente invariato. L’unica possibilità per aumentare sia l’effetto utile che il COP è quella di abbassare il valore della temperatura dell’acqua in ingresso alla macchina. Nel piano termodinamico a destra in Figura 2 è mostrato cosa accadrebbe se alla macchina venissero abbinati corpi scaldanti operanti con un elevata differenza di temperatura, in grado di ridurre la temperatura di ingresso fino al valore di 25 °C: il valore della pressione di alimentazione ottimale scenderebbe a 8 MPa e quello del COP salirebbe a 3,24, risultato eccellente se si considera che, come detto, la temperatura dell’aria esterna in questo esempio è pari a -3 °C. Il valore della temperatura nello stato 1 si ridurrebbe a 101 °C e quello dello stato 2 scenderebbe a 30 °C e la potenza fornita sarebbe maggiore del 23% rispetto a quella del ciclo azzurro nel piano termodinamico a sinistra (Calabrese, 2012). I corpi scaldanti

I corpi scaldanti sono terminali di impianto in grado di funzionare con portate d’acqua molto basse e salti termici elevati. La curva di potenza di un corpo scaldante, normalmente data come funzione potenziale della differenza tra temperatura ambiente e temperatura media del fluido termovettore, può essere espressa in funzione della portata tramite il bilancio entalpico sul fluido termovettore. In Figura 3 – Variazione di potenza resa da un corpo scaldante al variare della differenza di temperatura tra mandata e ritorno alle condizioni nominali di progetto, valida per un valore di temperatura dell’acqua in ingresso pari a 75 °C

particolare, se si fissa la temperatura di mandata e si modula la portata, tale curva è fortemente non lineare per dimensionamenti del corpo scaldante che corrispondono a bassi valori della differenza di temperatura tra mandata e uscita in condizioni nominali, mentre tende a divenire tanto più lineare quanto più aumenta tale differenza di temperatura ed è completamente lineare quando il valore della temperatura dell’acqua in uscita si avvicina a quello della temperatura dell’aria in ambiente, qualunque sia la temperatura di mandata (Figura 3). Un dimensionamento dei corpi scaldanti che corrisponde a una curva di potenza non lineare non consente a una valvola di regolazione termostatica convenzionale di regolare in modulazione con sufficiente precisione: questo è il motivo per cui molto spesso le valvole termostatiche tendono a lavorare in modalità onoff. Decisamente meglio si comportano le nuove valvole di regolazione elettroniche, che permettono un controllo più raffinato anche in condizioni di forte non linearità (Figura 4). L’andamento sostanzialmente on-off della portata causato dalle valvole termostatiche tradizionali si sposa male, per vari motivi, con l’ottimizzazione energetica di tutti i generatori, tra cui l’incremento del numero di avviamenti con decadimento del rendimento. Far variare il meno possibile la portata durante la regolazione è molto importante perché fa sì che: • la temperatura dell’acqua di ritorno sia il più vicino possibile a quella di progetto (cioè il valore ottimizzato); • il generatore lavori con maggior regolarità senza continui on-off. Questi aspetti sono importanti qualunque sia il generatore, ma sono fondamentali con le pompe di calore, in particolar modo con quelle che utilizzano la CO2 come refrigerante.

METODI I test sono stati effettuati utilizzando una facility di prova appositamente realizzata, in condizioni prefissate di temperatura dell’aria in ingresso all’evaporatore e facendo variare il valore di set point impostato per ciascun corpo scaldante al fine di analizzare il funzionamento delle valvole elettroniche e della macchina (Calabrese et al., 2014). L’impianto sperimentale

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La facility di prova è costituita dai seguenti componenti (Figura 5): • una pompa di calore ad anidride carbonica aria-acqua (Figura 6); • tre corpi scaldanti multicolonna tubolare in acciaio; • un sistema di regolazione dei corpi scaldanti, costituito da valvole http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 elettroniche modulanti; • un sistema di monitoraggio e acquisizione dati. Figura 4 – Confronto tra l’andamento della portata I corpi scaldanti sono connessi in parallelo, quindi fanno capo a d’acqua in un corpo scaldante ad elevato contenuto d’acqua un unico collettore caldo e a un unico collettore freddo. La pompa con valvola termostatica tradizionale e valvola elettronica di calore è una macchina commerciale per la produzione di acqua calda sanitaria, con potenza termica nominale di 4,5 kW. Figura 5 – Facility di prova con pompa di calore a CO2 abbinata a corpi scaldanti a elevata differenza di temperatura

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Figura 6 – Pompa di calore a CO2

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I principali componenti della macchina sono (Figura 7): un compressore rotativo bistadio; un silenziatore; un pressostato; un gas cooler del tipo tubo in tubo; una valvola elettronica di espansione, il cui grado di apertura può essere gestito dal sistema di controllo integrato con la macchina commerciale o da un controllore esterno; • un evaporatore a pacco alettato accoppiato a una ventola assiale. Particolari accorgimenti nella progettazione del circuito frigorifero consentono di realizzare un efficace sistema di protezione antigelo per le zone inferiori dello scambiatore, evitando così l’utilizzo di riscaldatori elettrici ovvero di dover ricorrere all’inversione del ciclo; • un ricevitore di liquido. La pompa di calore è stata strumentata con termocoppie di tipo K e di tipo J e con misuratori di pressione per monitorare lo stato termodinamico della CO2 in corrispondenza (ingresso/uscita) dei principali componenti (Figura 7). Il monitoraggio e l’acquisizione dei dati sperimentali sono stati effettuati mediante un programma sviluppato in ambiente LabVIEW. I valori di temperatura e di pressione acquisiti consentono di visualizzare in tempo reale sul piano p-h il ciclo svolto dalla CO2 durante l’esecuzione delle prove. È possibile variare la frequenza di lavoro del compressore agendo su un apposito potenziometro. Sono stati inoltre inseriti due misuratori di portata per valutare la portata di CO2 e dell’acqua di rete nel gas cooler. La temperatura dell’aria nell’ambiente in cui sono collocati i corpi scaldanti, Ta, è monitorata con tre termocoppie, una per corpo scaldante, ciascuna posizionata a un metro di distanza dalla mezzeria di quest’ultimo. La regolazione del corpo scaldante avviene tramite la centralina elettronica in Figura 8: vengono definite le stanze da riscaldare

Massimo valore della temperatura dell’acqua: 75 °C; Intervallo di valori della temperatura di funzionamento: -5 °C/+50 °C; Intervallo di valori della temperatura di stoccaggio: -10 °C/+65 °C; Antenna integrata nel dispositivo; Portata massima del segnale in area libera: 120 m; Dimensioni: diametro 52 mm e lunghezza 76 mm.

• • • • •

Figura 7 – Schema di impianto della pompa di calore strumentata Boccardi, 2012

Figura 8 – Valvole termostatiche elettroniche modulanti con centralina Wi-Fi di comando in funzionamento non standard permette infatti di alzare il valore della pressione in uscita dal compressore, ottenendo un effetto utile maggiore in quanto sul piano p,h il ciclo termodinamico del refrigerante risulta allargato e spostato verso l’alto. Per far sì che i valori di temperatura dell’aria nell’ambiente in cui si trova la pompa di calore siano quelli desiderati, è stato realizzato un box a temperatura controllata.

