AiCARR Journal #70 - Retail |VRF

#70 Organo Ufficiale AiCARR

ISSN:2038-2723

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

NORMATIVA DIRETTIVA FER, APPROVATA LA PROPOSTA AiCARR RETAIL SISTEMI WATERLOOP PER LA REFRIGERAZIONE RIQUALIFICAZIONE IMPIANTISTICA DEL CENTRO COMMERCIALE VRF E REFRIGERANTI A BASSO GWP COVID-19 ALLESTIMENTO DI UNA UNITÀ DI TERAPIA INTENSIVA DI EMERGENZA SUPERBONUS 110% SISTEMI IBRIDI FACTORY MADE PER IL CONDOMINIO ORIGINAL ARTICLES

APPROXIMATE AND CFD ENERGY PERFORMANCE ANALYSES OF INDUSTRIAL HEATING BY WATER STRIP MODULES  PART 2 ANALISI APPROSSIMATA E CFD DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DI SISTEMI DI RISCALDAMENTO INDUSTRIALE CON TERMOSTRISCE - PARTE 2 A THEORETICAL STUDY OF AIR CHANGE IN ITALIAN SCHOOLS: ENERGETIC ASPECTS, AIR QUALITY AND SARSCOV2 INFECTION RISK ASSESSMENT  PART 2 APPROCCIO TEORICO SUL RICAMBIO D’ARIA NELLE SCUOLE ITALIANE: ASPETTI ENERGETICI, QUALITÀ DELL’ARIA E VALUTAZIONE DEL RISCHIO DI INFEZIONE DA SARS-COV-2 - PARTE 2

POSTE ITALIANE SPA – POSTA TARGET MAGAZINE - GIPA/LO/CONV/003/2013.

RETAIL VRF

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Periodico Organo ufficiale AiCARR

EDITORS IN CHIEF Francis Allard (France) Filippo Busato (Italy) HONORARY EDITOR Bjarne Olesen (Denmark) ASSOCIATE EDITORS Karel Kabele (Czech Republic) Valentina Serra (Italy) SCIENTIFIC COMMITTEE Ciro Aprea (Italy) William Bahnfleth (USA) Marco Beccali (Italy) Umberto Berardi (Italy) Anna Bogdan (Poland) Alberto Cavallini (Italy) Iolanda Colda (Romania) Stefano Corgnati (Italy) Annunziata D’Orazio (Italy) Filippo de’ Rossi (Italy) Livio de Santoli (Italy) Marco Dell’Isola (Italy) Giorgio Ficco (Italy) Marco Filippi (Italy) Manuel C. Gameiro da Silva (Portugal) Cesare M. Joppolo (Italy) Dimitri Kaliakatsos (Italy) Essam Khalil (Egypt) Jarek Kurnitski (Latvia) Renato M. Lazzarin (Italy) Catalin Lungu (Romania) Anna Magrini (Italy) Zoltán Magyar (Hungary) Rita M.A. Mastrullo (Italy) Livio Mazzarella (Italy) Arsen Melikov (Denmark) Gino Moncalda Lo Giudice (Italy) Boris Palella (Italy) Federico Pedranzini (Italy) Fabio Polonara (Italy) Piercarlo Romagnoni (Italy) Francesco Ruggiero (Italy) Luigi Schibuola (Italy) Giovanni Semprini (Italy) Jorn Toftum (Denmark) Timothy Wentz (USA) Claudio Zilio (Italy)

DIRETTORE RESPONSABILE ED EDITORIALE Marco Zani MANAGEMENT BOARD Filippo Busato Paolo Cervio Luca Piterà Erika Seghetti Marco Zani EDITORIAL BOARD Carmine Casale, Paolo Cervio, Pino Miolli, Marco Noro, Luca Alberto Piterà, Gabriele Raffellini, Valentina Serra, Luigi Schibuola, Claudio Zilio COORDINAMENTO EDITORIALE Erika Seghetti redazione.aicarrjournal@quine.it ART DIRECTOR Marco Nigris GRAFICA E IMPAGINAZIONE Fuori Orario - MN Hanno collaborato a questo numero: Giacomo Bagarella, Giorgio Bo, Adileno Boeche, Filippo Busato, Massimo Cadorin, Michele Calati, Alberto Cavallini, Gianmaria Cisotto, Francesco Lamberti, Renato Lazzarin, Simone Mancin, Fabio Minchio, Marco Noro, Luca Alberto Piterà, Silvio Raccanelli, Roberto Zecchin Pubblicità Quine Srl Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 dircom@quine.it Responsabile della Produzione Paolo Ficicchia Traffico Elena Genitoni – e.genitoni@lswr.it Editore: Quine srl – www.quine.it – traffico@quine.it Presidente Giorgio Albonetti Amministratore Delegato Marco Zani Direzione, Redazione e Amministrazione Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: redazione.aicarrjournal@quine.it Servizio abbonamenti Quine srl, Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: abbonamenti@quine.it Gli abbonamenti decorrono dal primo fascicolo raggiungibile.

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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 Gli articoli presenti all’interno di AiCARR Journal sono il risultato di una libera e personale interpretazione dei relativi autori. In nessun caso le idee espresse dall’autore possono essere considerate come parere di AiCARR. Nel caso in cui qualche diritto di autore sia stato involontariamente leso, si prega di contattare l’autore dell’articolo, al fine di risolvere ogni possibile conflitto.

Crediti Formativi Professionali per gli autori di AiCARR Journal Grazie all’accreditamento di AiCARR Journal presso il Consiglio Nazionale degli Ingegneri, agli ingegneri iscritti all’Albo che forniranno contributi alla rivista verranno attribuiti 2,5 CFP ad articolo pubblicato.

Per la proposta di articoli, potete scriverci all’indirizzo di redazione: redazione.aicarrjournal@quine.it SUBMIT YOUR PAPER Tutti i membri dell'associazione possono sottoporre articoli per la pubblicazione. Ricordiamo che dal 1 aprile 2014, tutti i contributi autorali sono sottoposti a Blind Peer Rewiew. www.aicarrjournal.org

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Aderente

Posta target magazine - LO/CONV/020/2010.

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Baxi Hybrid Power, composti da uno o più generatori in pompa di calore abbinati a caldaie a gas di alta potenza (singole o in cascata) e gestiti da un Hybrid manager, è la soluzione ibrida pensata

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La più ampia gamma di configurazioni sul mercato

e - Ma

EDITORIALE

DOI: 10.36164/AiCARRJ.70.05.01

IL FUTURO DI AiCARR

The future of AiCARR

L’editore Laterza ha pubblicato la scorsa estate un saggio interessante intitolato “Il Futuro. Storia di un’idea”, in cui vengono presentate in sequenza storica le varie letture che le diverse civiltà e culture hanno dato riguardo al concetto di futuro.

Il futuro è anche nei rapporti che da sempre hanno caratterizzato l’associazione, con REHVA e ASHRAE, con il Consiglio Nazionale degli Ingegneri, con la CIIP Consulta Interassociativa Italiana per la Prevenzione, con gli Ordini professionali.

Dal Prometeo di Eschilo a Imagine di John Lennon, passando per Leonardo da Vinci, ogni generazione ha immaginato e pensato il futuro.

Il futuro è costruire rapporti nuovi e recuperare i rapporti interrotti.

In un momento storico di pesanti incertezze e sempre più grandi aspettative è quindi lecito chiedersi anche all’interno di AiCARR quali siano i possibili scenari che si prospetteranno. In questo contesto è quasi ironico pensare che la prima riunione del consiglio direttivo svolta in presenza, dopo i lunghi mesi passati a riunirsi in modalità “remota” attraverso le piattaforme telematiche, sia stata quella che ha approvato le scadenze temporali che porteranno al rinnovo della presidenza (e successivamente del consiglio). Le attività associative stanno riprendendo in presenza, con gli incontri tecnici delle aziende della consulta, alcuni seminari programmati, la scuola AiCARR, e per il  speriamo vivamente di poter realizzare il convegno nazionale dal vivo (ma anche in possibile collegamento, in modalità “ibrida”).

Il nostro futuro è nelle collaborazioni e nella rete di rapporti, istituzionali e inter-associativi, che abbiamo costruito in particolare con IBPSA Italia e AIA Associazione Italiana di Acustica e che speriamo portino alla realizzazione di interessanti eventi che potranno richiamare il dialogo tra gli associati e l’osmosi dei saperi.

Il futuro di un’associazione è nell’andare oltre l’associazione stessa, intercettando aree di intervento comuni e sinergiche, e ascoltare con apertura e serietà le richieste esterne e i saperi complementari al nostro.

Il futuro è rendere l’associazione vicina e utile ai soci, perseverando nel nostro operato a livello normativo e nell’instancabile contributo verso la legislazione, a partire dalla cultura del benessere e dell’efficienza energetica in chiave di sostenibilità.

Ogni generazione e epoca ha immaginato il proprio futuro, ma il futuro è anche incognito e, come ha ricordato il recente Nobel per la Fisica italiano Giorgio Parisi in una sua lectio magistralis, “per quanti sforzi noi facciamo per prevederlo, il futuro saprà sorprenderci”.

Il futuro non è quindi solo attesa, il futuro di AiCARR va costruito. In questo senso, e in questa visione, la cosa più importante è che ciascuno di noi si impegni per creare il miglior futuro possibile anzichè speculare sulla probabilità di accadimento di uno scenario o di un altro.

Filippo Busato, Presidente AiCARR

4

#70

Editoriale 4

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Novità prodotti 8

NORMATIVA Direttiva FER, approvata la proposta AiCARR

AiCARR Informa 69

Dalla semplificazione delle procedure autorizzative alla spinta alle comunità energetiche. Vediamo le misure contenute nella bozza di decreto di recepimento della Direttiva FER L.A. Piterà

REFRIGERAZIONE

Sistemi water-loop self-contained per la refrigerazione commerciale Quando conviene utilizzare il chiller, il dry-cooler o il wet-cooler? I risultati dell’analisi sperimentale di un impianto WLSC G. Bagarella, R. Lazzarin, M. Noro

RIQUALIFICAZIONE IMPIANTISTICA Ampliamento e ristrutturazione di una galleria commerciale L’intervento, effettuato presso il centro polifunzionale del Lingotto, a Torino, dimostra come la sfida dell’inserimento di impianti moderni in edifici esistenti, può essere vinta anche grazie a una stretta collaborazione fra impresa esecutrice, direzione lavori e committenza G. Bo, F. Lamberti

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VRF La transizione verso refrigeranti a basso impatto ambientale nei sistemi VRF Il refrigerante R32 è attualmente l’alternativa a basso GWP più diffusa ma nel medio-lungo periodo potrebbe imporsi la necessità di trovare, specialmente per i grandi sistemi, un nuovo refrigerante L. Molinaroli

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ORIGINAL ARTICLES Approximate and CFD energy performance analyses of industrial heating by water strip modules – Part 2 Analisi approssimata e CFD delle prestazioni energetiche di sistemi di riscaldamento industriale con termostrisce – Parte 2 Marco Noro, Michele Calati, Simone Mancin

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A theoretical study of air change in Italian schools: energetic aspects, air quality and Sars-CoV-2 infection risk assessment – Part 2 Approccio teorico sul ricambio d’aria nelle scuole italiane: aspetti energetici, qualità dell’aria e valutazione del rischio di infezione da Sars-CoV-2 – Parte 2 Filippo Busato, Alberto Cavallini

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COVID-19 Fiera di Milano, allestimento di unità di terapia intensiva di emergenza Analisi delle scelte progettuali e impiantistiche nell’intervento di realizzazione ex novo di un’unità di terapia intensiva all’interno di un edificio fieristico esistente A. Boeche, A. Cavallini, M. Cadorin, G. Cisotto, S. Raccanelli, R. Zecchin

TREND DI MERCATO Sistemi ibridi factory made per il condominio Grazie anche alla spinta del Superbonus 110% si sta assistendo allo sviluppo di sistemi ibridi commerciali destinati agli edifici condominiali. I risultati di un caso di studio F. Minchio

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* Il dispositivo Daikin MC55WVM (denominazioni commerciali MC55W/VB), testato dall’Institut Pasteur de Lille, elimina il 99,98% del coronavirus umano HCoV-229E in un tempo di esecuzione di 2,5 minuti a velocità “turbo” in condizioni di laboratorio (camera ermetica con volume interno di 1,4 m³, senza ricambio d’aria).

Il coronavirus umano HCoV-229E è diverso dal virus responsabile della COVID-19, SARS-CoV-2, ma appartiene alla stessa famiglia di coronavirus. ** Il dispositivo Daikin MC55WVM (denominazioni commerciali MC55W/VB), testato dall’Institut Pasteur de Lille, elimina il 99,93% del virus dell’influenza A sottotipo H1N1 in un tempo di esecuzione di 2,5 minuti a velocità “turbo” in condizioni di laboratorio (camera ermetica con volume interno di 0,47 m³, senza ricambio d’aria).

Novità Prodotti VRF AD ALTA EFFICIENZA MULTI V 5 offre tecnologie innovative per ottimizzare l’efficienza energetica e massimizzare il comfort climatico. Grazie alla funzionalità Dual Sensing Control, il sistema valuta le condizioni climatiche. A differenza dei sistemi di climatizzazione tradizionale, la quinta generazione dei sistemi VRF di LG misura la temperatura e l’umidità degli ambienti esterni e interni e, grazie alla funzione Smart Load Control, modifica la temperatura del refrigerante in base alle condizioni climatiche, migliorando l’efficienza.

Affidabilità, efficienza, durata e resistenza sono garantite dall’innovativo compressore inverter che opera su un campo di frequenza maggiore rispetto al suo predecessore e dal rivestimento Black Fin sullo scambiatore di calore a 4 lati, che lo protegge da sostanze corrosive e inquinamento, minimizzando l’accumulo di umidità e il rischio di ossidazione. Infine, la tecnologia biomimetica, applicata alla progettazione dei ventilatori, aumenta la portata dell’aria e riduce la rumorosità. Tutti questi elementi hanno contribuito al miglioramento dell’efficienza e della capacità di MULTI V 5, rendendolo la soluzione ideale per la climatizzazione di grandi superfici. www.lg.com

REFRIGERATORI DI LIQUIDO E PDC COMMERCIALI CON SORGENTE ARIA Gli innovativi refrigeratori di liquido e pompe di calore commerciali con sorgente aria per installazione esterna Baxi BCH2-i e BHP2-i 2017-4057 offrono una vasta gamma di soluzioni in ambito commerciale per soddisfare al meglio qualsiasi esigenza in termini di efficienza, silenziosità e prestazioni.

Entrambe le gamme raggiungono i massimi livelli di efficienza energetica e sono dotate di controllo inverter sul compressore scroll, che assicura una migliore efficienza ai carichi parziali (SEER e SCOP).

Grazie alla tecnologia con compressori scroll inverter, entrambe svolgono un ruolo fondamentale nelle applicazioni commerciali in cui le efficienze ai carichi parziali fanno la differenza. Inoltre, sono disponibili anche in versione super-silenziata per contesti installativi a elevate esigenze acustiche.

La gamma BCH2-i comprende ben 6 versioni di unità da esterno ad altissima efficienza per la produzione di acqua refrigerata: BCH2-i (refrigeratore di liquido), BCH2-i/SL (refrigeratore di liquido silenziato), BCH2-i/MC (refrigeratore di liquido con batterie microchannel), BCH2-i/MC/SL (refrigeratore di liquido silenziato con batterie microchannel), BCH2-i/SSL (refrigeratore di liquido super silenziato) e BCH2-i/MC/SSL (refrigeratore di liquido super silenziato con batterie microchannel).

Il sistema è caratterizzato dalla tecnologia con compressore inverter ed è dotato di ventilatori elicoidali e refrigerante R410A. Le unità sono equipaggiate con due, tre o quattro compressori in configurazione tandem e trio (in base alla potenza dell’unità stessa).

La gamma BHP2-i comprende 3 unità da esterno in pompa di calore per la produzione di acqua refrigerata/riscaldata con compressori ermetici rotativi di tipo scroll dedicati per l’utilizzo di R410A e ventilatori assiali: BHP2-i (pompa di calore reversibile), BHP2-i/SL (pompa di calore reversibile silenziata) e BHP2-i/SSL (pompa di calore reversibile super silenziata). I due compressori di cui sono equipaggiate le unità sono in configurazione mono-circuito.

Entrambe le gamme sono dotate di batteria di condensazione con tubi in rame e alette in alluminio, scambiatore a piastre saldo brasate e valvola di espansione termostatica. www.baxi.it

REFRIGERANTE R515B PER UNITÀ ACQUAACQUA AERMEC ha comunicato nel corso della campagna di lancio delle nuove famiglie acqua-acqua a vite a elevata efficienza stagionale serie WFGN e WFGI la disponibilità per le macchine in oggetto anche della versione con refrigerante Solstice® N15 (R-515B).

I refrigeratori AERMEC WFGN e WFGI sono stati sviluppati per offrire al mercato unità con valori di SEER estremamente elevati grazie alla scelta di compressori e scambiatori ottimizzati per sfruttare al meglio le caratteristiche del refrigerante Solstice® ZE (R-1234ze) a basso GWP. L’esito positivo dei test di laboratorio compiuti negli ultimi mesi ha permesso ai tecnici di AERMEC di dare il via libera anche all’opzione alternativa con refrigerante Solstice® N15 (R-515B), miscela di nuova concezione proposta da Honeywell che si è rivelata in grado di fornire analoghe prestazioni in termini di resa ed efficienza rispetto all’impiego del fluido puro con cui le due serie di macchine sono state progettate.

La disponibilità di tale refrigerante (miscela azeotropica di R-1234ze e di R-227ea), perfettamente compatibile con i materiali comunemente utilizzati nella costruzione dei circuiti frigoriferi e con lubrificanti POE, e idonea in generale per applicazioni di climatizzazione in raffrescamento come di refrigerazione di media temperatura) offre al progettista la possibilità di impiegare una sostanza dal basso valore di GWP (pari a 299) e allo stesso tempo classificata come fluido A1, pertanto non infiammabile. global.aermec.com/it/

Novità Prodotti PDC DOMESTICHE AD ALTA EFFICIENZA Clivet presenta SPHERA EVO 2.0 le nuove serie di pompe di calore splittate a vista e da incasso, nella doppia configurazione full-electric o ibrida, particolarmente adatte per accedere al Superbonus del 110% e alle altre forme di incentivi fiscali. Il tutto accompagnato dalla formula “0 pensieri” per l’ottenimento degli incentivi.

La linea SPHERA EVO 2.0 da 4 a 16 kW per riscaldamento condizionamento, e produzione di acqua calda sanitaria in ambito residenziale si caratterizza per: • Altissima efficienza in classe A+++ con acqua a 35 °C (tipico abbinamento a pannello radianti) e classe A++ con acqua a 55 °C (tipico abbinamento con radiatori), grazie alla tecnologia inverter • Bassissimi livelli sonori delle unità esterne, che le rendono le unità più silenziose sul mercato • Ampio campo di funzionamento da -25 °C di temperatura dell’aria esterna in riscaldamento a +43 °C di temperatura aria esterna in condizionamento per adattarsi sia ai climi più rigidi che a quelli più caldi • Temperatura dell’acqua fino a 65 °C, che li rende perfetti anche per quei casi in cui si vuole sostituire la caldaia, ma mantenere i radiatori • Produzione di acqua a 60 °C fino a -15 °C di aria esterna • Accumulo per acqua calda sanitaria da 190 e 250 l integrato nella versione Tower o esterno nella versione BOX per adattarsi alle esigenze di ogni famiglia • Possibilità di integrazione con risorse ausiliarie come il solare termico o fotovoltaico per una casa ancora più green • Refrigerante ecologico R-32 La nuova linea è disponibile in 6 versioni. Tutta la gamma è stata progettata per l’abbinamento con sistema di rinnovo e purificazione aria ELFOFresh EVO con recupero termodinamico e filtrazione elettronica attiva su fumi, polveri sottili, pollini virus e batteri, particolarmente importante per preservare la nostra salute in questo periodo di pandemia. L’intero sistema è gestito dal sistema ELFOControl3 EVO, che migliora l’uso delle risorse garantendo un elevato risparmio energetico, permette il monitoraggio e il controllo remoto dell’intero sistema con l’utilizzo della App dedicata. www.clivetlive.com

SMALL INVERTER CHILLER CON R32 La gamma Bluevolution di Daikin viene ampliata grazie all’introduzione del nuovo Small Inverter Chiller con R-32, disponibile sia nella versione solo freddo che pompa di calore.

L’intervallo di capacità da 16 a 90 kW, la compattezza e l’ampio range di funzionamento, sono tra i principali punti di forza di questa nuova serie, che si distingue inoltre per i livelli di efficienza molto alti – i migliori sul mercato, sia in raffreddamento che riscaldamento – e per le emissioni di CO2 molto contenute, grazie all’uso del refrigerante R-32.

Silenziosità, funzioni avanzate di connettività e l’ampio range di funzionamento rendono questa soluzione ideale anche per gli edifici più esigenti.

La versione solo freddo produce acqua refrigerata da 25 ˚C fino a -15 ˚C e opera, di serie, a temperature esterne da -20 ˚C fino a 45 ˚C. Un kit opzionale per alta temperatura ambiente consente l’uso dell’unità anche a temperature esterne superiori a 45 °C, fino a 52 °C. Le pompe di calore sono progettate per operare entro un intervallo di temperature esterne ampio, da -20 ˚C a 35 ˚C, e possono produrre acqua calda fino a 60 °C. Tra le caratteristiche standard di questa serie vi sono le batterie in rame-alluminio ottimizzate, i compressori Scroll Inverter di Daikin, gli scambiatori di calore a piastre saldobrasate ottimizzati, un kit pompa con Inverter – disponibile nelle versioni a bassa e alta prevalenza – i ventilatori inverter ad alta efficienza di Daikin e la modalità silenziosa selezionabile.

Le soluzioni di Controllo Smart Il pacchetto di soluzioni Smart offre le funzionalità più avanzate per la gestione e il controllo dei sistemi HVAC, in termini di connettività, monitoraggio e controllo.

Lo Small Inverter Chiller con R-32 può comunicare con qualsiasi sistema BMS esterno e offre la funzione master/slave di serie, per l’uso in sequenza di un massimo di 4 unità, con una di queste come unità principale.

Questa serie è caratterizzata inoltre dalla capacità di connettersi a Internet grazie all’Internet of Things, mediante un’App dedicata, che rende l’avviamento delle unità estremamente facile e veloce. www.daikin.it

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Novità Prodotti CALDAIA DALL’ANIMA VERSATILE La gamma di soluzioni Viessmann ideate per gli spazi abitativi delle generazioni future si arricchisce della nuova caldaia murale a condensazione a gas istantanea Vitodens 100-E. Questa caldaia è stata espressamente concepita per adeguarsi a qualsiasi contesto di installazione. La richiesta del mercato è oggi orientata verso modelli di dimensioni contenute in grado di integrarsi senza difficoltà, in caso di sostituzione, negli spazi esistenti; inoltre, sono sempre più apprezzati i modelli per installazione esterna che consentono di guadagnare spazio dentro casa. Vitodens 100-E risponde proprio a questo tipo di esigenze: estremamente compatta – solo 450x249x750 mm (LXPXH) – e dotata di grado di protezione elettrica IPX5, si presta per installazione sia all’interno della casa sia all’esterno, in un luogo parzialmente protetto, ad esempio su un balcone protetto da gronda. Anche nel caso di sostituzione di caldaia esistente, quindi, Vitodens 100-E rappresenta la soluzione ottimale per sfruttare comodamente gli spazi del vecchio generatore. Questa versatilità si apprezza in particolare nelle sostituzioni di caldaie a incasso per esterno: con la sua profondità di soli 249 mm, Vitodens 100-E è studiata per inserirsi nella maggior parte dei box a incasso esistenti, anche di altri produttori.

La facilità d’installazione si accompagna alle elevate performance in termini di affidabilità ed efficienza che contraddistinguono tutti i prodotti Viessmann. Vitodens 100-E è una caldaia in classe A di nuova generazione, realizzata con materiali di qualità eccellente, ed è frutto del consolidato know-how di Viessmann nella tecnica della condensazione. Il nuovo bruciatore Matrix-Plus è stato progettato per garantire massima efficienza, affidabilità e rispetto per l’ambiente: grazie alla nuova superficie in acciaio inossidabile resistente alle alte temperature e al controllo della combustione elettronico Lambda Pro, assicura massima silenziosità della caldaia e garantisce un funzionamento con ridotti consumi energetici e basse emissioni inquinanti, consentendo di risparmiare sui costi in bolletta e di manutenzione. Il corpo caldaia Inox-Radial in acciaio inox, brevettato da

Viessmann e punto di riferimento degli scambiatori in acciaio nel settore del riscaldamento, ha una forma studiata per ottenere il massimo rendimento dalla condensazione in un unico passaggio dei fumi e per garantire l’effetto autopulente nella parte esterna dello scambiatore, grazie alla condensa che defluisce nello scarico. La produzione di acqua calda sanitaria integrata in caldaia risulta altamente performante grazie alla funzione booster, in grado di assicurare una produzione di 14,3 litri al minuto (∆T 30 °C).

La caldaia Vitodens 100-E è disponibile anche nella soluzione ibrida Vitodens 100-E Hybrid, in abbinamento alla pompa di calore monoblocco Vitocal 100-A, per portare il massimo dell’efficienza che deriva dall’installazione di un sistema ibrido nella propria abitazione con il più alto livello di comfort e flessibilità. www.viessmann.it

SISTEMA DI TUBAZIONI PREISOLATE AD ALTA FLESSIBILITÀ Watts propone Microflex: il sistema di tubazioni flessibili preisolate per il trasporto del fluido negli impianti di riscaldamento e raffrescamento centralizzato e per il trasporto dell’acqua sanitaria.

Adatto a molteplici applicazioni, sia in singole abitazioni che in grandi impianti di teleriscaldamento, Microflex permette il trasporto interrato di fluidi caldi e freddi.

Grazie al peso contenuto e all’alta flessibilità, le tubazioni MICROFLEX sono di facile posa e consentono all’installatore di realizzare lunghi tratti di conduzione fluidi, di superare con agilità ostacoli, di creare curve e cambiamenti di direzione, senza utilizzare raccordi o giunti e ridurre così anche le

dimensioni di scavo, contenendo tempi e costi di installazione.