RISULTATI L’analisi dei risultati sperimentali ha permesso di valutare le prestazioni complessive della macchina e gli effetti delle diverse condizioni al contorno sia sul COP che sull’efficienza del gas cooler. I risultati si riferiscono a prove eseguite con valori di temperatura dell’aria esterna compresi tra 7 °C e circa -10 °C. Le prove sono state eseguite utilizzando valvole termostatiche tradizionali ed elettroniche modulanti a differenti valori di set point della temperatura dell’aria in ambiente, allo scopo di valutare l’effetto sul funzionamento della pompa di calore del sistema di regolazione proposto. L’elaborazione dei dati sperimentali ha permesso di individuare i miglioramenti da apportare sia alla macchina in prova, in particolare al gas cooler, che alla logica di regolazione del sistema pompa di calore-corpi scaldanti al fine di massimizzare le prestazioni della macchina.

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Risultati relativi al funzionamento globale e alle http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 prestazioni della macchina e del gas cooler

con i relativi valori di set point di Ta e ciascun corpo scaldante, con le proprie caratteristiche, viene associato alla stanza in cui è collocato; la centralina elettronica, tramite un sistema Wi-Fi, dialoga con le valvole installate su ciascun corpo scaldante. Modalità di esecuzione delle prove sperimentali

Le prove sono state eseguite in regime stazionario e in transitorio, in funzionamento standard (PDC Std) e non standard (PDC NO Std), quest’ultimo realizzato utilizzando un potenziometro per variare la frequenza del compressore della macchina. Operare con la macchina

Per ciò che concerne le prestazioni del compressore, i risultati sperimentali hanno mostrato che l’unità installata sulla pompa di calore in prova garantisce prestazioni elevate in ogni condizione di funzionamento. In Figura 9 sono riportati i valori dell’efficienza globale del compressore relativi alle prove eseguite con valvole elettroniche per valori di temperatura dell’aria esterna compresi tra -14 °C e -10 °C. È evidente che il rendimento si attesta su valori compresi tra 0,55 e 0,69, assumendo valori accettabili anche per condizioni al contorno sfavorevoli, cioè per valori di temperatura dell’aria esterna, Te, molto bassi. In Figura 10 è riportato l’andamento dei valori del COP della pompa di calore in funzione del valore della temperatura dell’acqua in ingresso al gas cooler, TiW, per valori di Te compresi tra -14 °C e -10 °C. I valori del COP sono compresi tra 1,75 e 2,3, decisamente accettabili per le condizioni di temperatura dell’aria esterna considerate. Le prove eseguite con valvole termostatiche tradizionali sono state effettuate per diversi valori della temperatura dell’acqua di mandata ai terminali di impianto (40 °C, 50 °C e 60 °C), e per un

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RICERCA — Pompe di calore a CO² a)

0.7 T = -14 [°C] e

T = -11 [°C] e

T = -10 [°C] e

[-]

0.65

b) 0.6

0.55 3.5

4.5

5.5

[-]

Figura 9 – Andamento del rendimento globale del compressore, ηg, in funzione del rapporto di compressione, β, per tre valori della temperatura dell’aria esterna, Te

Figura 11 – Per Te = 7 °C e TuW = 60 °C a) Efficienza del gas cooler, εgc, e b) COP della pompa di calore in funzione della portata d’acqua εgc che il COP. Tale aspetto è stato tralasciato perché non molto rilevante rispetto agli obiettivi del lavoro. Nelle prove effettuate con TuW = 60 °C, per portate pari a circa 60 kg/h e per funzionamento in modalità standard, l’efficienza del gas cooler è minore di quella che si ha in funzionamento non standard (frequenza del compressore controllata mediante potenziometro) e la differenza tra i valori delle temperature dell’anidride carbonica e dell’acqua sul lato freddo del gas cooler non si annulla mai, neanche nel caso in cui TiW assuma valori confrontabili con quelli di TuW. I dati sperimentali relativi all’uso di valvole termostatiche tradizionali hanno mostrato chiaramente che le prestazioni della pompa Figura 12 – Efficienza del gas cooler, εgc, in funzione della differenza di temperatura tra la temperatura della CO2 in uscita dal gas cooler e la temperatura dell’acqua in ingresso al gas cooler

abbonati per leggere http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 Figura 10 – Andamento del COP della pompa di calore in funzione del valore della temperatura dell’acqua in ingresso al gas cooler, TiW, per tre valori della temperatura dell’aria esterna, Te valore di Te esterna pari a 7 °C. In Figura 11 sono riportati i risultati sperimentali relativi al caso TuW pari a 60 °C. Dall’analisi dei risultati di Figura 11 si evince che la portata di acqua in ingresso influenza le prestazioni della macchina e quindi quelle del gas cooler. In particolare, l’efficienza del gas cooler aumenta all’aumentare della portata d’acqua inviata a tale scambiatore, attestandosi a valori prossimi all’unità per i valori di portata maggiori. Il COP della macchina raggiunge il valore massimo di 3,2 per il valore più basso di TiW. I punti sperimentali di Figura 11 potrebbero essere meglio commentati se rapportati al rispettivo valore di alta pressione, grandezza che determina fortemente sia l’efficienza

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di calore a CO2 sono molto influenzate dalla portata di acqua, all’aumentare della quale aumenta l’efficienza del gas cooler. In Figura 12 è riportato l’andamento dell’efficienza del gas cooler in funzione della differenza di temperatura sul lato freddo dello scambiatore, ∆TGC,cs, cioè della diferrenza di temperatura tra la temperatura della CO2 in uscita dal gas cooler e la temperatura dell’acqua in ingresso al gas cooler. Tali punti sperimentali si riferiscono a bassi valori della temperatura dell’aria esterna (-14 °C < Te < -10 °C). Dalla Figura 12 si evince che all’aumentare della grandezza ∆TGC,cs peggiora l’efficienza del gas cooler. Per indagare in maniera più approfondita l’effetto della portata d’acqua sarà necessario effettuare ulteriori prove sperimentali. È evidente che la pompa di calore a CO2 ha prestazioni globali buone per bassi valori di temperatura dell’aria esterna e che ciò è dovuto anche all’impiego di un compressore bistadio, che permette di sviluppare elevati rapporti di compressione per bassi valori della temperatura della sorgente fredda e/o per alti valori di quella calda. Risultati relativi al funzionamento con valvole elettroniche modulanti installate sui corpi scaldanti abbinati alla pompa di calore

Al fine di caratterizzare il funzionamento delle valvole elettroniche modulanti, sono stati variati i valori di set point della temperatura dell’aria nell’ambiente in cui sono posti i corpi scaldanti, utilizzando la centralina Wi-Fi in Figura 8. In Figura 13 sono riportati i risultati relativi alle prove effettuate a 40 °C. Le frecce in figura indicano le variazioni dei set point della temperatura dell’aria nella stanza associata a ciascun corpo scaldante (ST1, ST2 e ST3). Dall’esame di Figura 13 risulta che per TuW = 40 °C il valore di ΔTGC,cs si mantiene costante in condizioni statiche e varia al variare del set point impostato sulle valvole, dal momento che la portata d’acqua ottimale nel gas cooler è superiore e prossima alle condizioni di ottimo. La perdita del controllo si ha solo quando tutte le valvole lavorano con un set point molto basso e la potenza richiesta tende ad annullarsi. Da notare che le prove sono state effettuate a carico costante, a meno della variazione, trascurabile, dovuta al cambiamento di set point.

Le Figure 14 e 15 si riferiscono alla prova effettuata in condizioni di temperatura dell’aria esterna pari a -10 °C e temperatura dell’aria nell’ambiente in cui sono posti i corpi scaldanti pari a 18 °C. Inizialmente il set-point della temperatura dell’aria in ambiente è stato impostato a 35 °C su tutti i corpi scaldanti, così da avere la completa apertura di tutte e tre le valvole elettroniche, e poi è stato variato il valore di set point della temperatura dell’ambiente relativo a un solo corpo scaldante. Dalla Figura 14, in cui è riportato l’andamento nel tempo delle grandezze misurato sul lato acqua dello scambiatore, si evince che durante la prima parte della prova la differenza tra i valori di temperatura all’ingresso e all’uscita dei corpi scaldanti è rimasta pari a circa 30 °C. Nel diagramma di Figura 15 è riportato l’andamento nel tempo della portata di acqua, dell’efficienza del gas cooler, del COP e della differenza tra la temperatura di uscita del gas e quella di ingresso dell’acqua dal lato freddo del gas cooler. Le lettere indicano gli istanti in cui sono stati variati i set point della temperatura dell’aria nell’ambiente associato a ciascun corpo scaldante (ST1, ST2 e ST3). Come si vede, la portata d’acqua e l’efficienza del gas cooler sono sostanzialmente stabili, mentre il valore di ∆TGC,cs (differenza tra la temperatura della CO2 in uscita dal gas cooler e la temperatura dell’acqua all’ingresso del gas cooler) varia molto nella seconda parte della prova. La diminuzione di portata d’acqua dovuta alle valvole elettroniche determina un aumento del valore di TuW a parità di TiW. Ciò si ripercuote ovviamente su tutti i parametri di funzionamento Figura 14 – Andamento nel tempo delle grandezze misurate dal lato acqua dello scambiatore in presenza di valvole elettroniche modulanti per Te = -10 °C e Ta = 18 °C

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Figura 13 – Prova con valvole elettroniche: a) Te = 7 °C, TuW = 40 °C; b): Te = 7 °C, TuW = 40 °C

http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 Figura 15 – Andamento nel tempo delle prestazioni della pompa di calore in presenza di valvole elettroniche modulanti per Te = -10 °C e Ta = 18 °C

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RICERCA — Pompe di calore a CO² della pompa di calore e in particolare sulla temperatura di evaporazione, sulla portata di CO2 e sul rapporto di compressione. Nelle Figure 16 e 17 sono riportati i risultati della prova effettuata con valori di temperatura dell’aria esterna e dell’aria nell’ambiente in cui sono posti i corpi scaldanti rispettivamente pari a -11 °C e 19 °C. Le prove confermano la necessità di migliorare le prestazioni del

Figura 16 – Andamento in funzione del tempo delle grandezze misurate dal lato acqua nella prova con Te = -11 °C e Ta = 19 °C in presenza di valvole elettroniche modulanti

Figura 17 – Andamento in funzione del tempo delle prestazioni della pompa di calore nella prova con Te = -11 °C e Ta = 19 °C in presenza di valvole elettroniche modulanti

un circuito a portata variabile, che possa garantire la costanza della temperatura di ritorno al variare del carico. Questa scelta comporta ulteriori problemi perché, come si è visto, l’efficienza di scambio del gas cooler della macchina utilizzata è ottimizzata solamente in un certo campo di portate. È possibile pensare a macchine studiate ad hoc per gli impianti di riscaldamento, con soluzioni idonee ad allargare il campo di portate d’acqua ottimali, ad esempio con più gas cooler in parallelo, intercettabili sia dal lato frigorifero che idraulico; tuttavia, le oscillazioni di portata devono essere abbastanza limitate, se si vogliono ottenere prestazioni elevate. Agli algoritmi personalizzati per singolo corpo scaldante e alla capacità di dialogare con il generatore in modo da indicare il valore della temperatura di produzione più idoneo, devono essere aggiunte ulteriori funzioni quali la capacità di controllare anche il valore della temperatura all’uscita, mentre l’intero sistema deve calcolare la portata di ritorno e adattare il valore della temperatura di mandata in modo che il campo di variazione di portata sia limitato. Il sistema di supervisione deve dialogare anche con un misuratore di portata d’acqua posto all’ingresso della pompa di calore e del relativo gas cooler. La logica di funzionamento deve essere tale per cui il valore della temperatura dell’acqua prodotta deve essere fissato in base sia all’apertura delle valvole sia alla portata complessiva nel gas cooler, in modo da ottimizzare il COP. L’impianto va calcolato considerando un elevato valore della differenza di temperatura tra ingresso e uscita dei corpi scaldanti (ad esempio 48 °C, con T = 70 °C in ingresso e T = 22 °C in uscita) così da linearizzare al massimo la potenza resa in funzione della portata, per facilitare la regolazione da parte delle valvole elettroniche. A parità di condizioni al contorno, rispetto alle valvole termostatiche, le valvole elettroniche sono in grado di mantenere il valore della temperatura media dell’acqua in ingresso al gas cooler costante e prossimo a quello della temperatura dell’aria ambiente. Anche il valore della temperatura dell’acqua prodotta dalla pompa di calore è più basso nel caso di valvole elettroniche (a patto che la logica di gestione sia opportunamente studiata). Infine, nel caso di valvole elettroniche si ha un COP sempre maggiore di quello che si ottiene con l’uso di valvole termostatiche tradizionali grazie alla minor temperatura di produzione, al minor numero di avviamenti orari e all’ottimizzazione delle portate d’acqua all’interno del gas cooler.