Le tubazioni preisolate MICROFLEX sono costituite da: tubi in PEX-a reticolato conformi alle norme DIN 16892/16893 e ISO 15875; ampio strato di isolamento in espanso di polietilene reticolato a cellule chiuse che mantiene nel tempo il grado iniziale di resistenza termica; manto esterno corrugato in polietilene ad alta densità che assicura una doppia protezione da agenti esterni. La tubazione principale, isolata termicamente, è rivestita da una guaina interna “a camera chiusa” ed è dotata di una barriera contro la diffusione dell’ossigeno per evitare la formazione di microfunghi e alghe.

Watts mette a disposizione dei professionisti del settore anche un configuratore per progetti realizzati con tubazioni singole (MICROFLEX UNO) e doppie (MICROFLEX DUO) specifici per impianti termici.

Le tubazioni dedicate al riscaldamento e in particolare le tubazioni DUO che hanno mandata e ritorno possono subire perdite di carico e dispersioni di calore. In base ai dati dell’impianto inseriti, il configuratore suggerisce quale tubazione scegliere per ottimizzare l’efficienza degli impianti e limitare le dispersioni.

Il configuratore analizza i dati e propone delle soluzioni ottimizzate e personalizzate per ogni singolo impianto.

La gamma del sistema MICROFLEX è disponibile in tubi singoli (MICROFLEX UNO), tubi doppi (MICROFLEX DUO) e tubi quadrupli (MICROFLEX QUADRO) indicati per impianti termici e di conduzione di acqua sanitaria, (MICROFLEX COOL) versione per impianti con fluidi a bassa temperatura. www.wattswater.it

La climatizzazione ideale per le attività commerciali

Il sistema VRF è un sistema di climatizzazione in pompa di calore adatto per raffrescamento o riscaldamento, ideale per uffici, hotel, attività commerciali e grandi condomini. viessmann.it

I SERVIZI VIESSMANN PER IL PROGETTISTA

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Scopri vantaggi e strumenti per un progetto di qualita’

Normativa

Direttiva FER, approvatala propostaAiCARR

Dalla semplificazione delle procedure autorizzative alla spinta alle comunità energetiche.

Vediamo le misure contenute nella bozza di Decreto di recepimento della Direttiva FER

L.A. Piterà*

N

egli ultimi anni l’Italia ha fatto ricorso a vari stru-

linea con i nuovi obiettivi di neutralità

prevede la tutela e il potenziamento

menti volti al miglioramento e al conseguimento

climatica nel 2050.

delle produzioni esistenti e delle infra-

della tutela dell’ambiente, della sicurezza energe-

Le misure contenute nella bozza di

strutture necessarie per la gestione delle

tica e dell’accessibilità dei costi dell’energia per conseguire

Decreto di recepimento della Direttiva

produzioni degli impianti a fonti ener-

gli obiettivi europei in materia di Energia e Ambiente. Tra le

FER hanno appunto l’obiettivo di acce-

getiche rinnovabili, così come lo svilup-

altre cose, considerando l’ambiente come motore econo-

lerare per quanto detto prima la transi-

po della rete elettrica e della rete gas,

mico del Paese, ha condiviso l’orientamento volto a raffor-

zione dai combustibili fossili alle fonti

oltre che semplificazioni per la realizza-

zare l’impegno per la decarbonizzazione dell’economia e

rinnovabili, transizione che richiede la

zione degli elettrolizzatori alimentati da

supportare un Green New Deal tra le imprese e i cittadini.

programmazione e la realizzazione de-

fonti rinnovabili. Per raggiungere questo

Negli anni scorsi su questa scia è stato redatto il Piano

gli impianti sostitutivi e delle necessarie

obiettivo la bozza individua strumenti

Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima, anche noto

infrastrutture. Ad oggi in Italia solo una

calibrati sulla base dei settori d’uso, delle

come PNIEC (MiSE, 2020) per delineare il mix di soluzioni

frazione relativamente modesta della

tipologie di interventi e della dimen-

e strumenti maggiormente compatibile con gli obiettivi

produzione netta di energia elettrica

sione degli impianti, con un approccio

al 2030 e con altre esigenze, comprese quelle relative agli

avviene tramite fonti rinnovabili, sempre

che mira al contenimento del consumo

impatti ambientali. Inoltre, a valle dell’approvazione del

inferiore al 40%, a eccezione del 2014,

di suolo e dell’impatto paesaggistico e

PNIEC nel dicembre 2019, a livello nazionale il 13 luglio

che è stato un anno molto piovoso e

ambientale, comprese le esigenze di

scorso è stato approvato il Piano Nazionale di Ripresa e Re-

di conseguenza, secondo i dati TERNA,

qualità dell’aria esterna.

silienza dell’Italia, il PNRR (Governo Italiano, 2021), mentre

ha visto un aumento della produzione

Inoltre, la bozza di Decreto prevede,

a livello Comunitario il 14 luglio scorso la Commissione ha

idroelettrica. Evidentemente, si tratta di

dal punto di vista amministrativo, una

approvato una serie di proposte, note come pacchetto “Fit

una produzione molto inferiore a quella

semplificazione delle autorizzazioni e

for 55”, che mira ad accelerare le politiche dell’UE in materia

richiesta dagli usi elettrici “obbligati”; e di

la partecipazione positiva al rilascio del-

di clima, energia, trasporti e fiscalità al fine di ridurre le

conseguenza, se si puntasse sul vettore

le relative autorizzazioni da parte degli

emissioni nette di gas a effetto serra di almeno il 55% entro

elettrico anche per gli utilizzi elettrici

enti preposti con un percorso condiviso

il 2030 rispetto ai valori del 1990.

“non obbligati” quale il riscaldamento,

di individuazione di aree idonee, spe-

In Tabella 1 sono riassunti gli obiettivi che il PNIEC si

andrebbe considerato che prima di

cialmente per l’eolico e il fotovoltaico;

prefigge e che, per quanto riguarda gli aspetti inerenti

disporre delle infrastrutture per poterli

sul lato dell’incentivazione, è prevista

all’incremento della quota di energia da fonti rinnova-

soddisfare con fonti energetiche rinno-

una forte semplificazione nell’accesso

bili, trovano riscontro in termini di misure nella bozza di

vabili, bisognerà attendere molti anni,

ai meccanismi e una maggiore stabilità

schema del Decreto di recepimento della Direttiva UE

continuando in questo periodo a uti-

tramite l’introduzione di una program-

2001/2018, Renewable Energy Directive – RED II (Unio-

lizzare la produzione da fossile, che ad

mazione quinquennale, che favorisca gli

ne Europea, 2018). Il Green New Deal richiederà all’Italia

oggi avviene con un tasso di emissione

investimenti nel settore, con un raffor-

quindi un’ulteriore accelerazione rispetto agli obiettivi al

medio dell’ordine di 500 gCO2/kWh. A

zamento degli strumenti del Conto Ter-

2030 definiti dal PNIEC, al fine di garantire un percorso in

questo proposito, la bozza di Decreto

mico anche in riferimento all’efficienza

14

#70

TABELLA 1

FER. Coerentemente con la normativa vigente in materia

Obiettivi sulle FER dell’UE e dell’Italia al 2020 e al 2030

Ambito di applicazione della quota di energia da FER

Obiettivo al 2020 [%]

Obiettivo al 2030 [%]

di prestazione energetica degli edifici, la bozza aggiorna l’obbligo di integrazione degli impianti a fonti rinnovabili

UE

ITALIA

UE

ITALIA (PNIEC)

Consumi finali lordi di energia

20

17

32

30

Consumi finali lordi di energia nei trasporti

10

10

14

22

primo livello degli edifici esistenti. In particolare, la bozza

+1,3% annuo (indicativo)

+1,3 annuo (indicativo)

ribadisce quanto già contenuto nel DM 26 giugno 2015

Consumi finali lordi per riscaldamento e raffrescamento

negli edifici, oggi previsto dall’Allegato III del D.Lgs. 28/2011, prevedendo che esso si applichi al caso di edifici di nuova costruzione e introduce le ristrutturazioni importanti di

“Requisiti minimi” a proposito degli obblighi di copertura da FER che non possono essere assolti da impianti a FER che producono energia elettrica la quale alimenti a sua volta dispositivi per la produzione di energia termica a

ve, e questa è una importante novità, la

Obbligo di utilizzo di energia rinnovabile per il miglioramento della prestazione energetica degli edifici

diffusione delle Comunità energetiche

Uno dei punti principali della bozza

il riscaldamento, raffrescamento e per la produzione di

e le configurazioni di autoconsumo rin-

di Decreto è nell’art. 26 e nell’allegato

ACS, non ci sono novità, così come viene confermato

novabile singolo e collettivo al fine di

III, che sostituiranno rispettivamente

l’obbligo di installazione di impianti FER per la produzione

favorire dinamiche di realizzazione degli

l’art. 11 e il relativo allegato III del D.Lgs

di energia elettrica di potenza elettrica pari a 20 W/m2 di

impianti con processi partecipativi dei

28/2011 (Governo Italiano, 2011), che

superficie in pianta dell’edificio, ovvero della proiezione al

territori e con logica bottom-up.

attualmente disciplina l’utilizzo delle

suolo della sagoma dell’edificio. Viene confermato anche

energetica per gli edifici e in coerenza con gli obiettivi di qualità dell’aria.

Infine, la bozza di Decreto promuo-

effetto Joule.

Per quanto riguarda la copertura del 50% dei consumi di ACS e del 50% della somma dei consumi previsti per

DEFINIZIONI

BOX 1

a. “energia da fonti rinnovabili” oppure “energia rinnovabile”: energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare, termico e fotovoltaico, e geotermica, energia dell’ambiente, energia mareomotrice, del moto ondoso e altre forme di energia marina, energia idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas; b. “energia dell’ambiente”: energia termica naturalmente disponibile ed energia accumulata in ambienti confinati che può essere immagazzinata nell’aria dell’ambiente, esclusa l’aria esausta, o nelle acque superficiali o reflue; c. “energia geotermica”: energia immagazzinata sotto forma di calore sotto la crosta terrestre; d. “consumo finale lordo di energia”: i prodotti energetici forniti a scopi energetici all’industria, ai trasporti, alle famiglie, ai servizi, compresi i servizi pubblici, all’agricoltura, alla silvicoltura e alla pesca, il consumo di energia elettrica e di calore del settore energetico per la produzione di energia elettrica, di calore e di carburante per il trasporto, e le perdite di energia elettrica e di calore con la distribuzione e la trasmissione; e. “calore e freddo di scarto”: calore o freddo inevitabilmente ottenuti. come sottoprodotti negli impianti industriali o di produzione di energia, o nel settore terziario, che si disperderebbero nell’aria o nell’acqua rimanendo inutilizzati e senza accesso a un sistema di teleriscaldamento o teleraffrescamento, nel caso in cui la cogenerazione sia stata o sarà utilizzata o non sia praticabile; f. “garanzia di origine”: documento elettronico che serve esclusivamente a provare a un cliente finale che una determinata quota o quantità di energia è stata prodotta da fonti rinnovabili; g. “autoconsumatore di energia rinnovabile”: cliente finale che produce energia elettrica rinnovabile per il proprio consumo e può immagazzinare o vendere energia elettrica rinnovabile autoprodotta alle condizioni e secondo le modalità definito dallo schema di Decreto. h. “autoconsumatori di energia rinnovabile che agiscono collettivamente”: gruppo di almeno due autoconsumatori di energia rinnovabile che agiscono collettivamente alle condizioni e secondo le modalità definite dallo schema di Decreto; i. “comunità di energia rinnovabile” o “comunità energetica rinnovabile”: soggetto giuridico che opera nel rispetto di quanto stabilito dallo schema di Decreto; j. “energia condivisa”: in una comunità di energia rinnovabile o in un gruppo di autoconsumatori di energia rinnovabile che agiscono collettivamente, è pari al minimo, in ciascun periodo orario, tra l’energia elettrica prodotta e immessa in rete dagli impianti a fonti rinnovabili e l’energia elettrica prelevata dall’insieme dei clienti finali associati situati nella stessa zona di mercato.

#70 15

il diniego del rilascio del titolo edilizio nel caso in cui non

per l’efficienza energetica degli edifici,

nel relativo allegato tecnico, tutto ciò

vi sia il rispetto dell’obbligo di copertura da FER. Rimane

di cui al D.Lgs. 192/2005 (Governo Ita-

confermando di fatto il recepimento

la deroga dagli obblighi di utilizzo di fonti rinnovabili nel

liano, 2005).

della proposta AiCARR, riportata in det-

caso in cui l’edificio sia allacciato a una rete di Teleriscalda-

Inoltre, al fine di agevolare i soggetti

taglio in (Piterà, 2019). È stato poi esteso

mento e Teleraffreddamento, ma devono essere “efficienti”,

obbligati che sostengono gli investi-

il concetto di impossibilità tecnica, che

omogeneizzando la definizione con quella del D.Lgs. 102

menti, la bozza prevede che gli impianti

secondo la bozza comprende anche il

del 2014. (Governo Italiano, 2014).

alimentati da fonti rinnovabili possano

caso in cui via sia un impedimento di

Nella bozza di Decreto in circolazione sembra scom-

accedere agli incentivi statali vigenti

natura funzionale o il costo dell’instal-

parsa l’estensione dell’obbligo di copertura da FER per gli

previsti per la promozione delle fonti

lazione di impianti FER sia sproporzio-

edifici esistenti appartenenti alle categorie E2 (uffici), E3

rinnovabili, ivi inclusi fondi di garanzia

nato rispetto a quello dell’intervento di

(ospedali) ed E5 (edifici commerciali) di cui all’articolo 3 del

e fondi di rotazione per l’erogazione di

ristrutturazione.

DPR 412/1993 (Governo italiano, 1993), con superficie utile

prestiti a tasso agevolato, fermo restan-

Sicuramente la modifica dell’art. 11

superiore a 10.000 m2. Attualmente, indipendentemente

do il rispetto dei criteri e delle condizioni

e dell’allegato III del Dlgs 28/2011 può

dall’esecuzione di una ristrutturazione importante, questi

dì accesso e cumulabilità stabilite da

essere considerata un piccolo successo

edifici dovevano prevedere l’integrazione di impianti per

ciascun meccanismo.

per l’Associazione, ma come diceva Sir.

la produzione di energia elettrica rinnovabile entro il 31

La bozza di Decreto conferma

Winston Churchill, “Il successo non è mai

dicembre 2027, data scelta sia per garantire un congruo

la possibilità da parte delle Regioni e

definitivo, il fallimento non è mai fatale;

periodo tecnico per la progettazione, l’autorizzazione e la

delle Provincie autonome di stabilire

è il coraggio di continuare che conta”, in-

realizzazione delle opere, ma soprattutto in quanto la mi-

incrementi dei valori, riportati nell’al-

fatti non ci sediamo sugli allori, e i lavori

sura, rientrando nel pacchetto di strumenti necessari per il

legato III della bozza, nel quale è stata

non si fermano qui: a livello europeo

raggiungimento dei target nel settore del riscaldamento e

introdotta la modifica della possibilità

scadono a breve le consultazioni per la

del raffrescamento, si sarebbe resa necessaria nei prossimi

di deroga, che prevede che, nel caso in

revisione delle nuove Direttive sia sull’E-

anni per rispondere agli obbiettivi previsti dal PNIEC, anche

cui vi sia l’impossibilità tecnica a ottem-

PBD sia RED, alle quali stiamo lavorando.

in previsione della sostituzione di misure economiche at-

perare all’obbligo di copertura da FER,



tualmente operanti (ad esempio: ecobonus) e in ragione

sia possibile procedere a interventi di

della riduzione attesa dei costi delle tecnologie.

installazione di rinnovabili e di efficien-

La bozza di Decreto introduce l’obbligo di invio di spe-

za energetica tali da ridurre il valore di

cifica documentazione tecnica al GSE al fine di consentire

energia primaria non rinnovabile dell’e-

il monitoraggio degli obiettivi e di alimentare il Portale

dificio secondo i parametri specificati

BIBLIOGRAFIA

* Luca A. Piterà, Segretario Tecnico di AiCARR

∙ Governo Italiano. 1993. Decreto del Presidente della Repubblica n. 412. Regolamento recante norme per la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia, in attuazione dell’art. 4, comma 4, della legge 9 gennaio 1991, n. 10. Gazzetta ufficiale n.242, S.O. n. 96 del 14 ottobre 1993. ∙ Governo Italiano. 2005. Decreto Legislativo 19 agosto 2005, n. 192. Attuazione della direttiva (UE) 2018/844, che modifica la direttiva 2010/31/UE sulla prestazione energetica nell’edilizia e la direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica, della direttiva 2010/31/UE, sulla prestazione energetica nell’edilizia, e della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia.

Gazzetta Ufficiale n. 222 23 settembre 2005. ∙ Governo Italiano. 2011. Decreto legislativo 3 marzo 2011, n. 28. 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. Gazzetta Ufficiale n. 71 del 28 marzo 2011. ∙ Governo Italiano. 2014. Decreto legislativo 4 luglio 2014, n. 102. Attuazione della direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica, che modifica le direttive 2009/125/CE e 2010/30/UE e abroga le direttive 2004/8/CE e 2006/32/CE. Gazzetta ufficiale n. 165 del 18 luglio 2014. ∙ Unione Europea. 2018. Directive (EU) 2018/2001 of the european parliament and of the council of 11 December 2018, on the promotion of the use of energy from renewable sources. Official Journal of the European Union L 328/82 del 21 dicembre 2018. ∙ MiSE. 2020. Piano Nazionale Integrato Energia e Clima. Pubblicato dal Ministero dello Sviluppo economico sul proprio sito il 21 gennaio 2020. ∙ Governo Italiano. 2021. Governance del Piano nazionale di ripresa e resilienza e prime misure di rafforzamento delle strutture amministrative e di accelerazione e snellimento delle procedure. D.L. 31 maggio 2021, n. 77. Gazzetta Ufficiale n. 129 del 31 maggio 2021. ∙ Piterà L.A. 2019. Pronta la revisione dell’Allegato III del D.L.gs 28/11. AiCARR Journal, 56, 20-22.

16

#70

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Refrigerazione

Sistemi water-loop

self-contained per la refrigerazione commerciale Quando conviene utilizzare il chiller, il dry-cooler o il wet-cooler?

I risultati dell’analisi sperimentale di un impianto WLSC G. Bagarella, R. Lazzarin, M. Noro*

18

#70

grandi potrebbero superare i 5 milioni di

(WLSC). In tale tipologia di impianto, ogni banco è dotato

kWh [6]. Alcuni studi [7] hanno stimato che

del proprio compressore e condensatore. La potenza ter-

il 50% del consumo di energia elettrica

mica di ciascun banco viene ceduta a un anello d’acqua.

in un supermercato è dovuto al sistema

Come già evidenziato dagli autori [10], utilizzando com-

di refrigerazione, determinando quindi

pressori ottimizzati per il funzionamento a velocità varia-

una grande quantità di emissioni di CO2

bile (con motori brushless in corrente continua e inverter

sia dirette che indirette.

ad alta efficienza), un impianto WLSC può consentire una

Tale consumo può essere ridotto

riduzione di consumo elettrico del 16% su base annua

controllando opportunamente i valori

rispetto a un sistema multiplex tradizionale. Inoltre, i cal-

di alcuni parametri ambientali: ad esem-

coli hanno dimostrato che si può ottenere una riduzione

pio, una riduzione del valore di tempera-

del TEWI del 56%-58% in 15 anni grazie alla drastica ridu-

tura o di umidità relativa riduce il carico

zione sia della carica di refrigerante che delle relative per-

di refrigerazione dei banchi di media e

dite percentuali annue.

bassa temperatura, così come il tempo

In effetti, la stessa analisi ha dimostrato che i sistemi

di funzionamento delle resistenze elet-

WLSC hanno anche alcuni aspetti critici che meritano

triche antiappannamento delle vetrine.

approfondimento. Il principale è che sono necessari due

Un ulteriore intervento può riguardare

cicli di refrigerazione (in serie) quando viene attivato il

alcune apparecchiature ausiliarie (ad

refrigeratore dell’anello d’acqua (questo di solito accade

esempio installando ventilatori di raf-

quando la temperatura esterna è elevata). Il primo ciclo

freddamento efficienti o apparecchi

avviene all’interno del banco frigorifero, il secondo nel

luminosi a LED al posto delle lampade

chiller stesso.

alogene nei banchi), oppure un miglio-

In questo articolo vengono analizzate le prestazioni

ramento dell’isolamento termico dei

di un sistema WLSC di piccole dimensioni. In particolare,

banchi frigo.

vengono confrontate tre diverse modalità operative di

Altre possibili riduzioni dei consumi

raffreddamento dell’anello d’acqua, sia dal punto di vista

energetici possono essere ottenute tra-

energetico che economico. La prima modalità implica l’at-

mite l’utilizzo di sistemi di refrigerazione

tivazione del refrigeratore dell’anello d’acqua. La seconda

innovativi. Tali sistemi possono non solo

alternativa prevede l’utilizzo del solo dry-cooler. Infine,

operare con una maggiore efficienza,

nella terza soluzione si considera l’utilizzo di un umidifi-

ma anche ridurre la carica di refrigerante

catore adiabatico che consente lo sfruttamento del feno-

[8] (che in molti supermercati esistenti

meno del raffrescamento evaporativo alla batteria del

può arrivare fino a 3.000 kg [9]) e le rela-

dry-cooler (cosiddetto wet-cooler).

tive perdite (fino al 30% annuo [5]). La configurazione tipica di un sistema di

METODOLOGIA

refrigerazione tradizionale prevede bat-

Al fine di stabilire le prestazioni del sistema con il chil-

terie ad aria a espansione diretta come

ler attivato (prima alternativa) e con il solo dry-cooler

agenzia internazionale per l’energia

evaporatori. Compressori (e conden-

(seconda alternativa), sono state effettuate diverse prove

(IEA) riporta che il 3-5% del consu-

satori) sono situati in una sala mac-

sull’impianto sperimentale WLSC di piccola taglia descritto

mo totale di elettricità nei paesi

chine tipicamente sul retro o sul tetto,

nella sezione successiva. Per analizzare la possibilità di sfrut-

industrializzati proviene dai supermercati

e hanno una comune linea di aspira-

tare il fenomeno del raffrescamento evaporativo (terza

[1]-[5], individuandoli come i maggiori uti-

zione e collettori di mandata (sistemi

alternativa) è stato utilizzato un modello semplificato di

lizzatori di energia nel settore commerciale.

multiplex). Ne consegue che si tratta

umidificatore adiabatico. Infine, basandosi sia sulle regres-

Un supermercato di 300 m2 di superficie

di sistemi in cui è in circolazione una

sioni delle prestazioni dell’impianto reale (prima e seconda

di vendita, una dimensione molto comu-

grande quantità di refrigerante.

alternativa) sia sul modello semplificato (terza alternativa),

L’

ne, può richiedere circa 2 milioni di kWh

Una delle soluzioni innovative è

è stata simulata la prestazione energetica stagionale delle

di elettricità all’anno. I supermercati più

il sistema water-loop self-contained

tre soluzioni considerando due climi diversi tipici euro-

#70 19

pei: un clima mite-secco (Carpentras, Francia), e un clima mite-umido (Venezia, Italia).

Set-up sperimentale L’impianto sperimentale WLSC di piccole dimensioni considerato è stato progettato per simulare le prestazioni di un vero e proprio sistema di refrigerazione autonomo ad anello d’acqua. Come illustrato in Figura 1 e Figura 2, ci sono quattro banchi a media temperatura (medium temperature, MT) e due a bassa temperatura (low temperature, LT). Ogni banco è dotato di compressore a velocità variabile, condensatore a piastre e valvola di espansione elettronica. La potenza termica di condensazione dei banchi

FIGURA 1 Schema del sistema di refrigerazione sperimentale WLSC funzionante con il chiller a media temperatura (MT chiller) attivato

LT viene ceduta a un primo circuito ad acqua, che viene sempre raffreddato dal chiller LT. La potenza termica sia dei banchi MT che del chiller LT viene ceduta a un secondo anello d’acqua, che può essere raffreddato in due diverse modalità.

Nella prima modalità operativa il chiller MT risulta attivato (Figura 1). Esso, quindi, raffredda il secondo anello d’acqua, trasferendo la potenza termica dell’intero impianto a un terzo anello d’acqua, raffreddato dal dry-cooler. Ne discende che, quando il chiller MT è attivo, la temperatura dell’acqua agli ingressi dei banchi MT non dipende dalla temperatura esterna, ma solo dal set-point del chiller stesso (20 °C durante i test).

Nella seconda modalità operativa il chiller MT viene by-passato, e il secondo anello d’acqua viene raffreddato direttamente dal dry-cooler (Figura 2). In questo caso, la temperatura dell’acqua agli ingressi dei banchi MT dipende

FIGURA 2 Schema del sistema di refrigerazione sperimentale WLSC funzionante con il solo dry-cooler (il refrigeratore MT è by-passato)

certamente dalla temperatura esterna Text. Quando questa aumenta, l’EER dei banchi diminuisce. I dati relativi ai banchi e ai refrigeratori MT e BT sono riportati in [11], insieme alla descrizione della procedura di prova. Per ragioni di brevità, qui vengono discussi solo i risultati dei test.

Il consumo elettrico complessivo dell’impianto e la relativa ripartizione sono rappresentati in Figura 3. La potenza elettrica totale richiesta dall’impianto con il refrigeratore MT attivato (prima alternativa), quando Text = 25 °C e Text = 30 °C, è molto superiore (26,7% e 17,9% rispettivamente) rispetto al caso con il refrigeratore MT disattivato (seconda alternativa). Il motivo è che la maggiore potenza elettrica richiesta sia dal chiller che dalle pompe MT (è necessaria una pompa in più, come in Figura 1 e Figura 2) non è compensata dal migliore EER dei banchi MT. Il punto di pareggio è a una temperatura esterna di circa 35 °C, quando la 20

#70

FIGURA 3 Consumi elettrici totali dell’impianto WLSC e consumi dei singoli elementi per tre diverse temperature esterne quando il sistema funziona utilizzando il solo dry-cooler (come in Figura 2) o con il chiller MT attivato (come in Figura 1)

nell’aria all’ingresso del dry-cooler (che diventa quindi un wet-cooler), riducendone la temperatura in misura maggiore quanto più lontana essa si trova dalle condizioni di saturazione.

Sono disponibili diversi tipi di umidificatori adiabatici, come lavatori adiabatici, umidificatori centrifughi e umidificatori ad atomizzazione. Qui si considera quest’ultimo modello, costituito da ugelli che producono uno spray di goccioline d’acqua con diametro estremamente piccolo (dell’ordine di 10-20 μm) grazie all’energia ceduta all’acFIGURA 4

qua da una speciale pompa volumetrica che mantiene

Esempi di umidificatori adiabatici installati agli ingressi del dry-cooler

una pressione di 40 – 70 bar agli ingressi degli ugelli stessi (Figura 4). In tal modo, le gocce vengono spruzzate contro il flusso d’aria, evaporando per lo più prima di depositarsi sulle alette delle batterie di scambio termico.

In Figura 5 viene riportato un diagramma di flusso sem-

Text , φ

xin H , xsat

εH

xout H

εDC

Ta out H

Tw RL in

Pc RL

plificato di questa alternativa. La temperatura esterna Text e

Correlation

l’umidità relativa esterna φ sono gli input dell’algoritmo,

Pel RL

Tw RL out

banchi della linea frigorifera (Pel RL).

Correlation

Tw RL out*

che permette la stima della potenza elettrica assorbita dai

is equal to?

Assumed

Diagramma di flusso per il calcolo delle prestazioni del sistema funzionante con un umidificatore adiabatico installato all’ingresso del dry-cooler FIGURA 5

Text e φ (input) consentono il calcolo dell’umidità specifica all’ingresso dell’umidificatore adiabatico (xin H) e dell’umidità specifica dell’aria satura attraverso un processo di umidificazione adiabatica (xsat). Se si assume un’efficienza di saturazione εH costante (un valore ragionevole per un atomizzatore è compreso tra 0,6 e 0,8 in funzione della pressione all’ingresso degli ugelli [12]), è possibile calcolare

differenza tra i consumi elettrici dei due

a 35 °C, deve obbligatoriamente preve-

l’umidità specifica e la temperatura dell’aria all’uscita dell’u-

sistemi è sostanzialmente trascurabile.

dere l’installazione del refrigeratore MT.

midificatore (ingresso del dry-cooler) (xout H e Ta out H). L’effi-

Le analisi svolte hanno mostrato che

Sulla base delle potenze elettriche

cienza del dry-cooler εDC (con ventilatori funzionanti alla

la principale richiesta di energia elet-

riportate in Figura 3 e su altri risultati

velocità massima quando Text > 20 °C) stimata sperimen-

trica del sistema è dovuta all’attivazione

riportati in [11], sono state determinate

talmente [11], può essere utilizzata per calcolare la tempe-

del refrigeratore MT a causa delle diffe-

le correlazioni che descrivono sia i con-

ratura dell’acqua all’uscita del dry-cooler (cioè all’ingresso

renze di temperatura aggiuntive intro-

sumi elettrici di ciascun componente

della linea frigorifera, Tw RL in) una volta assunto un valore

dotte sia al condensatore che all’evapo-

del sistema che i carichi di raffredda-

per la temperatura dell’acqua all’ingresso del dry-cooler

ratore dell’unità.

mento dei banchi.

(quindi all’uscita della linea frigorifera, Tw RL out*).

Inoltre, l’impianto sperimentale utilizzato nelle prove non poteva essere testato utilizzando il solo dry-cooler

Sfruttando le correlazioni ottenute come descritto

Modello semplificato dell’umidificatore adiabatico

in [11], è possibile calcolare il carico frigorifero (Pc RL) e la potenza elettrica assorbita (Pel RL) da ciascun banco MT e dal

quando la temperatura esterna fosse

Nella terza alternativa il sistema

refrigeratore LT. Infine, è possibile calcolare la temperatura

stata superiore a 35 °C, poiché nei ban-

WLSC funziona come in Figura 2 (chil-

dell’acqua all’uscita della linea frigorifera (Tw RL out) e confron-

chi MT sarebbe risultata una tempera-

ler MT by-passato), ma sfrutta il feno-

tarla in un ciclo iterativo con quella ipotizzata (Tw RL out*). Inol-

tura di condensazione troppo elevata.

meno del raffreddamento evaporativo

tre, conoscendo xin H e xout H, è possibile stimare la quantità di

Di fatto, l’impianto WLSC installato in

grazie all’installazione di un umidifica-

acqua evaporata nell’umidificatore, dato che la portata di

un clima caratterizzato da una tempe-

tore adiabatico (Figura 4). Questo con-

massa dell’aria è stata misurata [11]. Si è considerato infine

ratura esterna massima annua superiore

sente l’evaporazione diretta dell’acqua

un rapporto di assorbimento (rapporto tra la portata d’ac-

#70 21

qua effettivamente assorbita dal flusso d’aria e la portata spruzzata dagli ugelli) cautelativamente pari a 0,75 [12]. A differenza di altri modelli di umidificatore, tale valore per un atomizzatore è sufficientemente alto da rendere accettabile il funzionamento scaricando l’acqua in eccesso, quindi senza necessità di ricircolo (con tutti i relativi vantaggi in termini di manutenzione e aspetti sanitari).

La portata d’acqua spruzzata può essere modulata utilizzando una pompa a velocità fissa e variando il numero di ugelli, oppure utilizzando una pompa a velocità variabile e un numero fisso di ugelli. Quest’ultima soluzione è stata qui considerata in quanto consente un risparmio energetico quando si deve modulare la portata d’acqua

FIGURA 6 Energia elettrica assorbita da ogni componente del sistema WLSC funzionante nei tra casi considerati: con il refrigeratore di media temperatura attivato, solo dry-cooler, sfruttando il fenomeno del raffreddamento evaporativo (solo wet-cooler)

(la potenza elettrica specifica richiesta dalla pompa può essere valutata in 7 W kg-1 h [12]).

Un problema ben noto è dato dal deposito dei minerali contenuti nell’acqua spruzzata sulla superficie delle batterie, ciò che può determinare un calo nel tempo dell’efficienza complessiva del dry-cooler. Il problema è risolvibile con un opportuno trattamento di demineralizzazione dell’acqua, ad esempio a osmosi inversa, la cui potenza elettrica nominale richiesta è stata qui ipotizzata pari a 245 W (quando la portata trattata è di 40 l h-1), come specificato dal costruttore.

RISULTATI Sulla scorta delle regressioni delle prestazioni reali

FIGURA 7 Temperatura esterna (Text), temperatura dell’acqua all’ingresso della linea frigorifera e consumo di energia elettrica quando si utilizza il solo dry-cooler (rispettivamente Tw RL in DC, Pel DC) e quando si sfrutta il fenomeno del raffreddamento evaporativo (rispettivamente Tw RL in EC, Pel EC) durante una giornata estiva (1 luglio) a Carpentras

dell’impianto di prova (prima e seconda alternativa) e del modello semplificato (terza alternativa), sono state simulate le prestazioni energetiche stagionali delle tre soluzioni, considerando sia un clima mite mediamente secco (Carpentras, Francia, Text av = 13,1 °C, φav = 71%), sia un clima

Analisi energetica

oler) è ancora più efficiente dal punto di

La Figura 6 mostra i consumi ener-

vista energetico in quanto porta a un’ul-

getici totali delle tre soluzioni (quando

teriore riduzione del 4% del consumo

Poiché la temperatura minima dell’acqua all’ingresso

Text > 20 °C), nonché il consumo energe-

totale di energia rispetto alla seconda

dei banchi frigo non deve essere inferiore a 20 °C (per evi-

tico di ciascun componente del sistema

alternativa: l’energia elettrica richiesta

tare un rapporto di pressione troppo basso nei banchi

WLSC, considerando il clima di Carpen-

dall’atomizzatore (e dal sistema di trat-

MT), in questo confronto sono state considerate solo tem-

tras (clima mite-secco). La seconda alter-

tamento dell’acqua) è più che com-

perature esterne superiori a 20 °C. Inoltre, in un impianto

nativa (utilizzo del solo dry-cooler) porta

pensata dalla riduzione del consumo

WLSC, quando Text ≤ 20 °C, dovrebbe essere utilizzata solo

a un risparmio di energia elettrica del 7%

elettrico sia del refrigeratore BT che dei

la seconda alternativa (dry-cooler a velocità variabile con

rispetto alla soluzione che prevede l’at-

banchi MT. Tale riduzione viene spiegata

refrigeratore MT spento), come spiegato in [11].

tivazione del chiller MT. Di fatto, la mag-

con l’ausilio della Figura 7. Essa rappre-

Per brevità, i principali risultati energetici ed econo-

giore potenza elettrica richiesta sia dal

senta la temperatura esterna insieme

mici sono qui riportati solo per il clima mite-secco, mentre

chiller che dalle pompe MT non è com-

alla temperatura dell’acqua all’uscita

alcune considerazioni relative al clima mite-umido saranno

pensata dal miglioramento dell’EER dei

del dry-cooler (quindi all’ingresso della

riportate nella parte finale dell’articolo.

banchi MT. La terza soluzione (wet-co-

linea frigorifera, come in Figura 2), e il

mite ma mediamente più umido (Venezia, Italia, Text av = 13,1 °C, φav = 80%).

22

#70

TABELLA 1

condensazione troppo elevate nei banchi MT. Anche se

Costi iniziali di investimento considerati nell’analisi economica Chiller MT (1ª alternativa)

Dry-Cooler (2ª alternativa)

Raffreddam. Evapor.

(3ª alternativa)

6600

6600

0

Atomizzatore (€)

0

0

1700

Sistema trattamento acqua (€)

0

0

1350

6600

6600

3050

Chiller MT (€)

Investimento totale (€)

questa attivazione ha scarsi effetti in termini di consumo energetico annuo (si tratta di un assorbimento annuo di appena 11 kWh), le implicazioni sulla progettazione dell’impianto sono rilevanti, in quanto l’installazione del refrigeratore MT non può essere evitata.

La temperatura massima annua dell’acqua in ingresso alla linea frigorifera si abbassa invece a 26,7 °C quando si sfrutta il fenomeno del raffreddamento evaporativo. Ciò significa che, se è installato un umidificatore adiabatico, il refrigeratore MT non è più necessario.

Analisi economica È stata effettuata anche una breve analisi economica delle alternative, considerando i costi di investimento (stimati in base ai cataloghi dei produttori) riportati nella Tabella 1. Non si sono considerati gli esborsi relativi all’acquisto di altri componenti (pompe, dry-cooler, banchi, refrigeratore BT, ecc.), in quanto comuni a tutte le alternative.

Inoltre, i costi ipotizzati per l’energia elettrica e l’acqua Costi incrementali scontati del sistema WLSC funzionante nei tre casi considerati: con il refrigeratore MT attivato, solo dry-cooler, solo wet-cooler FIGURA 8

sono rispettivamente di 15 c€ kWh-1 e 63 c€ m-3, valori relativi al periodo in cui lo studio è stato svolto [13].

La Figura 8 illustra il flusso di cassa scontato incrementale delle alternative, considerando un tasso di interesse del 5%. Gli esborsi relativi ai costi operativi fanno riferimento a

consumo elettrico totale dell’impianto

perature dell’acqua è inferiore, dato che

un funzionamento continuativo dell’impianto, dato che si

durante una giornata estiva (1 luglio)

la differenza di temperatura tra aria non

tratta di un impianto di refrigerazione commerciale. Consi-

a Carpentras. Sono rappresentate solo

satura e aria satura diminuisce al dimi-

derando un periodo di dieci anni, la soluzione che prevede

la seconda (solo dry-cooler) e la terza

nuire della temperatura dell’aria stessa.

l’utilizzo del solo dry-cooler (seconda alternativa) consente

alternativa (sfruttamento del raffred-

Inoltre, quando Text è prossima ai

una riduzione del 5% del costo totale rispetto alla prima

damento evaporativo). La temperatura

20 °C (es. 20 °C < Text < 24 °C), la portata

alternativa (attivazione chiller MT). Ciò è dovuto esclusiva-

dell’acqua valutata all’uscita del dry-co-

d’acqua nebulizzata dagli ugelli deve

mente alla riduzione dell’energia elettrica richiesta dall’im-

oler è molto più bassa quando si sfrutta

essere modulata per evitare che la tem-

pianto. La terza alternativa, invece, porta a una riduzione

il fenomeno del raffreddamento evapo-

peratura dell’acqua all’ingresso della

del 20% del costo totale, dovuto in parte alla riduzione

rativo. Ciò significa una minore tempe-

linea frigorifera (Tw RL in EC) possa essere

dell’energia elettrica richiesta, ma soprattutto alla riduzione

ratura dell’acqua in ingresso alla linea fri-

inferiore a 20 °C. Ciò implicherebbe

dell’investimento iniziale (Tabella 1).

gorifera, determinando minori pressioni

infatti un rapporto di pressione troppo

di condensazione, quindi maggiori EER

basso sia nei banchi MT che nel chiller LT.

e minori consumi di energia elettrica sia

Infine, le simulazioni mostrano

Le simulazioni sono state eseguite anche considerando

dei banchi MT che del chiller LT. Que-

che la temperatura massima annuale

un clima mite-umido (Venezia). Anche in questo caso, la

sto è il motivo per cui la differenza del

dell’acqua all’ingresso della linea frigo-

seconda alternativa (utilizzo del solo dry-cooler) consente

consumo di energia nelle due alterna-

rifera (Tw RL in) è di 36,7 °C nella seconda

un risparmio di energia elettrica del 6% rispetto alla solu-

tive segue da vicino la differenza tra le

alternativa (solo dry-cooler). Ciò signi-

zione che prevede l’attivazione del chiller MT.

temperature dell’acqua all’ingresso della

fica che a volte il refrigeratore MT deve

La terza configurazione (wet-cooler) è maggiormente

linea di refrigerazione. Per valori di Text

essere attivato (quando Text > 35 °C,

influenzata dalla maggiore umidità media rispetto all’al-

inferiori, anche la differenza tra le tem-

come in [11]) per evitare pressioni di

tro clima, determinando vantaggi energetici rispetto alla

Risultati con un altro clima

#70 23

seconda alternativa decisamente inferiori (1,6%). Da un

clima più secco la soluzione che prevede

gior vantaggio è la possibilità di evitare

punto di vista economico, tuttavia, tale soluzione è da

lo sfruttamento del fenomeno del raffre-

l’acquisto del refrigeratore MT.

preferirsi anche in questo caso. Infatti, in dieci anni, porta

scamento evaporativo (wet-cooler) porta

a una riduzione del 15% del costo totale rispetto all’utilizzo

ad apprezzabili risparmi energetici (4%)

* Giacomo Bagarella, Aermec SpA

del solo dry-cooler. Tale riduzione dei costi non è dovuta

rispetto all’alternativa che prevede l’uti-

Renato Lazzarin, Università degli

al risparmio energetico (che, come già detto, è trascura-

lizzo del solo dry-cooler.

bile), ma alla possibilità di evitare l’installazione del refrigeratore MT.

CONCLUSIONI

Dal punto di vista economico,

Studi di Padova – Ex Presidente AiCARR

la soluzione con wet-cooler risulta

Marco Noro, Università degli Studi di

migliore delle altre alternative in

Padova – Membro del Consiglio

entrambi i climi, dato che il suo mag-

Direttivo AiCARR

L’analisi qui riportata riguarda le prestazioni di un sistema WLSC di piccole dimensioni operante in tre diverse modalità: con il refrigeratore di media temperatura attivato; con il refrigeratore disattivato e carico termico dell’impianto frigorifero smaltito dal solo dry-cooler; come la precedente ma sfruttando il fenomeno del raffreddamento evaporativo al

RINGRAZIAMENTI

Questo lavoro è stato realizzato nell’ambito di un programma di ricerca tra Università degli Studi di Padova e Carel Industries. Gli autori ringraziano Carel Industries (in particolare l’ing. Nalini, l’ing. Lamanna e l’ing. Ferrarese) per i suggerimenti e per aver permesso la pubblicazione di alcuni risultati della ricerca.

fine di diminuire ulteriormente la temperatura dell’anello d’acqua. Sulla base di numerosi test sperimentali e basandosi su un algoritmo che permette di stimare le prestazioni della terza alternativa, sono state svolte delle simulazioni stagionali considerando due diversi climi (mite-secco e mite-umido). La principale conclusione è che, in entrambi i climi considerati, l’uso del solo dry-cooler risulta sempre preferibile rispetto all’utilizzo del chiller a media temperatura, sia dal punto di vista energetico che economico. Solo per il

SIMBOLI E ACRONIMI

av DC EER LT MT Pc Pel RL Ta out H Text Tw DC in Tw DC out Tw RL in Tw RL out TEWI WLSC x in H x out H x sat φ εH εDC

24

valore medio annuo dry-cooler energy efficiency ratio linea frigorifera a bassa temperatura linea frigorifera a media temperatura resa frigorifera (kW) potenza elettrica (kW) linea frigorifera temperatura dell’aria in uscita dall’umidificatore (°C) temperatura dell’aria esterna (°C) temperatura dell’acqua all’ingresso del dry-cooler (°C) temperatura dell’acqua all’uscita del dry-cooler (°C) temperatura dell’acqua all’ingresso della linea frigorifera (°C) temperatura dell’acqua all’uscita della linea frigorifera (°C) total equivalent warming impact (kgCO2) water-loop self-contained system umidità specifica all’ingresso dell’umidificatore (g kg-1) umidità specifica all’uscita dell’umidificatore (g kg-1) umidità specifica dell’aria satura (g kg-1) umidità relativa efficienza di saturazione dell’umidificatore efficienza del dry-cooler

#70



RIFERIMENTI

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[12] Lazzarin, R., Nalini, L., 2006, Air humidification: technical, health and energy aspects, Published by CAREL S.p.A., Padova, chapter 7.

[13] Italian Authority for electricity, gas and water system, 2015, http://www.autorita.energia.it/it/index. htm.

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Ampliamentoe ristrutturazione di una galleria commerciale L’intervento, effettuato presso il centro polifunzionale del Lingotto, a Torino, dimostra come la sfida dell’inserimento di impianti moderni in edifici esistenti, può essere vinta anche grazie a una stretta collaborazione fra impresa esecutrice, direzione lavori e committenza G. Bo, F. Lamberti*

L

a ristrutturazione del Lingotto, prima storica fabbrica

costituisce per la nostra società tra i primi

della Fiat, ha costituito negli anni passati uno dei più

significativi lavori su larga scala, portato a

L’ideazione del Lingotto risale al

importanti interventi della città di Torino e ha ridato

termine con successo grazie all’impegno

1915: esso fu pensato secondo principi

vita al quartiere che porta il nome della fabbrica stessa. Essa

del prof. Marco Filippi e dell’ ing. Massi-

di organizzazione del lavoro con al cen-

26

#70

mo Rapetti”.

Piano primo della galleria commerciale prima dei lavori di ristrutturazione

Installazione delle nuove scale mobili all’interno del nuovo volume a doppia altezza

A partire dal 2018, a seguito del cambio di proprietà di tale galleria, è stato progettato e realizzato un importante intervento di rifunzionalizzazione e rebranding, comprendente l’ampliamento della superficie di vendita la e ristrutturazione delle parti già esistenti per un totale di circa 18.000 m2 interessati dalle lavorazioni. Tale ampliamento è stato reso possibile andando a occupare spazi non utilizzati nella cosiddetta “Corte IV” a piano primo e del “Padiglione 5” a piano terra, quest’ultimo fino a quel momento utilizzato per attività fieristiche fra cui il Salone del Libro di Torino. Il

Lavori di demolizione del solaio esistente

più significativo intervento edile di tale ristrutturazione è costituito nella creazione, al piano terra, di una corte a doppia altezza ottenuta grazie alla demolizione di una

tro la funzionalità produttiva e realizzato

fino al 1982. Dopo la sua dismissione nel

porzione del solaio esistente al centro del piano primo: in

con tecniche di costruzione molto inno-

1985 venne preparato, a cura dell’archi-

questo modo anche al piano terra è stato possibile garanti-

vative secondo il modello di analoghi

tetto Renzo Piano, un lungo progetto

re illuminazione naturale proveniente da coperture vetrate,

stabilimenti dell’epoca. Le rampe elicoi-

di ristrutturazione che comprendeva

e ricavare lo spazio necessario per installare tre “medie

dali di salita e discesa verso la copertura,

diverse funzioni: un centro esposizioni,

superfici” (aree di vendita superiori ai 1000 m2) che prima

dove si trova una pista di prova per au-

un centro congressi, un auditorium, due

non erano presenti nella galleria commerciale.

tomobili recentemente trasformata in

hotel, un centro servizi, vari uffici direzio-

I lavori in Corte IV si sono conclusi al termine del 2020,

giardino pensile, sono riportate in diversi

nali, e una galleria commerciale dedicata

a cui è seguito un periodo di ulteriori lavorazioni per la

libri della storia dell’architettura. Lo stabi-

interamente allo shopping, con negozi,

realizzazione dalla parte opposta dell’edificio di una Food

limento rimase in funzione e produttivo

bar, ristoranti e cinema.

Court, essa aperta a luglio 2021.

#70 27

Gli impianti di climatizzazione: linee guida progettuali e vincoli

• presenza di vincolo architettonico sulle facciate dell’edificio;

re componenti già esistenti, come ad esempio le unità di trattamento aria del

Le linee guida per la progettazione degli impianti di

• percorrenze orizzontali e verticali non

piano primo come nel seguito precisato,

climatizzazione a servizio dell’ampliamento della galleria

modificabili e in alcuni punti forte-

e dell’altra è stato necessario trovare

hanno tenuto conto di parametri da una parte consueti,

mente occupate da impianti preesi-

delle soluzioni che limitassero e dimi-

come ad esempio l’efficientamento energetico e il mi-

stenti;

nuissero l’utilizzo di energia frigorifera

glioramento del confort, e dall’altra di vincoli particolari e contestualizzati:

• impianti di produzione dell’energia frigorifera ormai saturati dalle utenze esistenti e che avevano già in passato presentato problemi di controllo delle temperature di mandata dell’acqua refrigerata;

FIGURA 1

Gli impianti di climatizzazione delle superfici di vendita Per le superfici di vendita a piano terra e per parte di quelle al piano pri-

• impianti di distribuzione aria — pri-

mo è stato realizzato un impianto ad

maria e a tutt’aria — a servizio par-

anello idronico WLHP (Water Loop Heat

ziale della galleria commerciale, ma

Pump). L’impianto si articola principal-

di proprietà del Consorzio Lingotto

mente in una serie di unità a pompa

che gestisce l’intero comprensorio e

di calore acqua/aria, dislocate nei vari

quindi non modificabili nell’ambito di

ambienti di vendita, alimentate da un

un intervento interessato da un unico

unico anello idronico comune a tutte

membro di tale Consorzio.

le unità. Esso assolve al compito di tra-

Questi due ultimi punti in particola-

sferire carico termico dalle unità che

re hanno caratterizzato la strategie e le

necessitano di raffreddare a quelle che

scelte impiantistiche di progetto: da una

contemporaneamente necessitano di

parte infatti è stato necessario riutilizza-

riscaldare di modo che una delle due

Schema funzionale di principio della centrale tecnica dell’anello idronico

Particolare installazione scambiatori di calore nella nuova centrale tecnica

28

sulle centrali esistenti.

#70

Torri evaporative durante la fase di installazione, precedentemente alla posa della barriera acustica di protezione

energie risulti essere fornita gratuitamente, al netto dei costi degli ausiliari di pompaggio. Tale carico termico è incrementato dal calore dell’equivalente termico del lavoro del compressore delle unità, che quindi viene a sua volta riutilizzato per il riscaldamento.

La temperatura dell’acqua che circola nell’anello viene mantenuta in una fascia compresa fra +10 °C e +35 °C. Qualora la temperatura superi il valore massimo, il calore in eccesso è smaltito all’esterno mediante raffreddatori evaporativi (torri di raffreddamento di tipo chiuso). Nel caso opposto in cui la temperatura scenda al di sotto del valore minimo, l’integrazione di calore sull’anello è effettuata mediante uno scambiatore di calore il cui circuito primario è collegato alla rete di acqua calda dell’intero comprensoEsempio di installazione di unità interna tipo VRV con condensazione ad acqua

rio, a sua volta alimentata dalla rete di teleriscaldamento cittadino. La circolazione all’interno dell’anello è garantita da pompe a velocità variabile: le tubazioni sono concepite secondo un circuito ad anello inverso al fine di facilitare il bilanciamento del circuito. Si veda la Figura 1.

La circolazione dell’acqua dell’anello è stata realizzata con una stazione di scambio termico e pompaggio ubicata al piano interrato, mentre le torri evaporative sono state poste nel piazzale antestante il comprensorio, protette dall’esterno mediante una griglia acustica fonoassorbente che ne limita l’impatto sulla zona circostante.

Il passaggio delle tubazioni di collegamento tra le torri e la centrale di pompaggio è risultato particolarmente complesso e definito in base a i molti vincoli edili presenti in un: • per il primo tratto a soffitto dell’autorimessa interrata all’interno dell’ingombro dei canali di estrazione gas

FIGURA 2

Schema funzionale di principio dell’allaccio delle unità interne delle unità di vendita

di scarico, al fine di mantenere inalterato lo spazio di transito per le auto; • per il secondo tratto a soffitto del piano interrato nelle aree consortili, con successivo ingresso nel locale pompaggio e scambio termico ubicato a piano interrato; Il transito delle tubazioni da piano interrato a piano primo è stato invece effettuato in forometrie esistenti liberate da impianti precedentemente dedicate al Padiglione 5 e non più utilizzati.

All’interno delle superfici di vendita è stata prevista la possibilità di installare, a carico dell’affittuario: • piccole superfici: unità a pompa di calore del tipo VRV con condensazione ad acqua; • medie superfici: unità a pompa di calore a solo ricircolo,

Stacco valvolato per unità di vendita in fase di ultimazione

installate nel controsoffitto dei negozi stessi.

#70 29

Ogni derivazione verso i negozi è dotata di valvole di intercettazione, di valvola di regolazione del tipo pressure independent e un contabilizzatore di energia (Figura 2).

Al piano primo, per motivi costruttivi e legati ai vincoli strutturali dell’edificio esistente, alcune delle unità di vendita sono rimaste invece collegate alla rete di distribuzione acqua calda e refrigerata derivata dalle centrali termiche

FIGURA 3

Schema funzionale di principio delle unità di trattamento aria per le unità di vendita

e frigorifere esistenti.