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CONCLUSIONI Le pompe di calore a CO2 potrebbero essere generatori particohttp://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1

gas cooler per poter ottenere i migliori risultati abbinando la pompa di calore ai corpi scaldanti. Anche le prove a bassi valori della temperatura dell’aria esterna sono state effettuate a carico costante, a meno della variazione, trascurabile, prodotta dal cambiamento di set point per verificare la possibilità di ottenere una curva di portata complessiva poco variabile, in modo da lavorare sempre nelle condizioni di massima stabilità della macchina. Questa situazione non si può verificare se si utilizzano valvole termostatiche tradizionali, a causa dei cicli di funzionamento in continua apertura e chiusura, mentre usando le valvole elettroniche è possibile modulare continuamente la portata d’acqua (Calabrese N. et al., 2014). Potenzialità ed evoluzione della pompa di calore a CO2 abbinata a corpi scaldanti

Il funzionamento delle pompe di calore a CO2 è fortemente influenzato dal valore della temperatura dell’acqua in ingresso al gas cooler, per cui queste pompe di calore possono essere utilizzate solo in

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larmente adatti in abbinamento a impianti di riscaldamento a corpi scaldanti con elevata differenza di temperatura. Il condizionale è d’obbligo, perché attualmente gli unici modelli presenti sul mercato sono quelli studiati per la produzione di acqua calda sanitaria. La ricerca ha dimostrato che gli impianti di riscaldamento, soprattutto quelli a corpi scaldanti, possono lavorare con bassi valori della temperatura dell’acqua di ritorno al generatore: un corretto dimensionamento dei corpi scaldanti e dell’impianto permette un valore di temperatura dell’acqua di ritorno superiore di solo un paio di gradi Celsius rispetto a quello della temperatura dell’aria in ambiente, anche nelle condizioni di pieno carico. Per la buona riuscita del progetto, però, bisogna porre particolare attenzione su diversi aspetti. Innanzitutto i corpi scaldanti devono avere un elevato contenuto d’acqua, pari ad almeno 10 ÷ 15 litri per kW di potenza nominale (alle condizioni di funzionamento massimo) in modo da permettere lente variazioni del profilo di temperatura al loro interno, assicurare all’impianto un’inerzia tale da permettere al compressore della pompa di calore pochi avviamenti, assicurare in tutte le condizioni un valore di temperatura dell’acqua in uscita prossimo a quello della

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energetica. Una pompa di calore a CO2 ottimizzata per un impianto temperatura dell’aria, permettere una buona regolazione mediante di riscaldamento dovrebbe funzionare con portate d’acqua suffil’uso di valvole termostatiche elettroniche. cientemente basse, cosa che richiederebbe un sostanziale ripensaSi può affermare che i corpi scaldanti ad alto contenuto d’acmento del gas cooler qui utilizzato e probabilmente l’adozione di qua sono i migliori terminali in assoluto per le pompe di calore a soluzioni particolari, quali due scambiatori in parallelo, per essere CO2, nettamente migliori dei sistemi radianti che scontano anche il ottimizzata in ogni condizione di funzionamento. fatto di non lavorare sotto portata costante. Quest’ultimo aspetto Inoltre, le prestazioni delle pompe di calore a CO2 sono nettaè fondamentale: un valore sufficientemente basso della temperamente migliori di quelle delle pompe di calore tradizionali per bassi tura dell’acqua di ritorno dai terminali, quindi in ingresso al gas coovalori di temperatura dell’aria esterna, determinando consumi eletler, si può ottenere solo con un circuito a portata d’acqua variabile, trici inferiori specialmente nelle condizioni più critiche, ovvero all’avcon una regolazione che permetta una modulazione continua. Le http://shop.quine.it/dettaglio.asp?idprodotto=1 viamento mattutino. pompe di calore a CO2 hanno quindi bisogno di organi di regolazione appositamente studiati. Il sistema di regolazione con valvole elettroniche permette di controllare e ottimizzare il valore della temperatura di ingresso e la portata d’acqua nel gas cooler, oltre che quello della temperatura dell’aria in ambiente e della temperatura di produzione dell’acqua da inviare all’impianto. Questo aspetto è risultato fondamentale per il raggiungimento di una sufficiente efficienza

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BIBLIOGRAFIA

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L’umidità, naturalmente.

SIMBOLOGIA COP GCO2 GH2O Ta Te TiW TuW ∆TGC,cs

coefficiente di prestazione, adim portata di massa di CO2, kg/s portata di massa di acqua, kg/h temperatura dell’aria in ambiente, °C temperatura dell’aria esterna, °C temperatura acqua in ingresso alla macchina, °C temperatura acqua in uscita dalla macchina, °C differenza tra la temperatura della CO2 all’uscita del gas cooler e la temperatura dell’acqua all’ingresso del gas cooler, °C

Simboli greci εgc efficienza del gas cooler, adim. ηg efficienza globale del compressore, adim.

Gli umidificatori adiabatici della serie NEB sono facili da installare, richiedono pochissima manutenzione, hanno costi di esercizio ridottissimi, possono essere installati a parete o appesi, funzionano con acqua normale o demineralizzata. NEB e mini NEB: la soluzione ideale per l’umidificazione di grandi e piccole celle di conservazione di frutta e verdura.

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APPUNTAMENTI CON L'ASSOCIAZIONE a cura di Piercarlo Romagnoni

AiCARR, da Padova a EXPO MILANO 2015

Lo scorso 16 Aprile si è tenuto a Villa Ottoboni il 32º Convegno Nazionale di Padova, dal titolo L’impiantistica per i climi estremi: tecnologie per i nuovi mercati della climatizzazione. Tema assai intrigante: le scelte tecnologiche e progettuali da affrontare in contesti climatici estremi obbligano il professionista a un livello di attenzione non usuale non solo su questioni economiche e/o di consumo energetico. Le relazioni a invito bene hanno focalizzato tali difficoltà: l’ing. Polito e l’ing. Emmi hanno affrontato il tema “Tecnologie di riscaldamento industriale in zone climatiche estreme: studi, esperienze progettuali e realizzative nella Federazione Russa”, ponendo l’attenzione specialmente sulle problematiche relative al riscaldamento in ambito industriale, nello specifico della Federazione Russa, sottolineando come le scelte progettuali devono poter essere definite al dettaglio, soprattutto per rispondere a requisiti stringenti per un corretto funzionamento dell’impianto e a precise strategie di risparmio energetico, oltre che per permettere la definizione di una corretta programmazione manutentiva. Il prof. Zecchin, in collaborazione con l’ing. Boeche e il prof. Cavallini, nella relazione “Tipologie e caratteristiche degli impianti di condizionamento dell’aria nei climi caldi”, ha ribadito la necessità di idonee scelte progettuali non solo per le tipologie di involucro, ma anche e soprattutto per le tipologie e per i processi impiantistici (solo per citarne alcune: la filtrazione, i trattamenti termici adeguati, i problemi connessi allo smaltimento del calore e dell’umidità). La relazione non poteva non sottolineare anche l’importanza delle normative tecniche, i cui riferimenti spesso non risultano adeguati alle esigenze locali. Gli “Aspetti tecnici, logistici e organizzativi della realizzazione degli impianti nei climi estremi” sono stati appunto l’oggetto della terza relazione a invito, in cui gli ingegneri Fregonese, Todesco e Tringali hanno presentato ulteriori casi di progetto, caratterizzati dalla necessità di un’efficace organizzazione del cantiere e hanno posto l’accento su altri aspetti della progettazione, tutt’altro che secondari, relativi al particolare contesto sociale, economico e culturale dei Paesi del Golfo Persico. Il programma è stato arricchito da numerose relazioni libere che, in particolare, hanno riguardato applicazioni di sistemi con pompa di calore geotermica; interessanti e puntuali i contributi

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su temi relativi al clima, al recupero termico nei paesi arabi, all’impiantistica ospedaliera. Come sempre, numerosi i partecipanti. I Soci AiCARR che non hanno potuto prendere parte all’evento avranno la possibilità di leggere integralmente le relazioni, scaricandole dal sito a partire da aprile 2016.