L’aria primaria a servizio delle unità di vendita del piano terra viene fornita mediante due unità di trattamento aria di nuova fornitura, dotate di ventilatori di tipo plug-fan a portata variabile (Figura 3). La loro funzione è esclusivamente di ricambio aria, e pertanto non è presente alcuna batteria al loro interno. Le UTA sono state dotate tuttavia di recuperatore aria-aria del tipo “a piastre” per il recupero del calore dell’aria espulsa.

La temperatura dell’aria dopo la sezione di recupero non corrisponde — come ovvio — alla temperatura dell’aria degli ambienti. Al fine di tenerne conto nei calcoli di dimensionamento dell’impianto, essa è stata calcolata nelle condizioni di progetto e con rapporto portata di ripresa su portata di mandata pari a circa 70%, e rapporto di temperatura del recuperatore pari a 82%. In tali condizioni la temperatura a valle della sezione di recupero risulta, pari a: • 15 °C in inverno con aria esterna a -8 °C, a fronte di una

Unità di trattamento aria installata nei locali tecnici del mezzanino

temperatura interna di 20 °C; • 27 °C in estate con aria esterna a +32 °C, a fronte di una temperatura interna di 25 °C; A piano primo invece sono state riutilizzate delle unità di trattamento aria esistenti, di proprietà del Consorzio e quindi come anticipato non modificabili nell’ambito di un progetto legato alla sola galleria commerciale. Si veda Figura 4.

Al suo interno, ogni unità commerciale è dotata di uno o più stacchi di aria primaria, ognuno dei quali dotato di una serranda di regolazione del tipo VAV funzionante a portata costante e definita in base alle dimensioni del negozio, regolata tramite BMS gestito dal Consorzio e non modificabile dall’affittuario. Le serrande di regolazione, sempre coadiuvate da un silenziatore interposto fra essa e l’unità di vendita, hanno inoltre la funzione di misurare la portata di aria complessivamente consumata da ogni unità ai fini della contabilizzazione dei consumi dell’energia elettrica dei ventilatori delle UTA. Si veda Figura 5.

La mandata dell’aria primaria è prevista — a seconda 30

#70

FIGURA 4

Schema funzionale di principio degli impianti di climatizzazione a servizio delle unità di vendita

della dimensione dell’unità di vendita — realizzata mediante uno o più derivazioni. La ripresa dell’aria è invece sempre suddivisa fra unità di vendita e servizi igienici a essa asserviti. Al fine di non sbilanciare troppo gli impianti di ventilazione, è stato richiesto come dato vincolante nella realizzazione degli impianti di ventilazione a valle dei silenziatori delle serrande di mandata che le perdite di carico non superino il valore di 150 Pa per le medie superifici, mentre per quelli di piccolo taglio tale valore è pari a 70 Pa. Per le perdite di carico a valle del silenziatore della cassetta VAV di ripresa è stato richiesto di non superare il valore di 100 Pa. Si veda Figura 6.

Estratto dai documenti di progetto riportante l’installazione delle serrande di regolazione su mandata e ripresa. Si evidenzia la posizione delle VAV rispetto al silenziatore, studiata in modo tale da garantire le distanze di rispetto prescritte dal fornitore rispetto al senso di percorrenza dell’aria FIGURA 5

Nei servizi igienici delle unità di vendita è stato previsto un impianto a radiatori derivato da una nuova rete dedicata e sottesa alla rete di riscaldamento del comprensorio.

Ogni servizio igienico è dotato di contabilizzatore di calore, elettrovalvola e valvole di intercettazione, poste nel controsoffitto, e ogni radiatore di valvola di regolazione termostatica.

Gli impianti di climatizzazione della galleria Per la galleria principale è stata prevista la realizzazione di un impianto di condizionamento del tipo a tutt’aria. Esso è costituito come da Figura 7.

• All’interno di locali tecnici posti in un mezzanino fra piano terra e piano primo sono state installate due nuove unità di trattamento aria alimentate dalla rete di acqua calda e refrigerata di comprensorio. La diffusione dell’aria da tali unità è stata effettuata a soffitto del piano terra, con mandata all’interno della nuova corte centrale, mediante Installazione delle condotte aerauliche con particolare degli stacchi con serrande di regolazione VAV

ugelli a lunga gittata con elemento termostatico. La ripresa è invece effettuata mediante griglie di ripresa poste in prossimità degli stessi locali tecnici; • all’interno di locali tecnici posti al piano primo sono state riutilizzate delle unità di trattamento aria esistenti, anch’esse di proprietà del Consorzio e per motivi analoghi a quanto già specificato per le unità di vendita non modificabili. La diffusione dell’aria è stata invece completamente rivista, ed è effettuata mediante griglie lineari poste sulla veletta soprastante le vetrine dei negozi del piano primo. La ripresa è invece effettuata mediante griglie poste sulla galleria esistente.

La fase di commissioning degli impianti di climatizzazione della galleria ha presentato alcune criticità legate all’elevata altezza della corte centrale, pari a poco meno

FIGURA 6

Schema funzionale di principio degli impianti di ventilazione a servizio delle unità di vendita

di 13 m. Sono stati infatti riscontrati i seguenti problemi:

#70 31

• forte stratificazione di aria in fase di riscaldamento, con evidenti ed elevate differenze di temperatura fra piano terra e primo (effetto camino); • funzionamento non uniforme di alcuni ugelli con elemento termostatico, con ugelli che contemporaneamente si posizionavano direzionati verso l’alto (regime di raffrescamento) e verso il basso (regime di riscaldamento) a causa di temperature di mandata dell’aria delle due unità di trattamento aria di nuova installazione non coordinate fra loro.

Al fine di risolvere queste problematiche, sono state operate le seguenti azioni: • modifica e differenziazione delle temperature di set-point impostate sulle sonde presenti a piano terra da quelle installate a piano primo, alzando di +2 °C la temperatura di set-point am-

FIGURA 7

Schema funzionale di principio degli impianti di climatizzazione a servizio della galleria

biente in riscaldamento e impostando un limite di minima temperatura -2 °C al di sotto della temperatura di set point delle sonde a piano primo di modo tale da limitare la sensibilità del sistema alle variazioni di temperatura anche repentine a piano primo (variazioni dovute all’effetto camino e alle vetrate di copertura); • conferma dei valori di set-point ambiente in raffrescamento, regime che non ha presentato problematiche; • armonizzazione nella regolazione della temperatura di mandata aria su entrambe le UTA a piano terra in funzione della media delle temperature misurate contemporaneamente e continuamente sulle griglie di ripresa di entrambe le unità di trattamento aria.

32

Particolare installazione ugelli prima della fase di commissioning

#70

Le problematiche relative al rispetto delle prescrizioni antisismiche di norma Uno dei temi più complessi rilevati nel corso dei lavori è stato quella relativo alla progettazione e alla realizzazione di staffaggi delle distribuzioni impiantistiche tali da rispettare le più recenti e vigenti disposizioni legislative in materia di protezione antisismica per elementi non strutturali.

In altre parole tale complessità è dovuta alla necessità di realizzare staffaggi di tipo antisismico in un edificio le cui strutture non furono progettate con tale concezione, problema esasperato dalla quasi completa mancanza delle caratteristiche del cemento armato la cui realizzazione risale ai tempi della costruzione del Lingotto (circa 1920) e di come tali caratteristiche si siano modificate nel tempo.

Fase di installazione delle griglie sopra le vetrine dei negozi al piano primo

Tale problematica è stata con successo affrontata mediante le seguenti attività: • realizzazione di prove di carico a trazione sulle strutture esistenti, effettuate in contradditorio fra direzione lavori e impresa esecutrice, volte al fine di definire le caratteristiche di portanza del calcestruzzo esistente; • progettazione e dimensionamento di ogni staffa tipologica precedente alla fornitura delle staffe stesse (Figura 8); • verifica di ogni singola staffa e controllo puntuale in fase di montaggio effettuato durante la fase di posa in opera per prevenire imprevisti dovuta alla mancanza di

FIGURA 8

Estratto delle relazione di calcolo di dimensionamento degli staffaggi a opera del fornitore

documenti costruttivi relativi alla struttura.

Conclusioni Le sfide presentate dall’inserimento di impianti moderni all’interno di edifici esistenti, e ancor più se storici o appartenenti al patrimonio storico industriale italiano come quello in oggetto, presentano delle complessità progettuali più complesse rispetto a quelle di norma riscontrabili in edifici di nuova realizzazione. In determinati casi, tali sfide implicano analisi e indagini sull’edificio che difficilmente si possono realizzare in fase di progetto.

La collaborazione fra impresa esecutrice, direzione lavori e committenza risulta pertanto fondamentale al fine di arrivare con successo al termine di un percorso che non sempre risulta essere lineare, ma che necessita del corretto grado di flessibilità da parte di tutti gli attori coinvolti per al contrario non risultare eccessivamente tortuoso e improduttivo.



* Giorgio Bo e Francesco Lamberti, Prodim srl Staffaggi antisismici installati

#70 33

Informazioni dalle aziende

UNITÀ DI TRATTAMENTO ARIA PRIMARIA AUTONOMA MEKAR 23MK-HP N

egli ultimi anni l’attenzione alla semplificazione impiantistica, intesa come riduzione dei costi e dei tempi complessivi degli interventi di installazione, contestualmente alla crescente richiesta di efficientamento delle componenti di impianto, hanno stimolato il mercato a considerare con ampio interesse le unità di trattamento aria “autonome”, ovvero unità che non necessitano di ulteriori fonti di integrazione esterne mediante fluidi termovettori.

L’incremento recente delle efficienze di recupero di calore lato aria con la conseguente riduzione dei fabbisogni termofrigoriferi e la consolidata affidabilità ed efficienza delle pompe di calore anche a basse temperature, hanno spinto l’azienda MEKAR di Isola della Scala (VR) a progettare e sviluppare le nuove unità di trattamento aria con circuito frigorifero integrato serie 23MK-HP, al fine di proporre un sistema di ventilazione dedicato al trattamento dell’aria esterna (Dedicated Outdoor Air System) in grado di fornire aria primaria purificata e trattata a livello termoigrometrico, recuperando contestualmente l’energia dal flusso d’aria di estrazione.

Queste unità sono concepite per gestire i carichi principalmente sensibili dell’aria esterna immessa in ambiente e ben si accoppiano ai comuni impianti a terminali idronici oppure a tecnologia VRF destinati alla gestione dei fabbisogni sensibili e latenti dell’ambiente interno e alla compensazione delle dispersioni dell’involucro.

Il driver principale nell’innovazione di queste unità, in linea con la filosofia aziendale di MEKAR, è di rendere la gamma fortemente flessibile e corredabile di tutti gli accessori solitamente disponibili nelle unità di trattamento aria, così come la possibilità di scegliere diverse tipologie di materiali in funzione dell’applicazione e della destinazione d’uso.

Descrizione dell’Unità La serie 23MK-HP nasce dalla base meccanica della ben nota gamma di centrali trattamento aria 23MK, certificata Eurovent, qui nell’esecuzione con pannello sandwich di spessore 60 mm a taglio termico coibentato in schiuma poliuretanica espansa a 45 kg/m3 o in lana minerale a 90 kg/m3 (Rw = 39 dB) e profilo strutturale in alluminio anodizzato, anch’esso a taglio termico, che colloca l’unità in classe di trasmittanza termica T2 e fattore

di ponte termico TB2 secondo EN 1886. L’esclusiva tecnologia MEKAR di tenuta a doppia guarnizione interna ed esterna ed i montanti interni assicurano inoltre la classe di trafilamento L1(M).

Le 23MK-HP sono unità di trattamento aria primaria con doppio recupero di calore integrato per l’immissione in ambiente di aria di rinnovo a condizioni di temperatura neutra. Il doppio recupero di calore è costituito da un primo scambio termico realizzato attraverso recuperatore rotativo con settore di pulizia (in fase di sviluppo anche la variante con recuperatore a piastre in controcorrente) e da un secondo di tipo termodinamico con circuito frigorifero in pompa di calore il quale utilizza come sorgente termica l’aria espulsa per portare l’aria primaria alle condizioni di temperatura desiderate.

I compressori usati sono di tipo ermetico rotativo o scroll con motore DC-Brushless azionati da inverter che garantiscono una modulazione continua della capacità ed un alto livello di prestazioni in tutte le condizioni di lavoro, mantenendo bassi livelli di rumorosità e vibrazioni, in combinazione ad una valvola di espansione elettronica che assicura un controllo del surriscaldamento ottimale.

Sistema di Controllo L’unità è di tipo Plug&Play quindi completa di sensoristica e sistema di regolazione ed il microprocessore è in grado sia di gestire i parametri di funzionamento dell’unità, sia di controllare gli eventuali elementi aggiuntivi rispetto al sistema base e di dare al contempo molte informazioni utili al gestore dell’impianto.

Il controllo principale è quello della temperatura di mandata a punto fisso con gestione automatica del cambio stagione e compensazione dinamica del set-point mentre la gestione del recuperatore di calore è in grado di sfruttarne la modulazione di capacità fino ad operare in regime di free-cooling e di attuare procedure di sbrinamento a basse temperature esterne.

Pompa di calore aria-acqua + UTA senza recuperatore

di filtrazione in mandata di classe HEPA H13, filtrazione elettrostatica attiva a basse perdite di carico ed effetto battericida a cui ben si accoppiano sistemi di ionizzazione, lampade germicide UV-C ad alta intensità e lunga vita operativa e filtri molecolari.

Pompa di calore acqua-acqua + UTA senza recuperatore Pompa di calore aria-acqua + UTA con recuperatore Pompa di calore acqua-acqua + UTA con recuperatore

Tools di Configurazione e di Analisi Energetica 50.000

45.000

40.000

35.000

30.000

25.000

20.000

15.000

10.000

5.000

0

23MK-HP-W

Consumi energetici annui in kWh per diverse soluzioni impiantistiche, calcolati su profilo climatico di Milano con portata aria di rinnovo di 8600 m3/h Gli algoritmi di regolazione gestiscono il circuito frigorifero e le altre risorse collegate al trattamento del flusso d’aria di rinnovo con una logica a cascata in grado di massimizzare l’efficienza energetica del sistema ed offrono la possibilità di raggiungere i massimi risultati di risparmio così come definiti dalla norma EN 15232. È possibile gestire una modulazione di portata in funzione della qualità dell’aria, tramite sonda CO2 o VOC al fine di contenere il consumo di energia, oppure di tipo costante (CAV) per compensare automaticamente lo sporcamento dei filtri e delle perdite di carico del sistema.

Il software contiene al suo interno i parametri di gestione del programma operativo e di manutenzione secondo la norma VDI 6022-1 e fornisce all’utilizzatore segnalazioni di richiesta svolgimento attività programmate.

Gas Refrigerante La scelta del gas refrigerante R410A (fluido di classe A1 non tossico e non infiammabile, GWP 2088) è legata al panorama attuale dei gas refrigeranti, mutevole ed in continuo aggiornamento; alternative a ridotto GWP saranno valutate in funzione dell’effettiva disponibilità della componentistica sul mercato e delle evoluzioni normative.

L’unità 23MK-HP racchiude tutti i componenti del circuito frigorifero (ad eccezione delle batterie di scambio termico) in un vano tecnico separato dai flussi d’aria in modo che, in caso di accidentale fuoriuscita del refrigerante verso l’esterno del circuito, esso non possa essere immesso negli ambienti occupati.

Per installazioni dove viene richiesto un ulteriore livello di sicurezza, è disponibile un sistema di rilevamento fughe gas con segnalazione di allarme.

Alta Sensibilità all’Indoor Air Quality

23MK-HP: dettaglio circuito frigorifero

La crescente attenzione ai parametri di IAQ, legata anche al momento storico che stiamo vivendo, ne fa un prodotto altamente flessibile anche sul piano di scelta delle componenti di filtrazione e purificazione dell’aria. Di seguito alcune opzioni, già da molti anni consolidate nella tradizionale gamma 23MK: filtrazione con media batteriostatico, terzo stadio

Per la serie 23MK-HP è stato sviluppato un tool di simulazione dedicato basato su un algoritmo di calcolo a rete neurale; tale strumento consente di effettuare in tempi rapidi il bilancio termodinamico dei componenti del sistema a pompa di calore in combinazione alla prestazione del recuperatore passivo.

La rapidità di calcolo del simulatore e la sua predisposizione all’inserimento dei dati di input in forma tabellare si presta con efficacia al calcolo multi-punto e quindi ad analisi estese delle prestazioni di macchina.

Grazie a questo strumento, Mekar è in grado di dare un completo supporto al Progettista per simulazioni puntuali delle prestazioni a specifiche condizioni di progetto o per l’elaborazione di simulazioni energetiche annuali basate su profili climatici.

Le analisi energetiche sono essenziali per confrontare in modo significativo, dal punto di vista del rapporto fra costi e benefici, la soluzione proposta con altre soluzioni impiantistiche comunemente utilizzate. Queste analisi inoltre risultano determinanti anche per confrontare fra loro diverse configurazioni dell’unità e scegliere la più conveniente per l’applicazione in esame: ad esempio si può valutare l’impatto della scelta di un recuperatore rotativo di tipo entalpico anzichè sorption oppure valutare l’incidenza sui consumi di energia di diverse soluzioni di filtrazione.

Servizi all’Installatore e all’Utente Il microprocessore con terminale grafico, anche touch screen, dispone di Interfaccia Web integrata e connettività ethernet di facile integrazione con i più comuni protocolli della Building Automation quali BACnet, Modbus e LonWorks per l’interfacciamento a sistemi di supervisione esterni.

L’unità è composta da 3 sezioni accoppiate con connessioni elettriche rapide per facilitare la movimentazione e la posa in opera in situazioni di difficile accesso; in alternativa le 3 sezioni possono essere fornite preassemblate su un unico basamento per ridurre i tempi di installazione.

La concezione costruttiva unitamente all’alta flessibilità aziendale permettono la possibilità di assemblaggi e montaggi in cantiere soprattutto all’interno di locali tecnici difficilmente accessibili. Trasporto, logistica, movimentazione in cantiere completa di piano di sicurezza sono tutti servizi gestiti da MEKAR attraverso un team di maestranze dedicate alle attività in loco.

Mekar Srl Isola della Scala (TV) T. +39 045 6630536 www.mekar.it

VRF

La transizione verso refrigeranti a bassoimpatto ambientale nei sistemi VRF Il refrigerante R32 è attualmente l’alternativa a basso GWP più diffusa ma nel medio-lungo periodo potrebbe imporsi la necessità di trovare, specialmente per i grandi sistemi, un nuovo refrigerante L. Molinaroli*

Introduzione Nel settore della refrigerazione e del condizionamento

Nello specifico, il regolamento UE

2. introduce, più genericamente, un

517/2014 (UE, 2014):

valore massimo alla quantità di re-

dell’aria, da intendersi nella sua accezione più ampia di raf-

1. introduce, per alcune specifiche ap-

frigeranti da immettere sul mercato

frescamento e/o riscaldamento, le recenti azioni intraprese

plicazioni, la maggior parte delle qua-

attraverso il meccanismo delle quo-

a livello europeo e mondiale in tema di riduzione dell’im-

li proprie del settore della refrigera-

te annuali. Tale limite non è imposto,

patto ambientale connesso alle attività umane hanno

zione, ben determinate date di messa

per ciascun refrigerante, come valore

obbligato e obbligano i costruttori di macchine e impianti

al bando di fluidi il cui potenziale di

massimo della massa della singola

che utilizzano “gas fluorurati ad effetto serra” ad affrontare

riscaldamento globale (Global War-

sostanza da immettere sul mercato

il tema della sostituzione dei refrigeranti tradizionalmente

ming Potential o GWP) sia maggiore

quanto, piuttosto, con riferimento

impiegati con sostanze a basso impatto ambientale.

di una determinata soglia;

all’impatto ambientale complessivo

36

#70

sostanze a basso impatto ambientale e, dall’altro, quello di indurre l’industria del condizionamento dell’aria e della refrigerazione ad abbandonare progressivamente i refrigeranti ad alto GWP in favore di refrigeranti maggiormente eco-compatibili o già noti, ma non diffusamente utilizzati, o di nuova introduzione. Le stime dei produttori di refrigeranti mostrano infatti che il GWP medio delle sostanze messe in commercio nel 2015 è stato circa pari a 2000, mentre nel triennio 2021-2023 dovrebbe assestarsi intorno a 900 per poi calare fino a circa 400 a partire dal 2030.

Refrigeranti a basso impatto ambientale per sistemi VRF Andamento delle quote di idrofluorocarburi da immettere in commercio secondo il regolamento EU 517/2014 e secondo l’emendamento di Kigali al protocollo di Montreal FIGURA 1

Nello specifico del settore del condizionamento dell’aria di piccola-media taglia, nel quale ricadono a pieno i sistemi a portata di refrigerante variabile (sistemi Variable

TABELLA I

Refrigerant Flow, più sinteticamente sistemi VRF), l’effetto di

Principali proprietà di R32 e R410A

questi regolamenti è stato quello di iniziare la progressiva

Proprietà

R32

R410A

sostituzione del refrigerante tradizionalmente impiegato,

Composizione

Puro

50% R32 50% R125

la miscela quasi-azeotropica R410A, verso un refrigerante a

Pressione critica

5782,0 kPa

4901,1 kPa

Temperatura critica

78,105 °C

71,342 °C

Massa molare

52,024 g·mol-1

72,585 g·mol-1

cP0¹

42,942 J·mol-1·K-1

58,511 J·mol-1·K-1

NBP²

-51,651 °C

-51,364 °C

ODP

0

0

GWP100 (UE 517/2014)³

675

2088

estratti da Refprop 10, Lemmon et al. 2018). Dal punto di

Classificazione ASHRAE

A2L

A1

vista termodinamico, rispetto a R410A, R32 presenta pres-

1 Calore specifico a pressione costante nell’ipotesi di pressione nulla e temperatura 25 °C. 2 Normal Boiling Point, temperatura di saturazione alla pressione atmosferica. Temperatura di rugiada per R410A. 3 Per maggiore fruibilità, si riportano i valori di GWP estraendoli dal Regolamento UE 517/2014 (Unione Europea, 2014) e non dal 5° rapporto del IPCC (Stocker et al., 2013), essendo questi ultimi leggermente diversi.

minore impatto ambientale giacché il GWP di tale sostanza è piuttosto alto, pari a 2088.

Come è noto agli operatori del settore, uno dei fluidi candidati per la sostituzione del R410A in tale applicazione è il fluido puro R32, che ha un GWP pari a 675 e che è uno dei componenti proprio del R410A. Le principali caratteristiche di questi due fluidi sono riportati nella Tabella I (dati

sione e temperatura critica maggiori, un calore specifico a pressione costante di riferimento minore e una temperatura di saturazione a pressione ambiente del tutto simile.

Nel loro complesso, queste caratteristiche favoriscono l’efficienza energetica della macchina a compressione

dell’intero paniere dei refrigeranti

sione in commercio dei refrigeranti ma

di vapore progettata e realizzata ex-novo per sfruttare le

espresso in tonnellate di CO2 equiva-

considera delle soglie e delle tempisti-

proprietà del refrigerante, ma impongono pressioni di

lente. Le suddette quote sono specifi-

che diverse, come riportato nella Figu-

esercizio e temperature di mandata del compressore più

che per ogni nazione e diminuiscono

ra 1. (Alla data di stesura del presente

elevate. La sostanziale differenza tra i due fluidi riguarda

nel tempo con un calendario già pia-

articolo il regolamento UE 517/2014 è in

però la classificazione di sicurezza secondo ISO 817 (ISO,

nificato e che porterà nel 2030 a un

fase di revisione al fine di armonizzarlo

2014): R410A è infatti classificato come fluido non tossico

livello pari al 21% rispetto a quello del

con l’emendamento di Kigali al proto-

(classe A) e non infiammabile (classe 1), mentre R32 è non

2015 come mostrato nelle Figura 1.

collo di Montreal).

tossico (classe A) ma a bassa infiammabilità (classe 2L).

Le implicazioni di questa caratteristica sono discusse nel

Sulla medesima falsariga è l’emen-

L’effetto di queste due linee di inter-

damento di Kigali al protocollo di Mon-

vento è stato ed è, da un lato, quello di

treal (Nazioni Unite, 2016) che riprende

forzare l’industria dei fluidi refrigeranti

Dal punto di vista dell’applicazione di R32 nei sistemi

il meccanismo delle quote per l’immis-

in attività di ricerca e sviluppo di nuove

VRF, un interessante studio comparativo che ne mette in

paragrafo dedicato.

#70 37

evidenza le differenze conseguenti al suo impiego rispetto al R410A è condotto da Tsujii e Imada (AHRI, 2013). L’analisi proposta dai due autori ha riguardato un’applicazione di tipo drop-in, ovverosia un’applicazione in cui un sistema VRF commerciale è sottoposto alle medesime prove di laboratorio con R410A e con R32 senza sostituire alcun componente del sistema ma cambiando solamente il fluido refrigerante. I risultati di tale analisi mostrano che con R32: 1. la carica ottimale nel sistema è minore, pari a circa 83% della carica del medesimo sistema operante con R410A; 2. la potenza prodotta, frigorifera e/o termica, è generalmente migliore, con incrementi massimi fino a +4,8% in condizioni di pieno carico rispetto al caso base; 3. gli indici di prestazione energetica (EER o COP) sono più

FIGURA 2

Curva di saturazione dei refrigeranti R32 e R410A

elevati, con incrementi massimi fino a +6,4% in condizioni di pieno carico;

TABELLA II

Caratteristiche di infiammabilità del R32

4. le pressioni di esercizio, a parità di temperatura di saturazione, sono leggermente più alte, con incrementi massimi pari a circa +5%, a causa di pressioni di saturazione più elevate come mostrato nella Figura 2; 5. le temperature di mandata del compressore sono mediamente più elevate, con incrementi fino a circa 14 °C.

Proprietà

R32

Temperatura di auto-ignizione

648 °C

Temperatura di ignizione di superficie calda

> 800 °C

Limite inferiore di infiammabilità (LFL)

0,307 kg·m-3

Velocità di combustione

6,7 cm·s-1

Questi risultati hanno messo in luce sin da subito (si noti che lo studio citato è del 2013, NdA) le ottime caratteristiche prestazionali del R32, candidandolo a sostituire

bile (classe 1), mentre il secondo appar-

il R410A in sistemi VRF ed evidenziando la necessità di una

tiene alla classe delle sostanze a bassa

parziale riprogettazione/adattamento dei componenti del

infiammabilità (classe 2L).

sistema VRF per gestire la problematica, di natura termo-

Nella Tabella II sono riportate le pro-

aria a 23 °C e 101,3 kPa; 4. la velocità di combustione è la velocità alla quale si propaga il fronte di fiamma rispetto ai gas incombusti circostanti.

dinamica, legata alle più alte temperature di mandata del

prietà di infiammabilità del R32 in cui:

compressore.

1. la temperatura di auto-ignizione è la

È doveroso introdurre alcune con-

A riprova di questo, ad oggi R32 è impiegato dalla

temperatura alla quale occorre porta-

siderazioni. In primo luogo, R32 è clas-

quasi totalità dei costruttori di tale tipologia di macchine

re una miscela di R32 e aria affinché

sificato come sostanza infiammabile (o,

in sostituzione di R410A. Tuttavia, la transizione verso l’uso

questa si inneschi un fenomeno di

meglio, a bassa infiammabilità), ma è

di tale refrigerante eco-compatibile è limitata ai sistemi

combustione spontanea senza l’ausi-

tale solamente se si presentano le con-

VRF di piccola taglia, intendendosi con questo i sistemi di

lio di una fiamma o una scintilla;

dizioni di concentrazione appropriate.

potenza frigorifera nominale nell’intorno di 14 kW – 28 kW.

2. la temperatura di ignizione di super-

Concentrazioni di R32 in ambiente mi-

La ragione di questo limite è da ricercarsi nella già citata

ficie calda è la temperatura alla quale

nori del limite inferiore di infiammabilità

infiammabilità del R32 che, come discusso nel seguito,

occorre portare una superficie affin-

sono infatti tali da rendere impossibile

pone dei vincoli al suo impiego diffuso.

ché si sviluppi una fiamma quando

l’innescarsi di un fenomeno di combu-

R32 è spruzzato su di essa;

stione. Di conseguenza, sistemi a bassa

Caratteristiche di tossicità e infiammabilità del R32 e del R410A

3. il limite inferiore di infiammabilità

carica di refrigerante possono essere

(lower flammability limit o LFL) è la

tranquillamente installati in ambien-

Come anticipato, i due refrigeranti R410A e R32 sono

concentrazione minima di R32 in gra-

te poiché anche un completo rilascio

entrambi non tossici (classe A) ma differiscono per le que-

do di propagare una fiamma in una

dell’intera carica di refrigerante conte-

stioni di infiammabilità giacché in primo non è infiamma-

miscela omogenea di refrigerante e

nuta nel sistema stesso non è tale da

38

#70

persone è concreto. Si consideri inoltre che, a differenza dei sistemi split dove le unità interne collegabili all’unità esterna sono in numero limitato, nei sistemi VRF è possibile collegare numerose unità interne sul medesimo circuito frigorifero, creando reti piuttosto estese nelle quali la quantità di refrigerante contenuta, e che quindi può essere rilasciata negli ambienti occupati, è importante.

L’applicazione delle norme citate permette di definire la superficie minima che deve avere l’ambiente in cui è installato il sistema VRF in funzione della carica di refrigerante contenuta nello stesso (o, dualmente, la carica massima di refrigerante contenuta in un sistema VRF in funzione della superficie dell’ambiente servito) per consentirne l’installazione. In particolare, nella normativa EN 378 (CEN, 2021) Legame superficie del locale – carica di refrigerante secondo IEC 60335-2-40 (IEC, 2018) per R32 per un’installazione a soffitto FIGURA 3

tale valore è determinato considerando sia la tossicità che l’infiammabilità del refrigerante, mentre nella IEC 60335-240 (IEC, 2018) con riferimento ai soli aspetti di infiammabilità. Poiché la normativa IEC 60335-2-40 (IEC, 2018) è una

portare la concentrazione al di sopra

cifica per condizionatori d’aria e pompe

normativa di prodotto che prevale sulla normativa generi-

della soglia minima per l’infiammabi-

di calore ad alimentazione elettrica. In

ca EN 378, nel prosieguo i requisiti relativi all’infiammabilità

lità. Secondariamente, la velocità con

tali normative il tema della sicurezza di

sono discussi considerando esclusivamente l’applicazione

la quale si propaga il fronte di fiamma

utilizzo di questi dispositivi è affrontato

della IEC 60335-2-40 (IEC, 2018).

è largamente inferiore rispetto a quella

sotto numerosi aspetti, ma nel prosie-

Senza entrare nei dettagli delle diverse procedure di

degli idrocarburi (ad esempio, il pro-

guo si focalizzerà l’attenzione solamente

calcolo, si riporta nella Figura 3 il limite di carica ammissibile

pano ha una velocità di combustione

sugli aspetti legati ai refrigeranti.

in funzione della superficie dell’ambiente in cui è installato

pari a circa 45 cm·s-1), per cui in caso di

Il tema della sicurezza dei refrige-

combustione di R32 la reattività della

ranti è declinato con riferimento alla

unità interne. In tale figura, sono riportate cinque curve:

miscela è minore e il rischio di violen-

tossicità e all’infiammabilità di queste

1. il limite di carica derivante dai vincoli sulla tossicità (linea

te detonazioni è mitigato. Da ultimo,

sostanze ed al loro rilascio accidentale

rossa). Per una data superficie dell’ambiente conside-

la temperatura di auto-ignizione e la

in ambiente. Infatti, se è pur vero che il

rato, se la carica di refrigerante contenuta nel sistema

temperatura di ignizione di superficie

fluido refrigerante è interamente con-

VRF è maggiore di quella indicata da tale limite, allora il

calda sono molto alte e difficilmente

finato all’interno del circuito frigorifero,

sistema non può essere installato perché il rilascio acci-

riscontrabili durante il normale funzio-

che si presuppone essere ermetico, è

dentale dell’intera carica di refrigerante può provocare

namento di un sistema VRF.

anche vero che una rottura accidentale

danni alla salute delle persone;

il sistema VRF considerando un’installazione a soffitto delle

di quest’ultimo (ad es. cedimento di una

2. un primo limite di carica derivante dai vincoli sull’in-

saldatura, trafilamento prolungato dai

fiammabilità, indicato con m1 (linea nera tratteggiata),

punti di giunzione etc…) può provocar-

che per R32 è pari a 1,842 kg. Se la carica di refrigerante

La sicurezza di utilizzo dei sistemi

ne la fuoriuscita. Per i sistemi ad espan-

contenuta nel sistema VRF è minore di m1, allora la sua

VRF, e più in generale di condizionatori

sione diretta quali i sistemi VRF, questa

installazione in ambiente può avvenire senza alcun

d’aria e pompe di calore, è disciplinata

eventualità deve essere attentamente

vincolo sulla superficie minima. Infatti, nell’eventualità

dalle normative EN 378 (CEN, 2021) e

valutata giacché le unità interne, i giunti

di rilascio accidentale dell’intera carica di refrigerante

IEC 60335-2-40 (IEC, 2018). Di queste, la

e i collettori di distribuzione e le tuba-

in ambiente, la concentrazione di R32 che si ottiene è

prima è una normativa di carattere ge-

zioni di collegamento alle unità esterne

al di sotto del LFL e, pertanto, la miscela aria-R32 non è

nerale per sistemi di condizionamento

sono collocate nell’ambiente interno

infiammabile;

dell’aria e refrigerazione, mentre la se-

e pertanto il pericolo di riversamento

3. un secondo limite di carica, indicato con m2 (linea nera

conda è una normativa di prodotto spe-

del refrigerante nei locali occupati dalle

continua), che per R32 è pari a 15,964 kg. Per valori della

I vincoli dettati dalle norme in tema di sicurezza

#70 39

carica di refrigerante superiori a tale soglia, la normativa

Conclusioni

la conformità alle normative in materia di sicurezza dell’impiego di refrigeranti

specifica la necessità di adottare misure addizionali quali

Nel settore della refrigerazione e del

ventilazione degli ambienti con aria esterna, valvole di

condizionamento dell’aria, i regolamen-

intercettazione ed allarmi;

ti ambientali in tema di gas fluorurati a

Da ultimo, si consideri che nei pros-

4. il limite generale di carica, indicato con “no ICA” (li-

effetto serra hanno avviato il progressi-

simi anni le azioni dei regolamenti am-

nea blu). Secondo tale limite, per una data superficie

vo abbandono dei tradizionali refrige-

bientali attualmente in vigore divente-

dell’ambiente considerato, il rilascio accidentale dell’in-

ranti ad alto impatto ambientale verso

ranno sempre più severe e spingeranno

tera carica di refrigerante contenuto nel sistema VRF

sostanze a minore GWP.

verso un uso sempre maggiore di re-

a bassa infiammabilità.

porta a una concentrazione di R32 tale per cui la miscela

Nello specifico dei sistemi VRF, il

frigeranti a basso GWP. A parere di chi

aria-R32 non è infiammabile. L’installazione e l’utilizzo di

refrigerante R32 è l’alternativa a basso

scrive, questo imporrà, nel medio-lun-

sistemi VRF che hanno una carica di R32 minore o ugua-

GWP adottata dai costruttori in sostitu-

go periodo, la necessità di sostituire il

le del corrispondente valore “no ICA” avviene quindi

zione del tradizionale R410A. Oltre alla

recentemente introdotto R32 con un

in condizioni di sicurezza anche in assenza di ulteriori

caratteristica di basso impatto ambien-

“nuovo” refrigerante a minore impatto

dispositivi di sicurezza e/o protezione;

tale, tale fluido gode di ottime proprietà

ambientale. Sarà pertanto necessario

5. il limite di carica in presenza di circolazione dell’aria

termodinamiche che ne rendono in-

trovare una nuova sostanza per questa

incorporata, indicato con “ICA” (Incorporated Circulation

teressante l’impiego dal punto di vista

tipologia di applicazione, frutto delle at-

Airflow, linea verde) che rappresenta la carica massima

energetico. La transizione verso l’uso di

tività di ricerca e sviluppo di refrigeranti

ammissibile di sistema VRF operante con R32 dotato

tale fluido in sistemi VRF di piccola taglia,

sintetici di nuova generazione o della

di tale sicurezza aggiuntiva. Per circolazione dell’aria

orientativamente fino a circa 28 kW di

riscoperta e progressiva introduzione

incorporata si intende la situazione in cui il ventilatore

potenza frigorifera nominale è, ad oggi,

dei refrigeranti naturali, in cui gli aspetti

installato nell’unità interna sia o in funzionamento con-

completata. Tuttavia, allo stato attuale,

energetici e di sicurezza dovranno esse-

tinuo, oppure sia attivato da un sistema di rilevamento

un’ulteriore espansione dell’uso di R32

re attentamente valutati.

di refrigerante, e produca una portata di aria maggiore

in sistemi di potenza maggiore è resa

di un valore soglia. Nell’eventualità di rilascio accidentale

difficile dalla necessità di raggiungere

* Luca Molinaroli, Politecnico di Milano – Socio AiCARR

dell’intera carica di refrigerante, il rimescolamento dell’aria ambiente generato da questa portata di aria è tale da ridurre la concentrazione media di R32 scongiurando la formazione di sacche in cui si possono formare miscele aria-R32 infiammabili.

I modelli di sistemi VRF messi ad oggi in commercio dai diversi costruttori sono rispettosi di tali limiti normativi e pertanto l’utilizzo di R32 in tali sistemi è da considerarsi sicuro. Tuttavia, proprio per rispettare questi valori soglia è necessario porre un limite superiore alla potenza frigorifera nominale del sistema VRF poiché con l’aumento di quest’ultima si assiste tipicamente all’aumento dell’estensione della rete di fluido refrigerante e, con essa, della carica necessaria. Alla luce dell’attuale tecnologia, il valore di carica massima ammissibile m2 = 15,964 kg è proprio di sistemi VRF la cui potenza frigorifera nominale è nell’intorno di 14 kW – 28 kW, con valori che variano a seconda dei modelli dei costruttori e delle condizioni di installazione.

Potenze frigorifere superiori, richiedendo una carica di refrigerante maggiore, non sono pertanto compatibili con l’utilizzo di R32 poiché la carica risulta maggiore di quella massima ammissibile dalle attuali normative.

40

#70

BIBLIOGRAFIA



∙ AHRI, 2013. Test report #15 – System drop-in test of refrigerant R-32 in a VRF multi-split heat pump. ∙ European Committee for Standarization (CEN), 2021. Refrigerating systems and heat pumps – Safety and environmental requirements (EN 378). ∙ International Electrotechnical Commission (IEC), 2018. Household and similar electrical appliances – Safety – Part 2-40: Particular requirements for electrical heat pumps, air-conditioners and dehumidifiers (IEC 60335-2-40). ∙ International Standard Organization (ISO), 2014. Refrigerants – Designation and safety classification (ISO 817). ∙ Lemmon, E.W., Bell, I.H., Huber, M.L., McLinden, M.O, 2018. NIST Standard Reference Database 23: Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties-REFPROP, Version 10.0, National Institute of Standards and Technology, Standard Reference Data Program, Gaithersburg. ∙ Nazioni Unite, 2016. The amendment to the Montreal Protocol agreed by the Twenty-Eighth Meeting of the Parties (Kigali, 10–15 October 2016). ∙ Stocker T., Qin D., Plattner G.K., Tignor M., Allen S., Boschung J., Nauels A., Xia Y., Bex V., Midgley P.M. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. ∙ Unione Europea (UE), 2014. Regolamento (UE) No 517/2014 del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16 Aprile 2014 sui gas fluorurati a effetto serra e che abroga il regolamento (CE) No 842/2006. Official Journal of European Union 2014, 150: 195-230.

Informazioni dalle aziende

LE ACPBITZER AL SERVIZIO DELL’INTERESSE NAZIONALE DEL PERÙ C

ITEpesquero promuove e fornisce servizi dalla catena della pesca alle risorse idrobiologiche per i mercati nazionali e internazionali. Fa parte dell’ ”Instituto Tecnológico de la Producción” impegnato nella ricerca scientifica e nello sviluppo tecnologico per le risorse del mare e delle acque continentali. Il porto marittimo peruviano è uno dei porti commerciali e di pesca più importanti del Sud America e gestisce la maggior parte delle attività di import ed export del Perù. In quanto tale, il porto possiede una elevata capacità di conservazione frigorifera, ma il suo impianto frigorifero risultava datato.

Una questione di tempo All’inizio del 2021 è stato impiegato molto tempo per discutere dell’impianto frigorifero del porto dato che alcuni dei suoi elementi risultavano in funzione da oltre 40 anni. L’impianto frigorifero non era più aggiornato ed era tecnicamente obsoleto – con l’ulteriore inconveniente che i ricambi per l’impianto non erano più reperibili nel paese. Per esempio, i compressori a vite installati erano stati sostituiti più di 20 anni prima!

Il cliente ha indicato le linee guida per la sostituzione degli impianti negli edifici, confermando che i modelli sostituti dovevano offrire le stesse prestazioni dell’impianto precedente.

Ovviamente, devono garantire anche efficienza energetica al fine di permettere un uso ottimale delle risorse disponibili.

Poiché il precedente impianto funzionava ad ammoniaca, si è dovuto sostituirlo con un impianto ad ammoniaca della stessa capacità e provvisto della massima efficienza energetica.

L’opzione perfetta è stata individuata rapidamente: un’unità

Gli ACP BITZER sono interamente assemblati e subito pronti all’uso – un vantaggio che agevola anche CITEpesquero

Il porto CITEpesquero di Callao in Perù è uno dei più grandi e più importanti del Sud America e fornisce diversi servizi nel settore della scienza e dell’alimentazione. Nella foto: il porto di Callao di compressione ad ammoniaca BITZER (ACP). L’ACP raffredda e preserva ora materiali grezzi e prodotti finiti provenienti dalle aree di ricerca. Ciò riguarda una pre-camera con temperatura tra 0 °C e 5 °C, una camera a media temperatura a 0 °C con una temperatura di evaporazione di -5 °C e infine due celle con una temperatura a -25 °C con una temperatura di evaporazione -36 °C. Inoltre, l’ACP dispone di un tunnel di refrigerazione con capacità di 2,5 metri a una temperatura di -30 °C con una temperatura di evaporazione di -36 °C. Nella realizzazione del sistema, la Cold Import ha inoltre utilizzato un sistema di controllo aggiornato per il monitoraggio ottimizzato dei parametri di funzionamento, pressioni e temperature. Tutti questi parametri sono visualizzabili in tempo reale tramite internet da remoto. L’assemblaggio dell’ACP ha richiesto circa un mese, la messa in servizio è stata effettuata in circa due settimane da remoto.

Rispetto delle risorse energetiche Il nuovo impianto frigorifero rispetta le direttive peruviane che promuovono l’uso efficiente dell’energia dichiarandolo di interesse nazionale. Assicura l’alimentazione di energia, tutela gli utenti, promuove la competitività dell’economia peruviana e riduce l’impatto ambientale negativo derivante dall’uso e consumo delle risorse energetiche. Efrain Licera La Madrid, ingegnere della CITEpesquero, spiega: “In accordo con le politiche pubbliche l’impianto deve essere dello stesso tipo rispetto al precedente, e in questo caso abbiamo un impianto frigorifero ad ammoniaca allagato a singolo stadio. È stato necessario sostituire tutto l’allestimento impiegando la stessa potenza e il massimo dell’efficienza energetica”.

Il rinnovo dell’impianto frigorifero mostra già diversi vantaggi aggiuntivi per il porto: è stato eliminato il rischio delle perdite di refrigerante e le conseguenti multe elevate. L’ACP rende i programmi di manutenzione particolarmente agevoli e il consumo di elettricità viene ridotto fino al 20%. Infine, ma non meno importante, vi è l’aspetto di una significativa riduzione degli impatti ambientali in accordo con il Protocollo di Montreal.

Mauro Stacchini, Responsabile commerciale del settore alla BITZER Brazil, è soddisfatto della riuscita del progetto e afferma: “Il nuovo impianto frigorifero consente alla CITEpesquero di raggiungere obiettivi vantaggiosi per il settore dell’acquacoltura e dell’allevamento ittico, promuovendo anche l’industria ittica con una portata nazionale e internazionale. Il nostro ACP contribuisce alla competitività dell’industria ittica che include addestramento, trasferimento delle tecnologie e assistenza tecnica. Il tutto rende l’impianto frigorifero assolutamente sicuro – sia dal punto di vista legale che ambientale”.

Official Journal of AiCARR – Italian Association of Air Conditioning, refrigeration, heating and ventilation

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ORIGINAL ARTICLES

Promuovere la sinergia tra i mondi della ricerca, delle aziende e delle professioni Continua la pubblicazione della sezione dedicata ad articoli con contenuti tecnico-scientifici presentati secondo gli standard internazionali, fortemente voluta dal Comitato Scientifico che crede nella sinergia tra mondo della ricerca, mondo delle aziende e mondo della professione: la ricerca mette a disposizione delle aziende e dei professionisti strumenti utili per lo sviluppo delle loro attività e da loro riceve continui stimoli.

In questo senso, il Comitato Scientifico ritiene indispensabile che gli articoli presentati in questa sezione siano contemporaneamente caratterizzati da rigore scientifico e utili a tutti i lettori di AiCARR Journal.

In questo numero sono presentati due lavori in lingua inglese, si tratta delle seconde parti di due articoli le cui prime parti sono già state pubblicate.

Il primo lavoro è la conclusione di un’analisi teorica dell’effetto della ventilazione meccanica nelle scuole, comparata a quella dell’aerazione manuale e delle mascherine protettive. I risultati sono interessanti, in sintonia con quanto è stato sviluppato parallelamente dalla letteratura straniera.

Il secondo è la conclusione dell’analisi delle prestazioni energetiche del comportamento delle termostrisce radianti per il riscaldamento industriale, di cui questa seconda parte tratta la simulazione fluidodinamica computazionale Il Comitato Scientifico ringrazia gli Autori.

#70 43

ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 70, n. 5, 44 - 48, 2021 Marco Noro1*, Michele Calati1, Simone Mancin1

Approximate and CFD energy performance analyses of industrial heating by water strip modules Part 2 Analisi approssimata e CFD delle prestazioni energetiche di sistemi di riscaldamento industriale con termostrisce radianti Parte 2 1 Department of Management and Engineering, University of Padova, Vicenza, Italy *Corresponding author:

DOI: 10.36164/AiCARRJ.70.05.02

Marco Noro

Department of Management and Engineering University of Padova Stradella S. Nicola, 3 36100 Vicenza, Italy marco.noro@unipd.it tel +39 0444 998704

Abstract

Sommario

The objective of this study is the theoretical evaluation of the energy performance and comfort conditions of an industrial environment heated by a radiant strip heating system fed with hot water, which operates in steady state conditions, by varying the operating conditions. The analysis is carried out in two successive steps: firstly, the convective coefficients and the heating power (both convective and radiant part) of the heating system are evaluated by simulating heat exchange conditions similar to real operations, in comparison with the nominal data according to EN14037 standard. To carry out this preliminary assessment, different references in the scientific literature are considered concerning experimental measurements and/or numerical simulations of similar applications (low or medium temperature radiant heating systems in large rooms). In the second step of this study (the second part of this article), the analysis is deepened by CFD simulations to confirm the preliminary assessments..

Keywords: ▶ Radiant system ▶ Water strips ▶ Industrial heating ▶ Energy efficiency ▶ CFD

L’obiettivo dello studio è la valutazione teorica delle prestazioni energetiche e delle condizioni di comfort all’interno di un ambiente industriale prodotte da un sistema di riscaldamento a strisce radianti alimentate ad acqua calda che opera in condizioni di regime stazionario al variare delle condizioni al contorno. L’analisi viene svolta in due fasi successive: in una prima fase, vengono quantificati i coefficienti convettivi e le rese (quota convettiva e radiante) del sistema di riscaldamento simulando situazioni di scambio termico vicine alla realtà, a confronto con i dati nominali secondo norma EN14037.

Per svolgere questa valutazione preliminare ci si è basati su fonti reperite in letteratura scientifica inerenti misure sperimentali e/o simulazioni numeriche di applicazioni simili (sistemi di riscaldamento di tipo radiante a bassa o media temperatura in ambienti di grandi dimensioni e/o volumetrie). In una seconda fase dello studio, oggetto della seconda parte di questo articolo, l’analisi viene approfondita mediante simulazioni CFD al fine di confermare le valutazioni preliminari.

Parole chiave: ▶ Sistema radiante; ▶ Termostrisce radianti; ▶ Riscaldamento industriale; ▶ Efficienza energetica; ▶ CFD

44

#70

ORIGINAL ARTICLE

Marco Noro, Michele Calati, Simone Mancin

Introduction

S2S-radiation” model [17]. Two cases were simulated: for case 1 (negligi-

As already mentioned in the first part of this study, the advantage

ble air flow, natural convection), the flow of air was simulated by setting

of using the technology of water strips lies in the extensive exploitation

the “laminar” model. For case 2 (constant air flow, forced convection),

of heat transmission through radiation and convection. Usually, the for-

the activation of the k-ε turbulence model was considered [18].

mer accounts for the greatest part of the heat transferred by the plate to the environment, but the latter can play an important role because of the non-negligible contribution of the natural convection.

Case 1: Radiation and natural convection As shown in Figure 1, a two-dimensional section of an industrial shed

Moreover, in an industrial building, a constant movement of air can

was modeled. The reference is that of the first part of the paper. The

be expected, for example, by means of a ventilation system. More gen-

shed was approximated with a double trapezoid, each with a smaller

erally, the presence of doors, windows or skylights, and indoor air evac-

base, greater base, and height of 8.0, 9.5, and 6 m, respectively. The

uation towers can induce air flow, especially during winter when the

water strips, 0.9 m wide and 0.1 m high, are positioned with a 3 m pitch

temperature difference between the inside and outside of the shed is

as shown in Figure 1a. As a consequence, a 12 m wide shed has 3 plates.

relevant. Therefore, it is interesting to analyze the behavior of the water

The mesh obtained by the geometric model features cells in a square

strip heating system when there is no air movement compared with a

or rectangular shape, with a maximum size of 0.05 m. Near the water

condition where an air flow is expected.

strip plates, the calculation grid was thickened by means of a refinement

In this part of the study, a numerical analysis by Computational Fluid

procedure. The mesh sensitivity analysis demonstrated that the opti-

Dynamics (CFD) is reported to investigate the thermal performance of

mal mesh configuration shows the best compromise between solu-

the water strips in the two operating conditions just described. Due

tion accuracy and computational effort, and it is constituted of about

to reasons of computational effort, the analysis is conducted using a

22000 elements (Figure 1b).

two-dimensional model of an industrial shed. The effectiveness of the

Figure 1c shows the boundary conditions applied to the external edges

use of the water strip heating system is demonstrated, above all in

of the geometric model in terms of global transmittance of the walls

the operating conditions with air flow (a more frequent situation in an

(Ug). They already take into account the conductive resistance through

industrial context).

the walls and the convective one on the external side. By defining Twall

METHODS In this section, the thermo-fluid dynamics analysis for the water strip heating system of an industrial shed is reported. In particular, for both the conditions investigated, the geometric model, the generated calculation grid, and the boundary conditions are reported. In the next section, the results are presented and discussed.

Numerical analysis As the study is under transient conditions (“unsteady”), a sensitivity analysis was preliminarily conducted to identify the optimal time step to be set. Since the operating conditions feature convective air flow due to density gradients (temperature) and radiative heat exchange, it was necessary to set the time step in the order of a hundredth of a second.

Five values were tested: 0.1, 0.05, 0.025, 0.01, 0.005 s. With time steps of 0.1 and 0.05 s, the solution diverged. Therefore, the value of 0.01 s was finally fixed as the best trade-off between computational effort and accuracy of the solution. The “unsteady” simulation lasted when the curve of the specific power (W m-1) exchanged by the plates as a function of time reached an asymptotic value (see next section).

The radiation was considered by implementing the “Surface-To-Surface,

Figure 1 – The model of the shed building for case 1 Figura  – Modello del capannone per il caso 

#70 45

ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 70, n. 5, 44 - 48, 2021

Figure 2 – The model of the shed building for case 2 Figura  – Modello del capannone per il caso 

the internal temperature of each edge, L its length, Tfs the temperature of the external fluid, the software takes into account the specific aver-

Figure 3 – Case 1, specific thermal power exchanged by the water

age power per linear meter qw [W m-1] for each side, using the follow-

strip

ing equation:

Figura  – Caso , potenza termica specifica scambiata dalla termostriscia

qw = Ug L (Twall - Tfs ) To keep the outline of any symmetries, it is necessary to identify the axis of symmetry and assign the suitable condition (Figure 1d).

Three sides of the strip (lower base and the two heights) were kept at a constant temperature of 70 °C (average operating temperature).