Il binomio agricoltura-energia nel workshop a Cascina Triulza Il Convegno di Padova quest’anno è stato anticipato per poter dare spazio ad una manifestazione fortemente voluta da AiCARR all’interno delle attività di EXPO MILANO 2015. Si tratta di un appuntamento veramente importante per la nostra Associazione, promosso in collaborazione con Bureau Veritas e Fondazione Triulza: il workshop Energy and Food Communities: a Sustainable Program, che si tiene l’11 giugno alle ore 10,30 presso il Padiglione della Società Civile - Cascina Triulza. L’intento è quello di proporre un’importante riflessione sul complesso rapporto Energy & Food, che il nostro prossimo futuro è chiamato ad affrontare. EXPO 2015 crea l’occasione per una discussione sulla necessità di rinnovare il rapporto esistente tra energia e agricoltura in un’ottica sostenibile, inserita nel solco delle linee programmatiche delle politiche agricole nazionali ed europee. La riflessione parte da una serie di principi sui quali sviluppare efficaci proposte anche in sede legislativa, normativa e istituzionale quali: • la sovranità alimentare ed energetica del territorio; • la valorizzazione del sistema agricolo e la sua decarbonizzazione; • la certificazione della filiera agricola con riferimento all’aspetto energetico. Sviluppare questi temi in chiave strategica, e considerarli un’occasione di analisi del rapporto energia e agricoltura, rappresenta un modo multi-disciplinare di affrontare il tema della sostenibilità ambientale, sociale ed economica in una scala territoriale. Sono previsti interventi di rappresentanti del Ministero delle Politiche Agricole, FAO, Coldiretti, Slow Food, ASHRAE, EXPO MILANO 2015, Associazione Italiana Energie Agroforestali, ENEA, GSE, Consorzio Italiano Biogas, oltre che quelli degli organizzatori Cascina Triulza, Bureau Veritas e, ovviamente, AiCARR.

AiCARR informa

www.aicarr.org a cura di Lucia Kern

Comitato Tecnico Qualità Ambientale: le sfide della progettazione Introdotta nello scorso numero con la presentazione della Commissione Comitati Tecnici, la panoramica sui singoli Comitati Tecnici AiCARR prende il via con il CT Qualità Ambientale, illustrato dalla sua Coordinatrice, Francesca Romana d’Ambrosio. Di che cosa si occupa e come è strutturato il CT Qualità Ambientale? La qualità dell’ambiente interno, che è l’insieme di comfort acustico, termico e visivo e di qualità dell’aria, unitamente alla sostenibilità energetica, rappresenta una delle maggiori sfide nella progettazione del sistema edificio-impianto. Obiettivo del nostro Comitato Tecnico è la redazione di una serie di Guide pensate come strumenti operativi che supportino efficacemente nell’attività i diversi attori del settore HVAC: il professionista, che viene accompagnato nella progettazione, realizzazione e gestione di ambienti interni caratterizzati dal miglior rapporto possibile fra comfort e risparmio energetico; l’azienda, che può trovare spunti interessanti per lo sviluppo di nuovi prodotti, e il ricercatore, che trova sintesi accurate dello stato dell’arte nei diversi campi della qualità dell’ambiente interno, scritte da esperti nella materia. Questo obiettivo prevede attualmente l’impegno di due Gruppi di Lavoro: IAQ in fase di costruzione e Tecniche di misura e valutazione della qualità negli ambienti confinati. È stato chiuso il GdL Qualità globale degli ambienti interni non industriali, che ha portato alla pubblicazione di un volume.

Parliamo del volume già pubblicato È il volume 21 della Collana Tecnica AiCARR, dal titolo “Qualità globale dell’ambiente interno. Un nuovo approccio alla progettazione e gestione degli edifici nel rispetto della sostenibilità in edilizia”, frutto dell’impegnativo lavoro a più mani di alcuni fra i migliori esperti sul tema, e, questo mi piace ricordarlo, il primo testo AiCARR prevalentemente al femminile. Siamo tutti particolarmente orgogliosi di questa pubblicazione, in quanto rappresenta una proposta veramente nuova: finora il panorama editoriale offriva infatti numerosi titoli su ciascuno degli aspetti della qualità globale dell’ambiente interno, la IEQ, ma mancava un volume in grado di raccogliere e collegare i vari argomenti; insomma mancava quello che potremmo definire il “Manuale della IEQ”. Il volume, che ho coordinato insieme al Segretario Tecnico AiCARR Luca A. Piterà, è nato proprio per colmare questa lacuna e affronta i quattro aspetti della qualità globale dell’ambiente interno in altrettante sezioni, proposte secondo un approccio comune e coerente. Ogni parte è corredata di simbologia, bibliografia e di un glossario che ne permette la lettura anche da parte dei non esperti in materia. Il testo offre informazioni interessanti e fruibili nella pratica quotidiana, fornendo indicazioni sulle procedure e gli strumenti per la valutazione in campo della IEQ, notizie riguardanti gli aspetti energetici e impiantistici e casi di studio in grado di suggerire soluzioni a problemi reali.

Francesca R. d’Ambrosio, Coordinatrice del CT Qualità ambientale

Quali sono le attività degli altri due Gruppi? Il GdL sullla IEQ, coordinato dal prof. Marco Filippi del Politecnico di Torino e da me e formato da esperti nel settore della IEQ e delle misure, si sta occupando di definire le condizioni per la corretta esecuzione di queste attività. Entro la fine dell’anno sarà pubblicata la guida Monitoraggio e valutazione della IEQ negli ambienti confinati, che conterrà ovviamente una parte teorica, in cui saranno sintetizzati i principi fondamentali della qualità dell’ambiente interno e della metrologia, e una serie di casi di studio relativi ad alcune tipologie di destinazione d’uso. Il GdL IAQ in fase di costruzione, coordinato dall’ing. Piterà, ha ultimato la guida sulla Qualità dell’aria negli edifici in fase di costruzione, che sarà presentata entro la fine di quest’anno.

La riunione primaverile dei Delegati Territoriali Appuntamento ricco di contenuti e programmi per l’immediato futuro il meeting dei Delegati Territoriali che si è tenuto presso la sede di AiCARR il 21 maggio scorso. Moltissimi i presenti: la sala riunioni dell’Associazione era affollata dalla maggior parte dei Delegati intervenuti da ogni parte d’Italia. Hanno preso parte al meeting il Presidente Livio de Santoli, il Tesoriere Natale Foresti, il Presidente della Commissione Attività territoriali Gabriele

Raffellini, il Segretario Generale Rosella Molinari e il Segretario Tecnico Luca A. Piterà. Il Presidente de Santoli ha aperto l’incontro sottolineando come l’obiettivo di portare l’Associazione ad attestarsi quale autorevole e imprescindibile interlocutore presso le istituzioni sia ormai una solida realtà: il più recente risultato in quest’ottica è l’interesse suscitato dalle proposte sul Green Act inviate al Governo da AiCARR che, pochi giorni dopo l’invio, è stata contattata dal Delegato all’Innovazione del Ministero dell’Ambiente Carlo Maria Medaglia per un incontro sul tema. AiCARR, come era negli obiettivi del triennio in corso, ora è dunque presente ai tavoli istituzionali e de Santoli ha invitato nuovamente i Delegati Territoriali a riproporre a livello territoriale quanto l’Associazione sta portando

avanti a livello centrale, rapportandosi efficacemente con le Pubbliche Amministrazioni e le Soprintendenze nei territori di competenza. Nel corso del meeting è stato evidenziato anche il grande impegno dell’Associazione nel fornire gratuitamente servizi sempre aggiornati ai propri Soci: uno fra tutti, l’accreditamento di AiCARR Formazione come provider di CNI e CNPI, che permette ora di offrire eventi che garantiscono crediti professionali agli ingegneri e ai periti industriali. A fronte di questi sforzi, ai Delegati Territoriali spetta il compito di far conoscere al meglio sul territorio questo e tutti gli altri servizi proposti da AiCARR, con l’obiettivo di ampliare la base dei Soci per un’Associazione sempre più forte e presente. Un punto interessante del meeting ha riguardato la richiesta ai Delegati Territoriali di farsi parte attiva nella proposta alle aziende socie dei contenuti da sviluppare negli incontri tecnici e di identificare sul territorio realizzazioni particolari come meta di visite tecniche: in quest’ottica, sono stati istituiti i premi per la migliore visita tecnica e per il miglior incontro tecnico, che verranno assegnati all’evento più “creativo” e in grado di rappresentare al meglio i valori di AiCARR.

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Specializzazione 2015: i primi appuntamenti

AiCARR Formazione dà appuntamento in autunno ai professionisti che intendono tenere il passo con l’innovazione tecnologica ed essere sempre aggiornati sugli aspetti normativi e i temi di attualità nel settore: ritorna a partire dal 30 settembre il Percorso Specializzazione che, nell’edizione 2015, garantisce agli ingegneri 7 crediti formativi professionali a giornata. Dal 30 settembre all’8 ottobre sono in programma i quattro moduli dedicati al collaudo degli impianti e ai laboratori di taratura e bilanciamento delle relative reti, che offrono la massima attenzione all’aspetto pratico e si rivelano praticamente indispensabili per chi intende occuparsi di TAB e Commissioning. Segue il 13 ottobre il corso sulle nuove disposizioni per la conduzione di generatori di vapor d’acqua o di acqua surriscaldata, destinato a creare chiarezza sulle complesse disposizioni normative che indirizzano questo segmento.

Nuove date per il corso “in pillole” sul BEMS Sono già in programma nuove sedi e date per il corso “in pillole” sul BEMS - Building Energy Management System. Il corso è di grande interesse per progettisti termotecnici e civili, esperti in gestione dell’energia, energy manager, tecnici che operano in aziende di gestione e fornitura di sistemi energetici, tecnici addetti alla verifica, manutenzione e controllo del funzionamento degli impianti. Più in generale, la nuova “pillola” è rivolta ai progettisti che intendono addentrarsi dettagliatamente nelle tecniche di risparmio energetico, con uno sguardo critico nei confronti delle normative esistenti. I BEMS sono infatti sistemi di automazione e di controllo evoluto in grado di gestire la prestazione energetica dell’edificio in modo automatico, continuo e dinamico, rendendola meno dipendente dalle imprevedibili abitudini degli utenti e garantendo, nel contempo, i massimi livelli di comfort, sicurezza, e qualità, con l’obiettivo di perseguire il minor consumo di energia durante il funzionamento e per l’intero ciclo di vita dell’insieme edificio-impianto. Dopo la pausa estiva i corsi saranno proposti: a Torino il 24 settembre, a Cagliari l’8 ottobre, in Sicilia il 24 novembre, a Bari il 10 dicembre, a Milano il 10 febbraio 2016 e, sempre in febbraio, a Bologna e Firenze.

AiCARR Formazione è provider di CNPI Dopo l’accreditamento ottenuto presso il Consiglio Nazionale degli Ingegneri lo scorso inverno, AiCARR Formazione è ora provider del Collegio Nazionale dei Periti Industriali. I corsi AiCARR Formazione, dunque, garantiranno crediti anche ai periti industriali. Ma non solo: l’accreditamento di AiCARR Formazione presso CNI e CNPI garantisce che, anche in occasione di convegni e seminari AiCARR, possano essere attribuiti crediti formativi professionali (a partire dal 2016 per i periti). Da sottolineare che, nonostante il grande impegno organizzativo che la concessione dei crediti richiede, gli eventi gratuiti continueranno a essere tali per i Soci che faranno richiesta dei crediti: un ulteriore, importante servizio che AiCARR offre ai propri associati per supportarli nella loro professione.

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Nuova edizione del Premio Tesi di Laurea, domande entro il 31 luglio Da sempre AiCARR ha un occhio di riguardo per i professionisti di domani, offrendo non solo corsi su misura per chi intende intraprendere una carriera nel settore HVAC, una quota associativa pensata per le risorse di chi ancora non lavora, strumenti utili allo studio e alla futura professione, ma anche, ormai da molti anni, un premio destinato a valorizzare nel tempo l’impegno che ogni laureando dedica alla redazione della propria tesi. Anche nel 2015 ritorna infatti il Premio Tesi di Laurea, che mette in palio quattro borse di studio per altrettante tesi

svolte su tematiche inerenti il risparmio energetico e il benessere sostenibile. Possono partecipare tutti coloro che hanno discusso la propria tesi in un’Università italiana fra settembre 2014 e luglio 2015. Le domande devono essere inviate, esclusivamente via mail, alla Segreteria AiCARR entro il 31 luglio prossimo, secondo il regolamento pubblicato sul sito AiCARR.

Contabilizzazione del calore: appuntamento a Roma per fare chiarezza

La contabilizzazione del calore negli edifici con impianto di riscaldamento centralizzato, uno dei temi “caldi” del 2015 di AiCARR, ritorna all’attenzione non solo degli addetti ai lavori, ma anche di amministratori di condominio e utenti finali, nel seminario “L’attuazione dell’art. 9 del D.lgs 102/14 Misurazione e fatturazione dei consumi energetici: problemi e soluzioni tecnologiche”, che si terrà a Roma il 23 giugno. I numerosissimi partecipanti intervenuti lo scorso marzo all’edizione di Milano (nella foto) hanno confermato come questo argomento sia estremamente complesso e necessiti di chiarimenti e linee di indirizzo illustrate da esperti in materia. Obiettivo dell’evento è dunque analizzare le criticità nell’attuazione del D.Lgs 102/2014 e le problematiche tecnologiche relative ai sistemi di contabilizzazione del calore diretti e

indiretti, di promuovere la diffusione della riferibilità metrologica e dei servizi di taratura/ verifica degli strumenti di misura dell’energia, di discutere strategie per un corretto ed efficace utilizzo delle informazioni sui consumi energetici degli edifici in ciascuna unità abitativa, promuovendo la consapevolezza dei consumatori e l’utilizzo diffuso degli smart meter e dei sistemi di visualizzazione dei dati di consumo “in home”. Patrocinato da Accredia e ospitato presso la Casa dell’Architettura, l’evento vedrà la presenza di relatori esperti, alcuni provenienti dal mondo istituzionale, e si concluderà con una Tavola Rotonda alla quale parteciperanno AiCARR, ACCREDIA, ANACI, ENEA ed è stato invitato un rappresentante del MiSE. Sono stati richiesti Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali.