Differently, the adiabatic condition was assigned to the upper side, thus simulating a thermal insulated water strip.

Case 2: Radiation and forced convection Figure 2a shows the geometry used for the system’s performance analysis in the case of a constant air flow inside the building. There is an opening of 0.6 m height at the bottom left, from which external air

Figure 4 – Case 1, contour indoor air temperature: a) 0 s; b) 1000 s

enters the shed. At the top right, an opening of 0.3 m width (i.e., half of

Figura  – Profilo di temperatura dell'aria interna: a)  s; b)  s

the radius of a 0.6 m diameter suction tower placed on the roof) is set.

Forced convection is simulated by imposing a constant mass flow (or air speed) at the outlet (“Outlet” in Figure 2c).

As regards the generation of the mesh, the same considerations and hypotheses previously described can be considered. In addition to the boundary conditions already shown in Figure 1, the insertion of a pressure inlet (for the “Inlet” section) and a negative velocity inlet (for the “Outlet” section) is considered (Figure 2c). The renewal air temperature is set at 13 °C, thus taking into account the enthalpy contribution of any heat recovery unit (a typical situation in industrial environments).

RESULTS AND DISCUSSION Firstly, the results of case 1 are reported. As shown in Figure 3, the simulation was stopped when the curve interpolating the values of the 46

#70

Figure 5 – Case 1, contour indoor air velocity: a) 0 s; b) 1000 s Figura  – Profilo di velocità dell'aria interna: a)  s; b)  s

ORIGINAL ARTICLE

Marco Noro, Michele Calati, Simone Mancin

Figure 6 – Case 2, flow lines: a) 100 s; b) 400 s; c) 700 s Figura  – Caso , linee di flusso: a)  s; b)  s; c)  s

Figure 8 – Case 2, specific thermal power exchanged by the water strip Figura  – Caso , potenza termica specifica scambiata dalla termostriscia

Figure 7 – Case 2: a) Velocity vectors: t = 700 s; b) Contours indoor temperature: t = 700 s Figura  – Caso : a) vettori delle velocità: t =  s; b) Profili di temperatura dell'aria interna: t =  s

specific heat flow exchanged over time by the single plate reached an

with the activation of the water strip plates. After 700 s, it can be said

almost constant value. The latter is equal to about 400 W m-1: at 800 s

that the flow is completely stabilized. The air exiting at a constant speed

a value of 399 W m-1 is returned, at 1200 s 397 W m-1, that is, a deviation

from the outlet causes external air to be sucked inside the building. The

of 0.5%.

air flow tends to rise in the symmetrical section of the shed due to the

The air temperature and velocity fields for case 1 were investigated

suction of the tower on the roof. The obstacle due to the presence of

as well. The analysis was conducted assuming an initial temperature

the radiating plates forces the air to divert its trajectory (Figure 6b and c).

(t = 0 s, inactive plate) of 15 °C (Figure 4a). After the activation of the water

In Figure 7a, the speed vectors oriented towards the right near the

strip system, a stratification of temperature is created inside the indus-

inlet, indicating the entry of fresh air, and vectors oriented upwards near

trial shed due to natural convection: the air closest to the work area

the outlet, indicating the air outlet, are reported. Due to the continu-

reaches a temperature around 15.50 - 17.50 °C, whereas the air closest to

ous air exchange, the temperature inside the plant tends to uniform

the radiant plates is around 24-26 °C (Figure 4b). At the same time, the

around a value of 15-16 °C (Figure 7b).

natural convection induces a continuous local mixing of the air that is

It is worth to observe that, in terms of the specific power exchanged

more intense near the hottest surfaces (Figure 5). In the stratified zone

by the water strips in conditions of constant air flow, a value just over

at higher temperature, a speed of 0.33 m s-1 can be reached.

530 W m-1 is reached (Figure 8). This value is approximately 33% higher

In the case of forced convection (case 2), Figure 6 shows the flow field

than that estimated for case 1 (Figure 3).

#70 47

ORIGINAL ARTICLE Conclusions The CFD analysis here reported studied the effect of air circulation on the thermal performance of water strips in an industrial building due, for example, to the presence of a ventilation system.

AiCARR Journal / Vol 70, n. 5, 44 - 48, 2021

that the presence of a constant air exchange leads to an improvement of more than 30% in the performance of the water strip system.

It is reasonable to think that other situations of real operation of the system in industrial sheds (such as the opening of doors, windows

Two case studies were modeled and simulated. The first analyzes

or skylights, the presence of hoods or ventilation towers for internal

the performance of the plates in the presence of natural convection

air, and the temperatures of the internal surfaces that are not uniform

only, in a closed environment without any air exchange. This case has

and certainly lower than that of the internal air) can lead to a consider-

the purpose of defining the reference performance. Case 2 is set up to

able increase, in the order of 30% - 40%, of the yield of the water strips

analyze the effect of introducing a constant flow of external air inside the

compared to the nominal data declared in compliance with the oper-

same shed. The numerical results for the studied configuration confirm

ating conditions according to the EN14037 standard.

ACKNOWLEDGMENTS The Authors would like to thank Officine Termotecniche Fraccaro S.r.l. for the data of the hot water strips and kind permission to publish the results.

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48

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ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 70, n. 5, 49 - 55, 2021 Filippo Busato1*, Alberto Cavallini2

A theoretical study of air change in Italian schools: energetic aspects, air quality and Sars-CoV-2 infection risk assessment Part 2 Approccio teorico sul ricambio d’aria nelle scuole italiane: aspetti energetici, qualità dell’aria e valutazione del rischio di infezione da Sars-CoV-2 Parte 2 1 Telematic University Mercatorum, Rome, Italy 2 University of Padova; Manens-TiFS SpA, Padova, Italy *Corresponding author:

DOI: 10.36164/AiCARRJ.70.05.03

Filippo Busato

Via Panizza 37 36100 Vicenza (VI), Italy filippo.busato@unimercatorum.it tel +39 347 1207174

Abstract

Sommario

Schools are definitely among the highest densely occupied indoor environments with continuous occupation. According to the present knowledge about airborne carried diseases, the infection risk for SARS-CoV-2 could reach significant values especially under poor ventilating conditions. The infection risk can be reduced by dilution of the viral agent concentration, provided by air-change, whether by infiltration, manual aeration (windows opening) or mechanical ventilation. The present work, after a brief survey on ventilation requirements for schools in Italy, compares different strategies to account for dilution both in terms of infection risk control and of energetic and comfort aspects. The paper is split into two parts: this part 2 examines air quality and Sars-CoV-2 risk assessment, while the first one dealt with energetic aspects. Each part has its own specific nomenclature and methodology.

Keywords: ▶ SARS-CoV-2 ▶ Mechanical ventilation ▶ Air change ▶ Infection risk ▶ Airborne disease ▶ Schools

Le scuole sono sicuramente tra gli ambienti a più elevato tasso di occupazione continuo. Secondo le attuali conoscenze a proposito delle infezioni che si possono diffondere per via aerobica, il rischio di contagio per SARS-CoV-2 può raggiungere valori elevati soprattutto negli ambienti con scarsa ventilazione. La riduzione del rischio si può ottenere anche attraverso la diluizione della concentrazione dell’agente virale, che avviene per infiltrazione d’aria, aerazione (apertura delle superfici mobili, finestre), ventilazione meccanica. Il lavoro, dopo una sintetica disamina dei requisiti italiani di qualità dell’aria nelle scuole, confronta le diverse strategie per la diluizione sia in termini di contenimento del rischio di contagio sia in termini energetici e di comfort. L’articolo si divide in due parti: questa parte 2 tratta i temi della qualità dell’aria e del rischio di infezione da Sars-CoV-2, mentre la prima parte ha analizzato gli aspetti energetici. Ciascuna parte ha la propria terminologia e metodologia.

Parole chiave: ▶ SARS-CoV-2 ▶ Ventilazione meccanica ▶ Ricambio d’aria ▶ Rischio di infezione ▶ Malattie trasmesse per via aerea ▶ Scuole

#70 49

ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 70, n. 5, 49 - 55, 2021

NOMENCLATURE C: volume concentration of infectious quanta [quanta m-3] k: removal contribution factor in space by deposition (gravitational settling) [h-1] N: number of successive equal events, considered independent n: initial level of infectious quanta present in volume V (at t = 0) [quanta] P: probability of infection referred to any exposed fully susceptible individual p: pulmonary inhalation rate by one susceptible individual [m3h-1] q: infectious quanta emission rate by one asymptomatic infected individual [quanta h-1] R*: average number of susceptible potentially infected people from one contagious person (reproduction index under the specific situation) t: time [h] V: schoolroom volume [m3] λ: removal contribution factor in space by viral inactivation [h-1] T: temperature [°C]

Introduction

droplets and droplet nuclei [9]. In 1978 Edward C. Riley developed an

Recently a wide scientific production has taken place on peer-reviewed

airborne infection model using an epidemiological study of a mea-

journals on the subject of risk assessment for Sars-CoV-2 infection in

sles outbreak [10]. Following developments of the so called Wells-Riley

indoor environments.

model adjusted the technique with dose-response models to provide

It is ever more widely supported that the SARS-CoV-2 virus can sur-

a more complete risk assessment tool. There has been a lot of discus-

vive as airborne [1]. A consistent review study [2] analyzes how differ-

sion on the drawing of a line between droplet and droplet nuclei/air-

ent factors, such as ventilation rates, direction of airflows, and relative

borne transmission. WHO (World Health Organisation) and the CDC

position of susceptible and infected individuals can affect the proba-

(the Centers for Diseases Control and Prevention) set this line at 5 µm

bility of infection in the indoor environment with several airborne dis-

of mean particle diameter. However relative humidity RH and air tem-

eases. Several papers were published on the probability of infection

perature play a great role in determining this transition, by affecting

in indoor environments according to different HVAC plant types [3],

the evaporation and falling rates. With special regard to virus droplet

and special attention was also given to the context of school rooms.

nuclei, temperature has also its biological effect on the survival rate; for

Virologist Christian Drosten recently stressed on the importance of ven-

example, lower temperature (7-8 °C) seems to be the ideal condition

tilation for German schools [4], stating that ventilation is a major pre-

for airborne influenza survival, while moderate (20-24 °C) and higher (>

requisite to run schools in a healthy mode.

30 °C) temperatures are associated with an increase in the rate of pro-

ASHRAE published a consistent set of papers from March to June

tein and nucleic acid inactivation.

2021, dealing from both technical and computational points of view,

As to the viral load and infectious dose, in 1955 Wells suggested the

with the aspects of infection risk in indoor environment served by sin-

concept of quanta infection as the unit of measure of the infectious

gle zone HVAC systems. The first two papers focus on the description

dose [11]; the quantum of infection is a measurement of the ability of

of the mechanism of infection and the of quanta emission rates [5] and

inhaled particles to cause infection, and must not be confused with the

on the aerosol distribution [6]. The following two papers draw the atten-

number of infectious particles released from the source or inhaled by

tion on minimizing the disease transmission in high occupant density

the recipient. The idea of quantum of infection was used in the Wells-

environments, through the Wells-Riley model [7]. A modified version

Riley equation, which assumes a well-mixed environment (i.e., drop-

of this model is presented to deal with specific and distinct airborne

let nuclei are instantaneously and evenly distributed in a space). Wells

exposure scenarios and to protective measures [8], those being both

defined the quantum of infection as being the infectious dose capa-

facility-related ones such as increased air change rates or filters on recir-

ble of inducing a probability of infection of 0.632 (1 – 1/e) when inhaled

culated air, and occupant-related ones such as different filtration levels

by a fully susceptible individual. The main limitation for the Wells-Riley

of protective face masks.

model application is the estimation process of the quanta generation

In 1934 Wells carried out experiments showing that liquid particles

rate by an infected subject. This rate is usually estimated backwards

expectorated by an individual and greater than 100 μm, called droplets,

from an outbreak case in which the attack rate is substituted back into

would fall to the ground quickly, while particles smaller than 100 µm

the model. This backward estimation assumes that all infection cases

would evaporate before they could reach the ground forming what are

are caused by airborne transmission; influencing factors, such as sur-

called droplet nuclei that could float in the air for hours or even days; his

vival rate, deposition rate, etc., can cause the rate to vary widely in dif-

work became fundamental for understanding the transition between

ferent cases. It is possible to build dose-response models following a

50

#70

ORIGINAL ARTICLE

Filippo Busato, Alberto Cavallini toxicological approach that overcomes the shortcomings of the WellsRiley model; a dose-response model is of course more flexible, but it needs the dose rate data that are not available in the early stages of a

in schools.

The infiltration rate is assumed to be 60 m3/h, in between the values calculated for class 1 and 2 of glazing systems.

pandemic, and it takes quite a lot of experimental studies to derive the

With respect to quanta emission rate the value of 8 quanta/h was

information needed to run those kinds of models. A dose response

assumed for an infected student and 50 quanta/h for the instructor.

model could possibly be able to determine how some people can act

These values are slightly increased from those in the literature since

as superspreaders, while in the case of Sars-CoV-2 this is not fully under-

the Delta variant, most likely to be dominant at the beginning of the

stood; however it is believed superspreading is a normal feature of dis-

school year 2021-22, is reported to be somewhat more contagious than

ease spread, and it has been linked to several outbreaks, such as the

the previous ones.

2003 SARS-CoV outbreak in Hong Kong and the 2015 MERS-CoV outbreak in South Korea.

Unlike in previous papers where the reproduction index is considered, e.g. R* in [3], here it is by far preferable to give the “individual probabil-

When assuming the environment as “well-mixed” one should take

ity of infection” P, since the exposed subjects can’t be considered uni-

into account that every environment represents a complex and dynamic

formly susceptible; some of the students might be vaccinated or might

set of interactions among the occupants, appliances, building envelope

have been infected in the past. P refers to “fully susceptible individuals”,

and furniture, and the HVAC system. Therefore the effects of plumes,

because individuals who have had previous events of partial immuniza-

convective forces, air supply velocity and people movements through

tion respond differently and more attenuated to infectious situations.

the environment can strongly affect the concentration distribution of

All of the calculations were performed assuming the room envi-

droplet nuclei in the space. Different types of air distribution (high induc-

ronment as “well-mixed” [3], and “perfectly and instantaneous mixed

tion, displacement) have very different effects that can be somehow

flow”. So viral (or CO2) concentrations of the exhaust air, when windows

defined by their ventilation efficiency; the well-mix assumption can

are opened, are calculated by instantaneous mixing with the inlet fresh

yield accurate outcomes especially when referred to mixing ventilation.

air. So it is likely that the calculated results can lead to more restrictive

Very interesting outcomes came from the study of face mask effi-

conclusions than reality.

ciency, revealing that common knit cotton masks have very low effi-

Since the school is only attended in the mornings, the question

ciency, 0.2 at most, while EOC (three-ply spunbound polypropylene

arises as to what is the probability of infection for a single fully suscep-

mask), procedure and surgical masks scored efficiencies from 0.6 to 0.9.

tible student subjected to several successive identical infections events

In any case the efficiency is always increased by the use of braces or fit-

(N) on a daily basis. The probability can be assessed as that of N inde-

ter to enhance mask sealing. An interesting comparison can be carried

pendent events as per the following formula:

out between the reduction in infection risk achieved through masks

N

and the same effect of an increased ventilation rate. While an increased

P (N events ) = 1- éë1- P (single event )ùû

mask efficiency from 0.2 to 0.6 reduces the infection risk by one order of

It must be noted that for the specific case, where the probability is

magnitude, it needs at least to increase the ventilation rate of an order

expressed with the Poisson formula (Wells-Riley) for evenly probable

of magnitude to achieve the same result.

events, the same result is obtained by calculating the infection probability with respect to the sum of infection doses totally inhaled in the period.

Materials and methods

As to the calculation of CO2 concentration, a constant increase in concentration in respiration is assumed, namely 38 000 ppmv (difference in

Ventilation rates

concentration between exhaled and inhaled air), see [13].

The first part of this work [12] specifically dealt with models and estimation of air change rates by infiltration, manual aeration and mechan-

Results

ical ventilation. This second part deals with the infection risk. Some assumptions were made, as specified hereafter.

Infection risk assessment

As to mask efficiency, a uniform value of 0.5 has been assumed;

Infectious quanta concentration trend over time is calculated as

it’s a medium to low value if compared to those reported in [8], but it

extensively described in [3]; the same reference describes in detail how

also accounts for adjustments due to the non hermetic sealing around

the Wells-Riley model is applied to calculate the individual probability of

mouth/nose given by the ability to wear a mask in the correct way:

infection P. In agreement with the discussion in Reference 3, the values

strict adherence to the rules is not likely to be continuously maintained

assigned to the removal contribution factors in space are: by deposition

#70 51

ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 70, n. 5, 49 - 55, 2021

k = 0.24 h-1; by viral inactivation λ = 0.63 h-1; the initial level of infectious

The second set of plots reports on the results with the same basic

quanta present in volume V (at t = 0) is taken equal to zero. It is assumed

assumptions, but with mechanical ventilation of 40 m3/(h person). It can

that any opening of windows takes place at the end of each lesson hour.

be appreciated that without mask the infection probability falls from

A model was implemented in Matlab environment in order to per-

0.086 (without mechanical ventilation) to 0.017 (Figure 3), and with mask

form the calculations based on the above discussed assumptions and

from 0.022 to 0.0042 (Figure 4). It is a reduction factor by 5, half an order

then calculate the results.

of magnitude. Another interesting result is that mechanical ventilation

The first results show the comparison of infectious quanta concentration in the room with and without mask for the students, the dilution

not only can replace but even can exceed the effect of masks (comparing plots in Figure 1 and in Figure 3).

of quanta being only provided by air infiltration, one student is infected.

The inscriptions on the figures also report the individual risk of infection, that after a 5-hour class is equal to 0.086 without mask (Figure 1) and 0.022 with mask (Figure 2), showing a reduction by a factor of 4 due to the use of masks.

Figure 3 – Infectious quanta concentration; one student infected; mechanical ventilation; without masks Figura  – Concentrazione di quanta infettanti; uno studente infetto; ventilazione mecca-

Figure 1 – Infectious quanta concentration; one student infected;

nica; senza maschere

infiltration air change only; no masks Figura  – Concentrazione di quanta infettanti; uno studente infetto; sola infiltrazione d'aria; senza maschere

Figure 2 – Infectious quanta concentration; one student infected;

Figure 4 – Infectious quanta concentration; one student infected;

infiltration air change only; with masks

mechanical ventilation; with masks

Figura  – Concentrazione di quanta infettanti; uno studente infetto; sola infiltrazione d'a-

Figura  – Concentrazione di quanta infettanti; uno studente infetto; ventilazione mecca-

ria; con maschere indossate

nica; con maschere indossate

52

#70

ORIGINAL ARTICLE

Filippo Busato, Alberto Cavallini The third set of results in Figure 5 and Figure 6, shows the effect of

The previous considerations are drawn for a single day event, and

manual aeration by windows opening. From [12] an aeration air change

only for the exposure to the contaminated environment during the five

of 200 m3 for a 5-min opening time was selected as an average value.

hours of daily teaching. In the presence of an asymptomatic spreader,

The comparisons between plots in Figure 3 and Figure 5, and subse-

the same situation can repeat itself day after day. This situation is dealt

quently between plots in Figure 4 and Figure 6, show how mechani-

with in the plots of Figure 7 and Figure 8. Only the case of infiltration

cal ventilation let the individual infection probability fall by a factor of

and manual aeration is considered, for sake of brevity and due to the

3, both with and without masks, with respect to natural ventilation by

fact that Italian schools are seldom equipped with mechanical venti-

infiltration alone.

lation systems. As it can be seen, the effect of the amount of air supplied by aeration is relevant; if the manual aeration is low, due to climatic conditions or to short-term windows opening, the risk of infection can increase significantly by almost a factor of 2. As it could be expected, wearing masks reduce the infection risk by a factor of 4.

Figure 5 – Infectious quanta concentration; one student infected; infiltration and manual aeration; without masks Figura  – Concentrazione di quanta infettanti; uno studente infetto; infiltrazione e aerazione

Figure 7 – Individual infection risk; one asymptomatic student

manuale; senza maschere

infected; infiltration and manual aeration; without masks Figura  – Rischio individuale di infezione; uno studente asintomatico infetto; infiltrazione e aerazione manuale; senza maschere

Figure 6 – Infectious quanta concentration; one student infected;

Figure 8 – Individual infection risk; one asymptomatic student

infiltration and manual aeration; with masks

infected; infiltration and manual aeration; with masks

Figura  – Concentrazione di quanta infettanti; uno studente infetto; infiltrazione e aerazione

Figura  – Rischio individuale di infezione; uno studente asintomatico infetto; infiltrazione e

manuale; con maschere indossate

aerazione manuale; con maschere indossate

#70 53

ORIGINAL ARTICLE A fifth set of results accounts for a different scenario, where the instructor is infected (instead of one student), and infiltration and aeration by windows opening are considered.

This situation is illustrated in the diagrams and inscriptions in Figure 9 and Figure 10.

AiCARR Journal / Vol 70, n. 5, 49 - 55, 2021 CO2 concentration Further calculations were carried out to determine the trend with time of CO2 concentration in the classroom, in the presence of infiltration and manual aeration.

The assumption of perfect mixing is also maintained in these sim-

It should be noted that, according to current Italian law, people under

ulations. The plot in Figure 11 shows how infiltration does not provide

the age of 12 cannot be vaccinated. In this situation, in primary and sec-

a sufficient air change in order to maintain the target CO2 concentra-

ondary schools, it may happen that all students must be considered as

tion of 1000 ppmv. Shortly after entrance CO2 concentration exceeds

fully susceptible. In this case, the calculation of the reproduction index

1000 ppmv, and the assumed manual aeration by windows opening

R* shows that, even with full mask on, an infected instructor can cause

isn’t able to bring this value below 1000 ppmv at the end of each open-

at least one infected student after a 2-hour lesson, while without mask

ing. Figure 12 shows how even at the highest aeration rates (350 m3 in

an infected instructor could infect from 3 to 6 students, in the absence

5-min) the mean value of CO2 concentration in 5-hour classes can’t be

of mechanical ventilation.

possibly lower than 2000 ppmv.

Although an exact comparison is not possible due to some differences in the situations treated, these results of the trend in indoor CO2 concentrations seem to be quite consistent with the experimental measurements reported in [14].

Figure 9 – Infectious quanta concentration; instructor infected; infiltration and manual aeration; without masks Figura  – Concentrazione di quanta infettanti; docente infetto; infiltrazione e aerazione manuale; senza maschere

Figure 11 – CO2 concentration; infiltration and manual aeration Figura  – Concentrazione di CO; infiltrazione e aerazione manuale

Figure 10 – Infectious quanta concentration; instructor infected;

Figure 12 – Maximum and average CO2 concentration; infiltra-

infiltration and manula aeration; with masks

tion and manual aeration

Figura  – Concentrazione di quanta infettanti; docente infetto; infiltrazione e aerazione

Figura  – Concentrazioni di CO massima a e media; infiltrazione e aerazione manuale

manuale; con maschere indossate

54

#70

ORIGINAL ARTICLE

Filippo Busato, Alberto Cavallini

Discussion and conclusions Although affected by the “well-mixed” assumption, which is common to most modelling in this field, the results presented above are interesting in many respects, namely: • the effect of wearing masks is significant, allowing a reduction in quanta concentration and in individual probability of infection by a factor of 4;

• mechanical ventilation not only can “replace” the effects of masks, but can even exceed it; • mechanical ventilation let the individual probability of infection drop by a factor of 3 with respect to natural ventilation/manual aeration; • manual aeration isn’t an effective way to prevent infections; • manual aeration/natural ventilation can’t provide acceptable indoor air quality, with respect to appropriate levels of CO2 concentration.

CONFLICT OF INTEREST The Authors declare the absence of economic or other types of conflicts of interest in all of the phases of the paper preparation.

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COVID-19

Fieradi Milano, allestimentodi una unità di terapiaintensiva di emergenza

Analisi delle scelte progettuali e impiantistiche nell’intervento di realizzazione ex novo di una unità di terapia intensiva all’interno di un edificio fieristico esistente A. Boeche, A. Cavallini, M. Cadorin, G. Cisotto, S. Raccanelli, R. Zecchin*

L

a recente pandemia di Covid-19, tuttora in corso, ha

In quest’ultima direzione, su richie-

portato a un’improvvisa sovraoccupazione delle unità

sta e con il coordinamento della strut-

Nei mesi di marzo e aprile 2020

di terapia intensiva ospedaliere esistenti. Per far fronte

tura regionale sanitaria, Fondazione

Fondazione Fiera Milano ha allestito i

a questa situazione di emergenza, che ha messo a repenta-

Fiera Milano ha messo a disposizione

moduli strutturali e gli impianti per la

glio anche le attività ospedaliere correnti, sono state adot-

in comodato gratuito uno degli edi-

degenza per realizzare l’unità sanita-

tate diverse soluzioni, come la riconfigurazione di altri reparti

fici espositivi esistenti nel vecchio sito

ria temporanea per 157 letti di terapia

ospedalieri esistenti o dismessi o la creazione ex novo di

in zona Portello a Milano. L’edificio in

intensiva, il primo lotto dei quali (53

unità di terapia intensiva dedicate al Covid in spazi esistenti

questione (Padiglioni 1 e 2) si sviluppa

posti letto) è stato realizzato in soli 10

con una diversa destinazione originaria.

su due livelli di grande altezza per una

giorni.

56

#70

superficie totale di 25000 m2.

FIGURA 1

Vista dell’interno dei padiglioni 1 e 2 prima dell’intervento

cittadini e Aziende, che durante la fase più acuta della pandemia hanno voluto esprimere concretamente il loro sostegno per l’assistenza e la cura dei malati di coronavirus I primi contatti dei progettisti con la proprietà dell’edificio per la pianificazione dell’intervento risalgono al 10 marzo 2020. Da quella data, Manens-Tifs, incaricata della progettazione degli impianti termomeccanici ed elettrici, ha iniziato a elaborare il progetto, anticipando il più possibile gli sviluppi alle imprese installatrici selezionate, che hanno potuto iniziare immediatamente i lavori, mentre la progettazione è stata completata alla fine del mese di marzo per realizzare una prima fase, come spiegato di seguito. All’inizio di aprile, i lavori della prima fase sono stati completati e testati, e gli impianti sono entrati in funzione.