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Dedicato al patrimonio edilizio esistente il 33º Convegno di Bologna “Comfort e risparmio energetico negli edifici esistenti: diagnosi, contabilizzazione, monitoraggio, building automation” è il tema della 33ª edizione del Convegno AiCARR di Bologna, che si svolgerà nell’ambito del SAIE Smart House Exhibition il 15 ottobre prossimo. Il tema del Convegno nasce con l’obiettivo di fornire gli strumenti idonei per valutare le modalità di intervento sugli edifici esistenti, anche con l’ausilio di significativi casi studio. Aspetto prioritario verrà dato alla diagnosi energetica, fondamentale per indirizzare il progettista e il costruttore verso soluzioni tecniche ed economiche efficaci nel rispetto delle nuove normative energetiche nazionali, come anche al tema della contabilizzazione e del monitoraggio energetico (energia, orari, settaggi), non solo nell’ottica della corretta ripartizione dei consumi, ma soprattutto come strumenti a supporto della diagnosi e della gestione post operam del sistema edificio-impianto, quest’ultimi affiancati al controllo del

comfort degli edifici tramite i sistemi di building automation. Questi aspetti verranno trattati nelle varie relazioni, che permetteranno di presentare i risultati di monitoraggi e diagnosi energetiche, di evidenziare i risultati energetici ed economici relativi a soluzioni di retrofitting sull’involucro edilizio, sul sistema impiantistico, sull’ottimizzazione dei sistemi di controllo e sulle possibilità di utilizzo in modo efficace dei sistemi che utilizzano fonti rinnovabili. I temi del convegno offriranno spunto per un dibattito che interesserà non solo progettisti e aziende produttrici, ma anche rappresentanti del mondo istituzionale, al fine di stimolare e promuovere l’attivazione di strumenti normativi che possano agevolare gli interventi sul patrimonio edilizio esistente.

Il calendario Specializzazione di novembre Il Percorso Specializzazione prosegue il 3 e 4 novembre con le due giornate su Analisi economiche dei sistemi edificioimpianto: docente è Filippo Busato, autore del volume n. 20 della Collana Tecnica AiCARR dedicato all’argomento. Da non perdere per i progettisti il sempre affollato corso a 360 gradi sugli impianti a servizio delle sale operatorie, nato da anni di attività professionale “sul campo” dei due docenti, entrambi progettisti, e articolato in due giornate (5 e 6 novembre) e il corso del 10 novembre dedicato ai sistemi radianti, affidato a Michele Vio, progettista e Past President AiCARR. È pensato non solo per i progettisti, ma anche per gli energy manager e i professionisti che si occupano degli studi energetici ed economici sugli impianti il corso di due giornate “Conduzione, esercizio e gestione della manutenzione degli impianti tecnologici” (11 e 12 novembre), che fornisce una panoramica ampia ed esauriente dei temi dell’efficienza energetica legata alla manutenzione di impianti a servizio di utenze molto differenti fra loro. Gli appuntamenti a calendario vedono poi in programma il 17 novembre la giornata sul Recupero di calore dall’aria espulsa dagli impianti, un approfondimento del corso portato in tutta Italia con la Scuola in Pillole, e si concludono il 24 e 25 novembre con il corso di due giornate su fondamenti e applicazioni della Cogenerazione. Tutte le informazioni sui corsi sono pubblicate sul sito www.aicarrformazione.org

Schema di accreditamento per l’esame EGE: già iniziati gli esami AiCARR Formazione/ICMQ in collaborazione con

Corsi “in house”: un’opportunità di crescita di Mariapia Colella L’offerta formativa proposta da AiCARR Formazione si è arricchita, nel corso degli ultimi anni, di una ulteriore attività specificamente pensata e strutturata per andare incontro alle esigenze di formazione espresse da Aziende interessate ad incrementare le conoscenze e le competenze del proprio personale tecnico: i corsi “in house”. La peculiarità dei corsi “in house” di AiCARR Formazione è rappresentata dalla flessibilità e modularità della proposta che è finalizzata alla costruzione guidata di un piano formativo altamente personalizzato. Ogni corso nasce in risposta a una richiesta proveniente dai Direttori delle Risorse Umane o dal Responsabile della formazione aziendale con i quali sono concordati gli argomenti da trattare, il livello di approfondimento, date, sede e durata dei corsi. L’attività si conclude con un follow-up di valutazione del piano formativo, dell’utilità professionale, dell’approccio didattico e dei contenuti erogati. Oggi AiCARR Formazione si propone come partner per la costruzione di corsi “in house” non solo presso Aziende, ma anche Enti pubblici, Ordini e Collegi Professionali per la formazione di dipendenti e professionisti che operano nel settore HVAC, consapevole che la crescita professionale delle risorse interne sia una leva importante per incrementare la competitività sul

mercato e il valore dei servizi offerti. Da sottolineare che, dal 2013 a oggi, 24 aziende hanno già scelto questo servizio Mariapia Colella, Direttore di AiCARR Formazione mirato. Le Aziende interessate ai corsi “in house” elaborati da AiCARR Formazione possono usufruire delle opportunità offerte dai Fondi Paritetici Interprofessionali per finanziare la formazione dei loro dipendenti. Sulla base di quanto previsto dalla Legge 388/2000 dal 2003 Aziende e datori di lavoro possono richiedere all’INPS di trasferire, senza oneri aggiuntivi, lo 0,30% dello stipendio dei dipendenti versato per “attività di formazione” ad un Fondo Interprofessionale per la formazione continua. In riferimento all’obiettivo della Legge di incentivare la pratica dell’aggiornamento e della formazione all’interno delle aziende italiane, AiCARR Formazione propone un servizio di consulenza gratuita per seguire tutte le fasi di utilizzo delle somme accantonate per la formazione, quali: • analisi delle esigenze formative; • esecuzione delle procedure di adesione al Fondo; • progettazione del piano formativo; • erogazione della formazione.