FIGURA 2 Vista esplosa dei padiglioni della Fiera di Milano, con indicazione (in rosso) delle zone interessate dall’intervento

Allo stesso tempo, i lavori della seconda fase sono stati completati e testati prima della fine di aprile.

Situazione ante operam dei padiglioni La struttura ha potuto essere com-

sottoscrizione, supportata anche da

L’edificio si sviluppa principalmente su due livelli (padi-

pletata in tempi rapidissimi grazie

due quotidiani della città, “Il Giornale”

glione 1 a +0,00 m, altezza netta 12 m, e padiglione 2 a

all’impegno di centinaia di persone che,

e “Libero” ha raccolto oltre 24 milioni

+15,00 m, altezza netta 6,5 m) con una balconata al livello

anche volontariamente, hanno offerto il

di euro, comprensivi delle donazioni di

intermedio (a +7,00 m, altezza netta 5 m) che si affaccia

proprio contributo. Hanno collaborato

NEXI e di Fondazione Ronald; Fonda-

sul livello inferiore, che ospita la reception e i servizi per

all’opera 110 fornitori e 829 tra tecnici e

zione Fiera ha contribuito direttamente

espositori e visitatori. Sul lato opposto a Viale Scarampo,

maestranze, lavorando costantemente –

alla prima dotazione del Fondo con un

una rampa elicoidale permette ai mezzi pesanti degli alle-

senza sosta, 24 ore su 24 – per rispettare

milione di euro.

stitori e dei fornitori di accedere ai diversi livelli e consente

i tempi di realizzazione.

Tutte le opere realizzate, del valore

ai veicoli degli espositori e dei visitatori di raggiungere il

Per finanziare l’operazione Fonda-

pari a oltre 17 milioni di euro, sono poi

parcheggio sul tetto. Le Figure 1 e 2 mostrano i padiglioni

zione Fiera Milano aveva aperto un

state donate al Policlinico. La donazione

coinvolti nell’intervento.

Fondo presso la Fondazione di Comu-

è stata resa possibile, dunque, dall’im-

Per quanto riguarda gli impianti di climatizzazione, i

nità Milano Onlus, che attraverso una

pegno solidale di oltre 6500 donatori,

padiglioni in questione sono collegati a una centrale di

#70 57

riscaldamento e raffreddamento generale che fornisce acqua calda e refrigerata alle sottostazioni dei vari edifici del complesso fieristico. Ognuno dei due padiglioni di cui si tratta è dotato di un impianto di condizionamento integrale a tutta aria con parziale ricircolo variabile suddiviso in più unità di trattamento per una portata totale di circa 300000 m3/h.

Dal punto di vista elettrico, i padiglioni sono dotati di una propria cabina elettrica MT/BT collegata alla rete pubblica a 23 kV.

Caratteristiche dell’intervento L’idea progettuale Fin dall’inizio si è deciso di dividere il progetto e la realizzazione dell’intervento in fasi successive indipendenti per una disponibilità immediata di posti letto attivi e per una maggiore flessibilità in relazione alle esigenze successive.

Le caratteristiche chiave delle tre fasi di intervento sono

TABELLA 1

Caratteristiche principali delle 3 fasi di intervento

FASE 1 – Padiglione 2 (Livello +15): • otto moduli di degenza per un totale di 53 letti (1 da 4 letti e 7 da 7 letti); • quattro blocchi di servizi (ciascuno situato tra due moduli di degenza) che ospitano le sale di lavoro per medici e infermieri, una zona relax, spogliatoi, magazzini e servizi igienici; • una zona di servizi generali dedicata all’accoglienza e al triage, uffici, laboratorio di analisi, sterilizzazione e diagnostica (TAC, raggi X), nonché spogliatoi e guardaroba.

FASE 2 – Padiglione 1 (Livello +0): • sette moduli di degenza per un totale di 104 letti (4 con 14 letti e 3 con 16 letti); • sette blocchi di servizi (adiacenti ai moduli di degenza) che ospitano le sale di lavoro per medici e infermieri, una zona relax, spogliatoi, magazzini e servizi igienici; • una zona di servizi generali dedicata all’accoglienza e al triage, uffici, laboratorio di analisi, sterilizzazione e diagnostica (TAC, raggi X), nonché spogliatoi e guardaroba.

FASE 3 – Padiglione 2 (Livello +15): • moduli di degenza per un totale di 64 letti (30 + 34 letti); • un blocco di servizi che ospita le sale di lavoro per medici e infermieri, una zona relax, spogliatoi, magazzini e servizi igienici.

riassunte in Tabella 1.

Architettura e strutture Per facilitare le operazioni di progettazione e costruzione, il progetto è stato sviluppato secondo un concetto spaziale ripetitivo composto da moduli, che a loro volta sono raggruppati in blocchi. Dal punto di vista distributivo, i moduli dei blocchi sono di due tipi, simili tra loro: semplici (con una sola fila di sette letti) e doppi (con due file di letti uno di fronte all’altro, parzialmente divisi dalla struttura portante) come illustrato nelle Figure 3 e 4. L’accesso all’ambiente terapeutico avviene attraverso un locale filtro che viene mantenuto in sovrapressione rispetto agli spazi adiacenti. Ogni modulo è inoltre dotato, contiguamente, di

FIGURA 4

58

Modulo singolo (sinistra) e una fila di letti in un modulo doppio (destra)

#70

FIGURA 3 Vista assonometrica della struttura: modulo singolo (sinistra) e modulo doppio con la struttura portante intermedia (destra)

servizi igienici (ventilati separatamente verso l’esterno dell’edificio) e di locali accessori, questi ultimi privi di soffitto proprio e quindi in comunicazione con il volume del padiglione.

L’insieme dei moduli in ogni padiglione forma un blocco unitario con un’area contigua di servizi generali che comprende attrezzature di diagnostica per immagini (TAC, RX), laboratori, area medici, triage e spogliatoi, come mostrato in Figure 5 e 6.

La struttura portante degli ambienti che compongono l’intervento è costituita da profili in acciaio (vedi Figura 7) con pareti di tamponamento realizzate mediante doppi pannelli in cartongesso e lamiera con trattamento antimicro-

FIGURA 5

Pianta dei blocchi della Fase 1 e della Fase 3

FIGURA 6

Pianta dei blocchi della Fase 2

FIGURA 7

Schema della struttura portante in acciaio

bico. Questa soluzione permette un futuro smontaggio e riutilizzo in un contesto diverso.

Impianti a servizio della struttura Impianti di climatizzazione Come già accennato, i padiglioni esistenti sono dotati di impianti di climatizzazione integrale a tutta aria con ricircolo parziale e variabile, come generalmente si usa per il tipo di ambiente originario. In occasione dell’intervento qui descritto, si è deciso di non modificare la struttura di questi impianti, facendoli funzionare alla massima portata d’aria esterna, e di dotare le nuove unità modulari di impianti autonomi di condizionamento integrale senza ricircolo, prelevando dal volume interno dei padiglioni l’aria già trattata dagli impianti preesistenti. Ogni modulo è quindi servito da una propria unità di trattamento aria (vedi Figura 8) con una portata di 5500 m3/h, corrispondente a un ricambio di 10 Vol/h. Le unità sono dotate di filtrazione HEPA H14 sia dell’a-

#70 59

ria in entrata che di quella in uscita, quest’ultima convogliata direttamente all’esterno. Le unità devono quindi solo bilanciare i carichi termici interni dei moduli e il raffreddamento è assicurato da una batteria a espansione diretta da 10 kW con l’unità condensante posizionata all’esterno.

Le unità sono inoltre dotate di una batteria elettrica di emergenza da 15 kW. La mandata e la ripresa dell’aria avvengono per mezzo di condotti, costituiti da pannelli sandwich di poliuretano

FIGURA 8

Schema tipologico di unità di trattamento dell’aria per i moduli di terapia intensiva

FIGURA 9

Disposizione dei condotti d’aria sulla copertura del modulo

e alluminio con trattamento superficiale autopulente e antimicrobico, posti sopra il soffitto dei moduli (vedi Figura 9). L’immissione e la ripresa dell’aria nelle stanze avvengono tramite diffusori a soffitto e griglie ugualmente a soffitto.

Gli impianti di climatizzazione sono controllati da un sistema di supervisione dedicato, ospitato in una specifica sala di controllo generale (Control Room), situata nella balconata al primo livello, costantemente presidiata dal personale ospedaliero e accessibile anche dall’esterno per interventi di emergenza.

Impianti idrosanitari L’acqua sanitaria è fornita dal sistema generale esistente nei padiglioni e l’acqua calda è prodotta da scaldabagni elettrici locali.

Le reti di acque reflue sono state collegate alle predisposizioni esistenti nei pozzetti del pavimento nei padiglioni.

FIGURA 10

60

Schema a blocchi della rete di distribuzione elettrica MT-BT

#70

FIGURA 11

Stoccaggio di gas medicinali

sale di terapia; • sistema di chiamata infermieristica, segnalato anche nei locali di servizio esterni alle sale di terapia.

FIGURA 12

Equipaggiamento della trave testaletto per la terapia intensiva

Gli impianti elettrici sono controllati da un sistema di supervisione dedicato, con postazione in sala di controllo. È stato necessario integrare il sistema esistente di protezione contro le scariche atmosferiche sulla copertura dei

per rendere immediatamente operativa

padiglioni, a causa del maggior livello di rischio dei locali

Per l’alimentazione delle nuove

la prima fase appena allestiti i letti. La

ospedalieri rispetto all’uso espositivo.

utenze si è deciso di non intervenire

Figura10 mostra lo schema generale a

sugli impianti elettrici esistenti, adot-

blocchi dell’impianto elettrico.

Impianti elettrici e speciali

Impianto di gas medicinali

tando invece una soluzione autonoma

In adiacenza a ogni modulo e

Il progetto comprende anche un sistema completo

a noleggio con installazione esterna,

blocco di servizi si trova il relativo qua-

per lo stoccaggio (vedi Figura 11) e la distribuzione dei gas

basata su una cabina MT/BT dotata di

dro elettrico dedicato alla distribuzione

medicali, in particolare ossigeno, aria compressa strumen-

due trasformatori da 2500 kVA ciascuno

secondaria e terminale

tale (ottenuta per mezzo di compressori), aria compressa pura (ottenuta miscelando ossigeno e azoto da serbatoi

e tre gruppi elettrogeni da 900 kVA cia-

I moduli sono dotati dei consueti

scuno, tutti all’interno di container. Per

impianti di illuminazione ordinaria e

una continuità assoluta al servizio delle

di emergenza (con plafoniere stagne

La distribuzione è stata eseguita in tubo di rame con

utenze mediche e informatiche, è stato

e sanificabili) e di alimentazione elet-

pannelli di zona e collegamenti finali alle prese delle travi

installato un nuovo gruppo di conti-

trica, con prese di vario tipo sia sulle travi

testaletto e alle altre utenze (vedi Figura 12).

nuità con scomparti modulari con una

testaletto che sulle pareti.

criogenici) e aspirazione endocavitaria.

Conclusioni

potenza totale di 500 kVA (+250 kVA di

Gli impianti elettrici speciali sono

riserva “calda”) e un’autonomia di un’ora.

autonomi rispetto ai già citati impianti

Il layout generale del sistema di distribu-

generali delle sale e consistono in:

di realizzare, in un arco di tempo molto breve (venticinque

zione elettrica è mostrato nelle Figure

• impianto di rilevazione fumi e incendi,

giorni dall’incarico di progettazione all’avvio del primo

con una propria centralina situata

reparto di terapia), una struttura medica complessa basata

nella Control Room e interfacciata con

unicamente sulla disponibilità di un volume edilizio suffi-

l’impianto generale della Fiera;

cientemente ampio e libero da vincoli interni.

5 e 6.

Le potenze elettriche assunte nella progettazione sono state stimate in via

L’esperienza sopra descritta ha dimostrato la possibilità



preliminare con adeguata ridondanza

• sistema fonia e dati (categoria 6a) con

e riserva, con riferimento alla configura-

terminali nelle travi testaletto e nelle

zione finale, in quanto il sistema doveva

sale di controllo; la fonia è riportata

Gianmaria Cisotto, Silvio Raccanelli, Roberto Zecchin,

essere rapidamente attivato in tempo

anche nei locali ausiliari esterni alle

Manens-Tifs S.p.A., Padova

* Adileno Boeche, Alberto Cavallini, Massimo Cadorin,

#70 61

Trend di mercato

Sistemi ibridi

factory-made per il condominio Grazie anche alla spinta del Superbonus 110% si sta assistendo allo sviluppo di sistemi ibridi commerciali destinati agli edifici condominiali. I risultati di un caso di studio F. Minchio*

L’

applicazione di sistemi ibridi cosiddetti factory-made

consente di ottenere importanti risparmi

nasce originariamente orientata agli edifici unifami-

di energia primaria ed economici.

Superbonus e contesto condominiale

liari. Lo sviluppo recente del mercato, accompagna-

L’articolo analizza le applicazioni di

La maggioranza degli impianti con-

to soprattutto dall’introduzione del Superbonus 110%, ha

sistemi ibridi in ambito condominiale,

dominiali di tipo centralizzato esistenti

portato all’introduzione di prodotti di potenza maggiore

riportando i risultati di un caso studio

di media e grande dimensione, utilizza-

destinati in particolare a condomini. Nella riqualificazione di

relativo a un condominio proposto su

no generatori di calore a combustione,

impianti centralizzati di edifici esistenti, tipicamente alimen-

diverse località con condizioni climati-

se si eccettuano i condomini di recente

tati a radiatori, l’applicazione di sistemi ibridi ad alta potenza

che diverse.

realizzazione. L’introduzione del Super-

62

#70

bonus 110% ha riportato fortemente

potenza elettrica necessaria molto

limitate a causa dello sviluppo in verticale di questa tipo-

l’attenzione sulla riqualificazione ener-

elevata per servire la pompa di calo-

logia di edifici, consentendo percentuali di autoconsumo

getica degli edifici esistenti, specialmen-

re; quando la potenza elettrica richie-

ottenibili non sempre particolarmente elevate.

te condominiali. Il Superbonus 110%,

sta supera i 100 kW, è quasi sempre

Le considerazioni precedenti, unite inoltre alla neces-

come noto, pone condizioni tecniche

imposta dal gestore di rete una con-

sità in taluni casi di ottimizzare l’investimento, possono

vincolanti, in primis l’ottenimento di un

nessione in MT, con la realizzazione di

far propendere il progettista per scegliere una soluzione

doppio salto di classe energetica oltre al

una nuova cabina di trasformazione

cosiddetta ibrida, cioè un impianto costituito da una o

rispetto di specifiche tecniche minime.

ove non presente, con conseguenti

più pompa di calore elettriche e una (o più) caldaia/e a

La determinazione della classe

tempistiche e costi incompatibili con

condensazione.

energetica ai sensi delle Linee Guida

il superbonus 110%;

Al fine, tuttavia, di accedere al Superbonus 110% (ma

Nazionali è basata sull’energia primaria

• il sottosistema di emissione degli im-

anche al tradizionale Ecobonus o al Conto Energia Termi-

globale non rinnovabile, in conformi-

pianti condominiali è nella stragrande

co) non è possibile realizzare un sistema ibrido qualsiasi,

tà alle UNI TS 11300. Ai fini del salto di

maggioranza dei casi costituito da ra-

ma quest’ultimo deve rispettare specifici requisiti (nello

classe energetica, l’impiego di pompe

diatori; in assenza di un intervento di

specifico la definizione di pompa di calore ibrida “fac-

di calore risulta particolarmente vantag-

riqualificazione dell’involucro edilizio

tory-made”). Se prima dell’arrivo del Superbonus esisteva-

gioso. L’energia elettrica presenta infatti

e in presenza di impianti progettati

no esclusivamente sistemi ibridi residenziali monofamiliari

un fattore di conversione dell’energia

per operare con temperature di man-

di piccola taglia, oggi sono state introdotte anche soluzioni

primaria non rinnovabile tale per cui

data di progetto molto elevate, lad-

commerciali con taglie fino a 400 kW di potenza termica

con SPF (Seasonal Performance Factor)

dove non ci siano le condizioni per la

nominale o superiori.

di circa 2, si ha un vantaggio rispetto

sostituzione dei radiatori adeguandoli

anche alla miglior caldaia a condensa-

per operare con temperature di man-

zione per ogni kWh termico prodotto.

data inferiori, operare esclusivamente

Tale vantaggio può essere facilmente

in pompa di calore porta a prestazio-

amplificato provvedendo a installare un

ni stagionali non ottimali, con conse-

impianto fotovoltaico che introduce nel

guenti costi di esercizio non partico-

calcolo unicamente energia primaria

larmente competitivi;

Di seguito si descrivono le caratteristiche e i requisiti prestazionali di questi sistemi.

I sistemi factory-made ibridi “commerciali” Il contesto legislativo Il D.M. 6 agosto 2020 c.d. “Decreto Requisiti” definisce

• vi possono essere oggettivi proble-

le caratteristiche tecniche dei sistemi ibridi che possono

È chiaro quindi che, nella scelta di

mi di spazio per la collocazione delle

accedere alle detrazioni fiscali: si tratta in primis di “impianti

interventi impiantistici “trainanti” al fine

pompe di calore all’esterno dell’edifi-

dotati di apparecchi ibridi, costituiti da pompa di calore in-

di garantire il salto di due classi energeti-

cio, soprattutto nel caso di macchina

tegrata con caldaia a condensazione, realizzati e concepiti

che, la presenza di una pompa di calore

di grande potenza: non sempre sono

per funzionare in abbinamento tra loro”.

è spesso di fondamentale importanza.

disponibili spazi comuni ampi, la cen-

A oggi la conformità alle richieste del D.M. 6 agosto

Il mercato delle pompe di calore

trale termica è collocata in posizioni in

2020 è garantita solo se lo stesso produttore realizza un

può offrire prodotti in grado di operare

cui è complesso pensare a soluzioni

sistema integrato e concepito fin dall’origine per un fun-

con elevati COP anche in presenza di

canalizzate; la collocazione in quota

zionamento abbinato, per quanto fisicamente pompa di

impianti ad alta temperatura; se, tutta-

(su copertura piana ove presente),

calore e caldaia a condensazione possano essere separati

via, per gli edifici unifamiliari è più facile

può essere una opzione ma introdu-

fra loro. Non è invece ammissibile alle detrazioni un sistema

trovare soluzioni per sostituire integral-

ce costi elevati per la posa in opera,

pompa di calore + caldaia realizzato in sito e multimarca.

mente le caldaie con pompe di calore,

e potrebbe evidenziare problemati-

Analoghe indicazioni sono riportate nelle Regole Applica-

in ambito condominiale si ravvisano

che strutturali tali da dover limitare

tive GSE relative al Conto Energia Termico.

molto spesso alcune criticità:

il carico;

rinnovabile.

Tale condizione viene per altro attestata dai produttori

• non sempre è possibile realizzare un

• al fine di ottimizzare il sistema è sicu-

con specifiche dichiarazioni di conformità relative ai diversi

intervento di riqualificazione dell’in-

ramente utile realizzare un impianto

sistemi ibridi, ai quali è associata una documentazione

volucro edilizio, pertanto le potenze

fotovoltaico, intervento trainato dal

tecnico commerciale che definisce in ogni suo aspetto

termiche in gioco possono risultare

Superbonus, tuttavia le superfici uti-

l’abbinamento pompa di calore – caldaia a condensazione;

molto rilevanti, determinando una

lizzabili per l’installazione, spesso sono

le dichiarazioni, inoltre, forniscono i dati tecnici nominali

#70 63

TABELLA 1

Valori di COP minimi D.M. 6 agosto 2020 (rif. Norma UNI EN 14511 – prestazioni a pieno carico)

Tipologia

Punto di lavoro COP

COP (macchine ON-OFF)

COP (macchine con inverter)

Punto di lavoro

EER (macchine ON-OFF)

EER (macchine con inverter)

Aria/acqua con potenza termica utile riscaldamento fino a 35 kW

A7/W35 (COP)

4,1

3,895

A30/W18 (EER)

3,8

3,61

Aria/acqua con potenza termica utile riscaldamento superiore a 35 kW

A7/W35 (COP)

3,8

3,61

A30/W18 (EER)

3,5

3,325

indispensabili per le diverse verifiche prestazionali.

Premesso che l’intervento deve riguardare la sostituzione integrale o parziale di sistemi di climatizzazione invernale esistenti, oltre all’elemento essenziale appena visto relativo alla concezione del sistema, un sistema ibrido

Hybrid Manager

deve avere le seguenti caratteristiche: • il rapporto tra la potenza termica utile nominale della pompa di calore e la potenza termica utile nominale della caldaia deve essere ≤ 0,5.

• il coefficiente di prestazione (COP) della pompa di calore deve essere maggiore o uguale ai valori minimi riportati in Tabella 1. Con riferimento alle pompe di calore aria-acqua, che a oggi costituiscono la sola tipologia di pompa di calore utilizzata nei sistemi ibridi, i limiti, ancora sono riportati nella Tabella 1.

• la caldaia deve essere del tipo a condensazione e il rendimento termico utile, a carico pari al 100% della potenza termica utile nominale deve essere ≥ 93 + 2 log Pn5. Per valori superiori a 400 kW, nel calcolo del logaritmo si

Hybrid Manager

applica il limite massimo corrispondente a 400 kW. Il fabbricante deve poi provvedere a predisporre documentazione riportante schemi tecnici e funzionali, indicazioni per l’installazione, l’uso e la manutenzione del sistema.

Poiché per l’accesso al Superbonus non è possibile superare la potenza installata ante intervento per più del 10%, ENEA ha chiarito che tale verifica nel caso dei sistemi ibridi riguarda la potenza termica nominale delle caldaie a condensazione (e non la somma della potenza della

FIGURA 1

Schemi funzionali di riferimento con una pompa di calore (in alto) o con pompe di calore modulari (in basso)

pompa di calore e della caldaia).

• un sistema di regolazione integrato

calda sanitaria non sia centralizzata), è

(hybrid manager), che in funzione dei

prodotta attraverso un accumulo sani-

da (si vedano gli schemi di Figura 1):

diversi parametri gestisce il funziona-

tario dedicato, che di norma è dotato

• una o più pompe di calore, normalmente aria-acqua;

mento dei due generatori.

di due scambiatori: uno dedicato alla

Ibridi commerciali: caratteristiche tecniche I sistemi ibridi commerciali sono tipicamente costituiti

• una o più caldaie a condensazione; • un sistema di accumulo inerziale/separatore idraulico, sul quale operano entrambi i generatori; 64

#70

La produzione di acqua calda sanitaria, qualora richiesta (non è infrequente che nei contesti condominiali l’acqua

pompa di calore, nella parte più bassa, e uno collegato alla/e caldaia/e. È indubbiamente interessante la

cascata di pompe di calore (efficienza ai carichi parziali e vantaggi acustici).

Dal punto di vista della strategia di dimensionamento, normalmente in applicazioni commerciali viene scelto un sistema ibrido in cui la potenza termica delle caldaie è in grado di coprire la potenza di progetto; solo in applicazioni con sistemi a bassa temperatura si considera la somma delle potenze termiche di pompa di calore e caldaia alle condizioni di progetto, con una pompa di calore che opera su tutto il range di temperatura (Figura 2).

Le modalità di funzionamento in regime invernale possono essere infatti: • funzionamento solo pompa di calore (con temperatura aria esterna più elevata e basso carico termico); • funzionamento combinato pompa di calore-caldaia (con FIGURA 2

Copertura del carico termico con caldaie e pompe di calore nel caso tipico di sistemi radianti

l’aumentare del carico termico); • funzionamento della sola caldaia condensazione, al di sotto della cosiddetta temperatura di cut-off, temperatura dell’aria esterna alla quale si “impone” lo spegnimento della pompa di calore (si veda Figura 3).

La scelta della temperatura di cut-off è operata dal progettista sulla base delle caratteristiche dell’impianto e valutazioni di carattere tecnico-economiche.

Dal punto di vista tecnico, i vincoli derivano essenzialmente da eventuali limiti prestazionali della pompa di calore connessi ad esempio alle prestazioni in sbrinamento.

Dal punto di vista energetico, considerando i fattori di conversione di cui al D.M. 26 giugno 2015, il COP di pareggio per una pompa di calore è dal punto di vista dell’energia primaria non rinnovabile pari a:

FIGURA 3

Copertura del carico termico con caldaie e pompe di calore nel caso tipico di sistemi con radiatori

COPpdc =

fp ,nren,el fp ,nren,gasnat

× hcaldaia =

1,95 × hcaldaia = 1,857 × hcaldaia 1,05

Se si considera invece l’energia primaria totale è invece possibilità di realizzare elevate potenze

dei suoi componenti.

pari a:

termiche con soluzioni modulari, che

In termini di principio la regolazione

possono spesso risolvere problema-

di un sistema ibrido, opportunamente

tiche collegate alla collocazione delle

sviluppata, permette di enfatizzare l’effi-

pompe di calore, riducendo ingombri,

cienza grazie a particolari logiche come

Appare chiaro che, anche senza considerare un contri-

pesi e l’impatto sonoro rispetto a una

ad esempio la gestione della modula-

buto di energia da fotovoltaico, i valori di COP mediamente

soluzione con unica pompa di calore.

zione dei generatori (evita il continuo

ottenibili da una pompa di calore sono superiori a quello

Tecnicamente il sistema è concepito

on-off di un’integrazione a punto fisso);

limite, anche con temperature di esercizio più elevate.

dal produttore per operare integrato,

la gestione dell’integrazione secondo

con regolazioni e parametri di funzio-

calcolo integrale (intervento più effi-

namento ottimizzati in funzione delle

cace delle risorse disponibili); vantaggi

Dal punto di vista economico, poiché la struttura di

caratteristiche tecniche e prestazionali

derivanti dalla possibilità di gestire una

costo dell’energia elettrica è diversa da quella del gas na-

COPpdc =

fp ,tot ,el fp ,tot ,gasnat

× hcaldaia =

2, 42 × hcaldaia = 2,3 × hcaldaia 1,05

Analoghi ragionamenti si potrebbero fare considerando le emissioni di gas serra equivalenti.

#70 65

TABELLA 2

Caratteristiche del condominio CARATTERISTICHE CONDOMINIO

Numero unità

18

N. piani fuori terra Superficie utile riscaldata

1360 m2

Volume lordo riscaldato

5629 m3

Destinazione d'uso

FIGURA 4

2

residenziale

Anno costruzione

1970

Rapporto S/V

0,62

Planimetria del piano tipo del condominio

turale, in particolare in presenza di impianti operanti ad

TABELLA 3

Caratteristiche involucro edilizio

alta temperatura, al di sotto di certe temperature dell’aria

CARATTERISTICHE INVOLUCRO EDILIZIO

esterna, il costo di esercizio della pompa di calore potrebbe essere superiore a quello della caldaia.