È stato finalmente pubblicato dal Ministero dello sviluppo economico e del Ministero dell’ambiente l’atteso schema di certificazione e accreditamento per la conformità alla norma UNI CEI 11339:2009 in materia di Esperti in Gestione dell’Energia (EGE) redatto ai sensi dell’art.12, comma 1, del DLgs 102 del 4/07/2014 di recepimento della direttiva europea sull’efficienza energetica. In perfetta linea con i tempi, AiCARR Formazione, in collaborazione con ICMQ, ha già certificato i primi Esperti in Gestione dell’Energia in base al nuovo schema e secondo la Norma UNI CEI 11339, e sono in programma a partire dall’autunno nuove sessioni di esame. Per poter accedere all’esame, il candidato deve dimostrare di possedere i requisiti in materia richiesti dall’Organismo di Certificazione: un titolo di studio, almeno il diploma di scuola media superiore, riconosciuto o equipollente a quelli italiani, e l’esperienza lavorativa, dimostrando di aver ricoperto mansioni tecniche e/o manageriali nella gestione dell’energia (energy management) e di aver svolto almeno 7 sui 17 dei compiti previsti al Capitolo 4 della Norma UNI CEI 11339:2009. Sono obbligatori quelli nei punti 1, 4, 6 e 7, ovvero almeno una diagnosi energetica completa comprensiva dell’individuazione di interventi migliorativi anche in relazione all’impiego delle fonti energetiche rinnovabili che includa: • un’ analisi del sistema energetico di un edificio civile o industriale (analisi dei processi, degli impianti, delle tecnologie e della politica energetica); • la gestione di una contabilità energetica analitica, valutazione dei risparmi ottenuti dai progetti di risparmio energetico e relative misure; • l’analisi tecnico-economica e di fattibilità degli interventi e valutazione dei rischi. Informazioni dettagliate sul sito di AiCARR Formazione. Tutte le informazioni relative alla Formazione aziendale sono pubblicate sul sito www.aicarrformazione.org nell’area dedicata

Le soluzioni di oggi per i progetti di domani…

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Fascicolo

DOSSIER MONOGRAFICO

FOCUS TECNOLOGICO

#28

Edifici per l’istruzione

#29

Edifici per la sanità

Sistemi antincendio Impianti di riscaldamento Impianti radianti Filtrazione Travi fredde

#30

Riqualificazione delle strutture ricettive

Diagnosi energetica Accumulo Biomasse Sicurezza Ventilazione Sistemi ibridi

#31 Il risparmio nella pubblica

amministrazione

Ispezioni Pompe di calore Contabilizzazione Generazione distribuita #33 La riqualificazione degli Recupero impianti nei condomini Gestione degli impianti Il comfort nei VRF #34 microambienti: i mezzi di Misure e collaudi Qualità ambientale trasporto Strategie di ottimizzazione Catena del freddo #35 energetica nelle strutture Monitoraggi e regolazioni Fonti rinnovabili per il commercio #32

#25

RISCALDAMENTOENERGIA ISSN:2038-2723

Organo Ufficiale AiCARR

APE SOTTO CONTROLLO BUILDING AUTOMATION OTTIMIZZARE I CONSUMI NEL CAMPUS UNIVERSITARIO MODELLAZIONE ENERGETICA PER IL SISTEMA-EDIFICIO MONITORAGGIO NEGLI EDIFICI STORICI CASE STUDY REGOLAZIONE DI UNA CENTRALE FRIGORIFERA SUPERVISIONE CENTRALIZZATA PER APPLICAZIONI HVAC/R GESTIRE L’EFFICIENZA CON LA SYSTEM INTEGRATION UPGRADE DI UN IMPIANTO FLUSSIMETRI, COME SCEGLIERLI

BUILDINGSISTEMI MANAGEMENT VRF

POSTE ITALIANE SPA – POSTA TARGET MAGAZINE - LO/CONV/020/2010.

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO 5 - GIUGNO 2014

I SEGRETI DI PALAZZO ITALIA NZEB DAVVERO REPLICABILE HVAC E CONTROLLO DEL FUMO INTEGRATI CONCRETE COOL PER LA DISTRIBUZIONE DELL'ARIA DENTRO LA FABBRICA DEGLI F35 RICERCA NUOVE GIUNZIONI VTTJ TEST SUL CAMPO PORTATA VARIABILE O RADIANTE? ROOFTOP A CO2

VAV SystemVAV Sistema Cooling Towers 3%

Air Handlers 30%

Cooling Pumps Towers 7% 3%

Radiantradiante System Sistema

Chillers 60%

Pumps 13%

Air Handlers 13%

Chillers/DX Unit 71%

CASE HISTORY SISTEMI SDHV PER IL RESIDENZIALE TELERISCALDAMENTO PER RAFFREDDARE

IMPIANTI PER EXPO POMPE DI CALORE E VAV

POSTE ITALIANE SPA – POSTA TARGET MAGAZINE - LO/CONV/020/2010.

REFRIGERAZIONE

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO 5 - SETTEMBRE 2014

TUTTO VARIABILE IN CENTRALE RECUPERO DI CALORE

Domande e risposte

TAVOLA ROTONDA D.LGS 102 SULL’EFFICIENZA CASE STUDY

Cogenerazione in piscina Continuous commissioning per il campus universitario Regolazione automatica della climatizzazione in palestra Involucro solare per lo stadio di Brema

DEMAND CONTROLLED VENTILATION INNOVAZIONI GLI SVILUPPI DELL’ASSORBIMENTO CLIMATIZZAZIONE ELIOASSISTITA

CENTRI SPORTIVI PRODUZIONE FREDDO

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EURO15

ANNO 5 - MARZO-APRILE 2014

AMBIENTE

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EDIFICI STORICI VENTILAZIONE

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CONDIZIONAMENTO

AMBIENTE

REFRIGERAZIONE EURO15

LINEE GUIDA AICARR DIAGNOSI ENERGETICA EFFICIENZA NEGLI EDIFICI STORICI PROGETTARE LA DIFFUSIONE DELL’ARIA RADIANTE NELLE CHIESE CASE STUDY POMPE DI CALORE IN EDIFICI MONUMENTALI CENTRALE FRIGORIFERA PER IL MUSEO IMPIANTO AD ANELLO CON ACQUA DI LAGUNA BILANCIAMENTO NEI SISTEMI DI RAFFREDDAMENTO IDRONICI

EURO15

ANNO 5 - FEBBRAIO 2014

CONDIZIONAMENTO

AMBIENTEREFRIGERAZIO ENER RISCALDAMENTOAMBIEN CONDIZIONAMENTO AMBIENTE UOMO ENERGIA RISCALDAMENTO

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AMBIENTE

REFRIGERAZIONE

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AMBIENTE

#27

RISCALDAMENTOENERGIA ISSN:2038-2723

CONDIZIONAMENTO

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CONDIZIONAMENTO

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#26

RISCALDAMENTOENERGIA ISSN:2038-2723

CONDIZIONAMENTO

AMBIENTEREFRIGERAZIO ENER RISCALDAMENTOAMBIEN CONDIZIONAMENTO AMBIENTE UOMO ENERGIA RISCALDAMENTO

Centri sportivi e polifunzionali

Impianti per EXPO

Organo Ufficiale AiCARR

#24

Building management e telegestione

Organo Ufficiale AiCARR

Edifici storici

Microcogenerazione e trigenerazione

CONCRETCOOL IL SISTEMA IDEALE PER GLI EDIFICI AD ALTE PRESTAZIONI

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