Il COP di pareggio economico varia, pertanto, in funzione dei prezzi e del tipo di utenza: Cos toel [ Euro / kWh] COPpdc = × PCIgas [ kWh / Sm3 ]× hcaldaia Cos togas [ Euro / Sm3 ]

Trasmittanze termiche involucro

U W/(m2 K)

Muratura esterna perimetrale principale

blocchi forati non isolata

Solaio verso sottotetto

laterocemento con isolamento 4 cm lana di roccia

0,607

Serramenti

vari legno vetro singolo, legno vetrocamera, PVC vetrocamera

3-5

1

Sulla base dei diversi aspetti descritti, il progettista fa le proprie considerazioni tecniche e sceglie la temperatura di cut-off.

TABELLA 4

Caso studio: valutazione del salto di classe Al fine di valutare l’effetto dell’introduzione di un siste-

Potenza termica di progetto per le diverse località

Località

Gradi Giorno DPR 412/93

di progetto Zona climatica Potenza(kW)

Tprog [°C]

Milano

2404

E

97,3

-5

ma ibrido “factory-made” in un contesto condominiale, si

Bolzano

2791

E

134,6

-15

è sviluppato un caso studio partendo da un condominio

Roma

1415

D

76,5

0

reale (Figura 4) effettivamente esistente in Lombardia, ma

Napoli

1034

C

71

2

riportando la struttura costruttiva dello stesso anche in altre tre località (Bolzano, Roma, Napoli).

Le caratteristiche del condominio preso in esame sono una buona parte degli appartamenti

obbligatoriamente l’intervento prevede

Si tratta di un condominio anni ’70, con muratura costi-

utilizza sistemi split per il raffrescamento.

l’introduzione di regolazione climatica

tuita da mattoni forati non isolata, sottotetto disperdente

Il sottosistema di emissione prevede

e l’installazione di valvole termostati-

(isolato con pannello di lana di roccia di 4 cm); i serramenti

l’impiego di radiatori privi di valvole ter-

che su tutti i radiatori, con conseguente

sono diversi nelle diverse unità, poiché alcuni inquilini

mostatiche.

introduzione di un sistema a portata

indicate in Figura 4 e nella Tabella 2.

hanno sostituito i serramenti in vetro singolo in legno con serramenti in vetrocamera (legno o PVC) (Tabella 3).

L’impianto preesistente è costituito da una caldaia

La potenza di progetto dell’edificio

variabile. I generatori operano su un ac-

è riportata in Tabella 4 per le diverse

cumulo inerziale comune come visto

località.

negli schemi delle figure precedenti.

standard a basamento con bruciatore bi-stadio e regola-

Si ipotizza di intervenire attraverso

La selezione è stata effettuata sulla

zione climatica di centrale. L’impianto di produzione acqua

la sostituzione del generatore di calore

base del catalogo di un produttore, per-

calda sanitaria è autonomo per singola unità immobiliare

esistente con un sistema ibrido com-

tanto, in funzione della potenza di pro-

(la maggioranza utilizza boiler a gas naturale), mentre

merciale, in ambito Superbonus 110%;

getto e delle combinazioni disponibili,

66

#70

ci possono essere alcune differenze nel

un salto di due classi energetiche, con

soluzione con 2 pompe di calore di taglia inferiore, poiché

rapporto fra potenza pompa di calore e

una riduzione dell’energia primaria di

con una pompa di calore da 50 kW unica non si raggiun-

potenza della caldaia a condensazione

oltre il 30%, raggiungendo l’obiettivo

geva l’obiettivo.

(Tabella 5).

richiesto per l’accesso al Superbonus

Il calcolo della prestazione energetica riportata è stato

È stata determinata la prestazio-

110%. Non sempre, tuttavia, attraverso

effettuato con una temperatura di cut-off pari a 7 °C, al fine

ne energetica sia ante intervento che

l’adozione di un sistema ibrido è pos-

di verificare una condizione prudenziale; come meglio illu-

post-intervento attraverso la metodolo-

sibile raggiungere l’obiettivo del salto

strato successivamente, sono stati sviluppati calcoli anche

gia di calcolo conforme alla legislazione

di classe in assenza di altri interventi

per temperature di cut-off inferiori.

vigente con il software certificato CTI

combinati ed è necessario individuare

Il metodo di calcolo delle UNI TS 11300-4 basato sulla

Edilclima EC 700.

la combinazione ottenibile fra le pro-

determinazione dei BIN di temperatura, in funzione della

Come si può osservare dalla in Ta-

poste dei diversi produttori, sfruttando

distribuzione risultante dei BIN stessi, può avere un’influen-

bella 6 in tutte le località considerate,

anche configurazioni con più pompe di

za nel determinare una peggiore o migliore prestazione del

anche senza considerare l’installazione

calore. A Bolzano, ad esempio, il salto di

sistema, anche in presenza di temperature medie mensili

di un impianto fotovoltaico, si ottiene

due classi è stato ottenuto scegliendo la

inferiori come nel caso di Bolzano. Inoltre, il criterio di ripartizione effettuato dall’algoritmo di calcolo, influenza i fattori di carico e di conseguenza i COP determinando

TABELLA 5

effetti non semplicemente prevedibili a priori.

Caratteristiche dei sistemi ibridi commerciali previsti nei casi in esame

La regolazione impostata che prevede valvole termo-

Potenza pompe di calore (kW) @A7W35

Potenza caldaie (kW)

Numero PDC

Numero Caldaie

statiche e curva climatica, determina una temperatura di

Milano

50,4

105

1

1

mandata massima a -5 °C di 70 °C con un’inclinazione della

Bolzano

52

133,8

2

2

curva climatica stessa di -1,75. kW/°C. Le pompe di calore

Roma

36

87,4

1

1

hanno una temperatura di mandata massima impostata

Napoli

36

87,4

1

1

a 60 °C, come da dati forniti dal costruttore.

Allo scopo di analizzare come si modifica la prestazione energetica al variare della scelta della temperatura di

TABELLA 6

Confronto fra APE convenzionale ante e post sostituzione con sistema ibrido nelle diverse località ANTE INTERVENTO

cut-off ipotizzata, in particolare per Milano e Bolzano si sono effettuate diverse simulazioni; a Roma e Napoli per

POST-INTERVENTO

la particolare ripartizione dei carichi rispetto alle frequenze

Epgl, nren (kWh/(m2 anno))

CLASSE ANTE INTERVENTO

Epgl, nren (kWh/(m2 anno))

CLASSE POSTINTERVENTO

dei BIN e per le temperature più elevate, già con una tem-

Milano

183,95

E

126,07

C

peratura di cut-off di 5 °C, si massimizza il contributo della

Bolzano

183,3

E

111,11

C

pompa di calore, che non può andare oltre per ragioni di

Roma

108,89

C

73,06

A1

limiti di potenza termica. A Milano e Bolzano oltre al limite

Napoli

97,53

C

65,85

A1

di potenza termica, subentra anche un limite connesso alla

TABELLA 7

Copertura dei fabbisogni con pompa di calore e indici di prestazione energetica nelle diverse località al variare della temperatura di CUT-OFF MILANO

BOLZANO

ROMA

Tcut Off

Indice prestazione globale

Copertura pompa di calore

Indice prestazione globale

Copertura pompa di calore

Indice prestazione globale

Copertura pompa di calore

°C

kWh/ (m2 anno)

%

kWh/ (m2 anno)

%

kWh/ (m2 anno)

%

7

126,07

41,03%

111,11

50%

73,6

70%

5

121,06

58,31%

107,47

59%

71,21

78%

0

119,33

65,49%

104,89

70%

71,21

78%

-2

119,33

65,49%

106,08

73%

-15

119,33

65,49%

106,08

73%

#70 67

zano vi sia un punto di ottimo che non corrisponde alla copertura massima possibile, in relazione alle temperature più rigide. Chiaramente tutte queste valutazioni sono strettamente connesse alle caratteristiche prestazionali delle pompe di calore considerate.

Nel caso di Milano è stato sviluppato anche un calcolo con simulazione oraria dei fabbisogni energetici, utilizzando il metodo UNI EN ISO 52016; ciò che emerge è una più sensibile variabilità alla temperatura di cut-off, con la copertura della pompa di calore che passa dal 29% a 7 °C fino all’80% con la pompa di calore senza limitazioni di funzionamento. È evidente che questo tipo di simulazioni, se finalizzate alla valutazione dei fabbisogni energetici reali e dei curva climatica e alla temperatura massima di mandata

pertura del fabbisogno con la pompa

consumi, debbano essere realizzate con

della pompa di calore.

di calore, l’effetto in termini di riduzione

metodi orari e in regime reale, per via

Dall’analisi, per quanto non generalizzabile e riferita al

dell’indice di prestazione energetica, per

dei limiti intrinseci sia delle ipotesi di

caso specifico, si può notare (Tabella 7) come la copertura

quanto presente, è dell’ordine del 5%

calcolo nelle condizioni standard sia del

del fabbisogno con pompa di calore passi da un minimo

massimo. Ciò perché la maggior coper-

metodo UNI TS 11300-4 con particolare

del 40% fino a circa il 70% a Milano e Bolzano, mentre a

tura avviene nei BIN con temperatura

riferimento alla ripartizione dei carichi

Roma arriva anche al 78%. Se l’effetto dell’abbassamento

inferiore e quindi con COP più basso;

fra i diversi BIN.

della temperatura di cut-off è rilevante in termini di co-

interessante è osservare come a Bol-

Conclusioni Il Superbonus 110% ha rinnovato

BIBLIOGRAFIA

[1] D.M. 26 giugno 2015 Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici [2] D.M. 6 agosto 2020 Requisiti tecnici per l’accesso alle detrazioni fiscali per la riqualificazione energetica degli edifici – cd. Ecobonus.

[3] UNI, UNI/TS 11300-1:2014 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva e invernale, 2013 [4] UNI, UNI/TS 11300-2:2019 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale, per la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l’illuminazione in edifici non residenziali, 2019 [5] UNI, UNI/TS 11300-3:2010 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale, per la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l’illuminazione in edifici non residenziali, 2019 [6] UNI, UNI/TS 11300-4:2012 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria [7] UNI, UNI/TS 11300-5:2016 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 5: Calcolo dell’energia primaria e della quota di energia da fonti rinnovabili [8] Gestore dei Servizi Energetici, GSE, Regole Applicative del D.M. 16 febbraio 2016 [9] D.M. 16 febbraio 2016, aggiornamento della disciplina per l’incentivazione di interventi di piccole dimensioni per l’incremento dell’efficienza energetica e per la produzione di energia termica da fonti rinnovabili [10] UNI, UNI EN 52016:2018 Prestazione energetica degli edifici – Fabbisogni energetici per riscaldamento e raffrescamento, temperature interne e carichi termici sensibili e latenti – Parte 1: Procedure di calcolo

l’interesse verso la riqualificazione degli edifici condominiali; le caratteristiche e i limiti di questi edifici in relazione alla riqualificazione impiantistica, uniti all’esigenza di accedere all’incentivazione trova una soluzione tecnica molto interessante nei sistemi ibridi commerciali di maggiore potenza.

Anche in condizioni climatiche più rigide, come in zona climatica E, un sistema ibrido può garantire come unico intervento il salto di due classi energetiche, senza contare l’ulteriore miglioramento ottenibile utilizzando impianti fotovoltaici.



* Fabio Minchio, Studio 3F Engineering 68

#70

AiCARR informa

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a cura di Lucia Kern

Bilancio positivo per il 52º Convegno internazionale AiCARR

Idrogeno e fuel cells: è già in programma una nuova edizione del corso Ha sollevato grande interesse il nuovo corso di AiCARR Formazione dedicato a idrogeno e fuel cells: l’appuntamento in calendario l’8 novembre in diretta web ha fatto registrare il “tutto esaurito” e, date le numerose richieste di partecipazione che continuano a pervenire, è già in programma il 15 dicembre una nuova edizione di questa proposta di aggiornamento dedicata a progettisti e altri professionisti del settore.

L’interesse, espresso anche dalla Comunità Europea, su questa tecnologia è dovuto alla versatilità dell’idrogeno che, unitamente ad altre tecnologie, può offrire una valida soluzione al problema della riduzione di emissioni, utilizzato nel settore industriale e residenziale, in sostituzione ai combustibili fossili, per la produzione di energia e calore, puro o in miscela col gas naturale, sia attraverso processi elettrochimici con celle a combustibile sia come un carburante tradizionale, per ottenere una combustione a zero emissioni di CO2.

Anche se c’è ancora parecchia strada da compiere, la tecnologia dell’idrogeno e quella della sua più naturale applicazione, le celle a combustibile (fuel cells), si configurano tra le più promettenti tra le energie sostenibili.

“Si è concluso con successo il 52º Convegno internazionale AiCARR, con viva partecipazione in presenza (finalmente) e da remoto. L’entusiasmo e l’attiva collaborazione dei partecipanti hanno reso emozionante questa ripresa, che è stata una preziosa occasione per ricominciare, con cautela, a svolgere eventi associativi in presenza. L’ampiezza e la profondità delle interessanti presentazioni dal respiro internazionale da parte del mondo della ricerca, delle professioni e dell’industria, con le importantissime relazioni a invito, hanno dato

risalto a un evento che speriamo sia solo il primo di una lunga serie di incontri in presenza”. Così il Presidente di AiCARR Filippo Busato ha commentato le due giornate del Convegno internazionale AiCARR “HVAC e salute, comfort, ambiente”, organizzato il 3 e 4 settembre scorsi, online e live a Vicenza, per tracciare il punto sugli impianti HVAC nell’ottica di risparmio energetico, salubrità e comfort degli ambienti interni, partendo dall’attuale emergenza sanitaria per guardare al futuro e al dopo pandemia.

Estendere il Superbonus 110% oltre il 2023: il commento del Presidente Busato

Con la nota di aggiornamento al Def, approvata il 29 settembre dal Consiglio dei Ministri, la misura del Superbonus 110% è stata prorogata al 2023.

Ma AiCARR chiede già di guardare avanti e lavo-

rare per una proroga oltre tale data.

“Togliendo l’incentivazione – ha dichiarato il Presidente di AiCARR Filippo Busato in una nota inviata alla stampa - rischieremmo di fare un buco nell’ac-

BACS, EN 15232-1 e SRI: il nuovo corso “in pillole” È pensato per progettisti, Energy Manager, installatori elettrici e meccanici, tecnici di enti ispettivi pubblici o privati il nuovo corso “in pillole”, in programma in diretta web il 30 novembre, dedicato ai BACS - Building Automation & Control Systems. Tutti gli impianti, anche quelli apparentemente più semplici, necessitano di essere automatizzati per poter esprimere tutta la loro potenziale efficacia ed efficienza. Energia elettrica e termica sono legate da generatori che usano vettori energetici di diversa natura e di costo differente. L’avvento del prosumer comporta la creazione di sistemi che possono sfruttare adeguatamente l’energia rinnovabile quando è presente e magari, in certi momenti, sovrabbondante. L’inerzia dei carichi termici deve essere sfruttata per essere resa un vantaggio e non più un problema. Oggi è necessario addirittura preve-

AiCARR informa dere la destinazione d’uso degli ambienti, i quali devono poter essere regolati in maniera indipendente in termini di temperatura, umidità e qualità dell’aria. I consumi devono essere contabilizzati e mostrati agli utenti finali e agli occupanti per sensibilizzarli a un uso più razionale dei corpi scaldanti. Servono, quindi, dei bus di comunicazione che possano far circolare le informazioni sia all’interno dell’edificio che all’esterno.

I dati registrati e immagazzinati devono poter essere utilizzati per la manutenzione predittiva dell’impianto, per prevedere l’uso dei carichi e per comunicare con le diverse smart-grid sia elettriche che termiche.

Per poter fare tutto questo occorrono i BACS, che sono contenuti nella norma tecnica EN UNI 15232-1:2017 il cui aggiornamento è previsto a breve con la ISO 52120-1.

Il nuovo corso “in pillole” di AiCARR Formazione intende fare chiarezza sui contenuti della norma EN UNI 15232-1, richiamata anche dal D.M. 26/6/2015 “requisiti minimi” e da alcuni meccanismi incentivanti quali l’EcoBonus. Durante le ore di lezione sarà presentato anche l’indice di prontezza all’intelligenza dell’edificio, SRI, che dovrebbe entrare a far parte della normazione nazionale nel corso del 2022 con la nuova uscita della EBPD, e che si basa proprio sulla norma EN 15232-1.

Al via a gennaio una nuova edizione del Percorso sulla Sanità Già proposto con successo in precedenti edizioni, il Percorso dedicato al delicato tema della progettazione degli impianti meccanici in ambito ospedaliero, ormai noto come Percorso Sanità, ritorna dal 26 gennaio prossimo in diretta online con il modulo Fondamenti.

Il modulo affronterà i seguenti argomenti: Psicrometria e requisiti normativi e progettuali degli impianti di climatizzazione; Fondamenti su ventilazione e controllo della contaminazione; Fondamenti di impianti di riscaldamento e ventilazione (con esempi per le zone ordinarie delle strutture sanitarie); Fondamenti di impianti di climatizzazione (con esempi per le degenze ordinarie); Centrali termiche, generatori di calore, sicurezza; Centrali ed impianti idrici- Cenni al trattamento acqua; Macchine e fluidi frigorigeni - Centrali frigorifere.

Il Percorso Specialistico, che proseguirà come di consueto con il corso Base e con il modulo Specializzazione, è affidato a docenti fra i migliori esperti in materia e prevede Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali.

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qua e perdere un’occasione unica per riqualificare il patrimonio edilizio e far ripartire l’economia”.

Grazie al Superbonus, spiega Busato, l’Italia può fare un importante passo in avanti sul fronte dell’efficienza energetica. Oggi, infatti, “il nostro patrimonio edilizio è costituito da numerosi edifici costruiti prima degli anni ‘80, eretti, soprattutto, tra i ‘60 e i ‘70. Si tratta di abitazioni e condomini che non sono stati costruiti rifacendosi ai criteri di efficienza. Grazie al Superbonus 110% possiamo ridurre il consumo energetico, agendo nella fetta più grossa degli edifici che oggi consumano tanto, specialmente nelle periferie urbane”.

Per AiCARR, il Superbonus, che risponde ai prin-

cipi dell’economia circolare, può fare la differenza soprattutto nelle grandi città, come Roma, Milano, Torino. “Il bonus è anche l’occasione, per il nostro Paese, di mettere in moto un circolo virtuoso per il settore edilizio, che aumenta i valori di mercato e porta nuova ricchezza. La misura, dunque, non rappresenta solo un costo per lo Stato, ma si traduce in nuovi stimoli per la crescita economica. Il Superbonus - conclude il Presidente di AiCARR - è una grande occasione per contribuire alla decarbonizzazione, allentare il cappio delle fonti fossili esauribili e dirigerci verso un futuro più sostenibile, con le pompe di calore, le rinnovabili, l’efficienza energetica”.

Efficienza energetica e sicurezza dell’isolamento termico dell’involucro, il Convegno il 29 ottobre AiCARR organizza il 29 ottobre prossimo l’evento “Isolamento termico dell’involucro: criticità energetiche e problematiche di sicurezza antincendio”, proposto in modalità ibrida, in presenza presso il Campus Bovisa del Politecnico di Milano e in diretta online.

Il Convegno nasce dalla considerazione che il settore edilizio e impiantistico è in grande fermento con l’introduzione del Superbonus 110%, la misura di incentivazione introdotta dal Decreto Legge “Rilancio” del 19 maggio 2020. La misura punta infatti non solo a rendere più efficienti e più sicure le abitazioni, ma anche a ridare impulso al settore dell’edilizia che, al pari di tanti altri, ha subito pesanti perdite a causa della pandemia. Si progettano e si realizzano dunque interventi a ritmo serrato ma, tra le tante criticità che ci si trova ad affrontare, certamente assume un ruolo fondamentale quella della definizione delle tecniche da adottare per il miglioramento delle prestazioni termiche dell’involucro edilizio.

La coibentazione dei componenti opachi dell’involucro è oggetto di grande attenzione e di discussioni quotidiane nel dibattito fra tecnici, amministratori di condomini e committenti, alle prese con problematiche connesse a tipologia dei materiali, spessori, modalità di installazione, tempi di consegna e costi lievitati oltre misura. In tutto questo, però, alcuni aspetti rischiano passare in secondo piano. Il desiderio di conseguire il risultato del doppio salto di classe energetica a tutti i costi porta a sottovalutare aspetti tecnici fondamentali che incidono sul benessere all’interno degli edifici e sulla sicurezza degli occupanti.

A questo proposito, AiCARR ritiene opportuno offrire ai tecnici interessati un momento di confron-

to e di attenzione per aiutare a operare scelte corrette e consapevoli, affrontando con il supporto di relatori esperti il delicato argomento delle prestazioni dei materiali isolanti, sia in termini energetici sia della sicurezza, ed evidenziando i pericoli connessi a scelte frettolose e superficiali.

I relatori Dopo i saluti iniziali di Filippo Busato, Presidente AiCARR, Giovanni Lozza, Direttore Dipartimento di Energia, Politecnico di Milano, e Marco Cavriani, Direttore Regionale dei Vigili del Fuoco, Regione Lombardia, il Convegno vedrà gli interventi di: Luca Rollino, Libero Professionista, Alessandria; Angelo Lucchini, Dipartimento ABC, Politecnico di Milano; Marco Cavriani, Direttore Regionale dei Vigili del Fuoco, Regione Lombardia; Marco Di Felice, Libero Professionista, Componente del Gruppo di lavoro sicurezza e prevenzioni incendi del CNI. Membro titolare del Comitato Centrale Tecnico Scientifico /CCTS), presso il Ministero dell’Interno. L’evento sarà moderato da Gennaro Loperfido, Studio di Ingegneria Loperfido, Matera, Coordinatore Comitato Tecnico Sicurezza e Prevenzione Incendi.

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Delegati Territoriali, di nuovo insieme

Si è tenuta l’11 settembre, a Baselice, Benevento, la riunione dei Delegati Territoriali AiCARR, che sono finalmente tornati a incontrarsi di persona.

La riunione, ospitata a Palazzo Lembo, è stata organizzata con la collaborazione di Fernando Pettorossi, Socio ed ex Delegato Territoriale AiCARR, e ha visto la partecipazione del Presidente di AiCARR Filippo Busato, del Segretario Generale Luca A. Piterà, del Presidente della Commissione Delegati Territoriali Gennaro Loperfido, della Presidente della Commissione Comunicazione e Soci Mara Portoso, collegata da remoto, e dell’Osservatore per la Formazione Mariapia Colella. È intervenuto inoltre il Sindaco di Baselice, Lucio Ferella, che

ha portato i suoi saluti ai partecipanti.

La riunione dei Delegati Territoriali, da sempre un appuntamento indispensabile per tracciare il bilancio sulle attività svolte e delineare i programmi per il prossimo futuro, ha rappresentato quest’anno un importante momento di condivisione, dopo il lungo periodo di attività da remoto. A questo proposito, i lavori sono stati affiancati da iniziative collaterali e momenti conviviali, resi ancora più piacevoli dalla bella cornice di Baselice e del suo castello.

L’incontro ha infine permesso ai convenuti di ricordare il collega e amico Leone Martino, che è stato Delegato Territoriale per il Molise, nel corso di una funzione di commemorazione.

REHVA Clima 2022, online e in presenza Clima 2022, il 14° REHVA HVAC World Congress, si terrà dal 22 al 25 maggio 2022, in diretta web e in presenza a Rotterdam, con posti in numero limitato.

Da oggi al 2030, il mondo dell’HVAC cambierà radicalmente e le attuali esigenze in relazione agli impianti di climatizzazione muteranno completamente. Energia, Circolarità, Digitalizzazione e Salute & Comfort: questi temi avranno un impatto enorme, ma come evolveranno da qui al 2030?

Come si relazionano e si relazioneranno tra loro: si rafforzeranno o si ostacoleranno a vicenda? Quali modalità di formazione e apprendimento si rivelano necessari in questo panorama?

CLIMA 2022 risponderà a queste e altre doman-

de, con uno sguardo al 2030.

Per informazioni generali: clima2022.org

Il calendario del Percorso Sanità 26-27 gennaio e 3-4 febbraio - Fondamenti 21-22-28 febbraio e 1-2-7 marzo - Base 21-22-23-30-31 marzo e 1-4-5 aprile – Specializzazione

La regolamentazione degli impianti di riscaldamento ad acqua: chiarimenti su una normativa complessa Gli impianti di riscaldamento ad acqua con potenza termica al focolare superiore a 35 KW sono regolamentati da una normativa piuttosto complessa e le numerose novità emerse negli anni più recenti in relazione a questi impianti necessitano senz’altro di chiarimenti.

Il corso “La regolamentazione degli impianti di riscaldamento ad acqua: la Raccolta R INAIL, la direttiva PED, il D.M. 11/04/2011,l’applicativo CIVA”, in calendario in modalità FAD a gennaio, offre una panoramica completa su questo tema, rivolgendosi ai professionisti che operano negli Uffici Tecnici delle imprese di gestione e manutenzione di impianti termici, ai tecnici delle aziende ospedaliere e al personale di ASL e di altre istituzioni con compiti di vigilanza e controllo. Più in particolare, il corso fornisce le nozioni di base per l’accessoriamento degli impianti di riscaldamento al fine di prevenire lo scoppio, insegna la corretta compilazione della modulistica INAIL, illustra l’applicativo CIVA dell’INAIL, indica eventuali alternative al collaudo INAIL con la marcatura CE, mostra la compilazione delle richieste delle verifiche periodiche e fornisce risposta ai dubbi e alle incertezze causate dalle numerose novità degli ultimi anni.

Il calendario 24 e 25 gennaio

Tutte le informazioni relative ai corsi sono pubblicate sul sito www.aicarrformazione.org

ABBONATISU

Fascicolo

DOSSIER MONOGRAFICO

FOCUS TECNOLOGICO

#66

Progettazione e salute

Ventilazione e filtrazione

#67

Edifici scolastici

Antincendio ed evacuazione fumi Speciale ISH

#68

Strutture ricettive

Sistemi ibridi

#69

Qualità ambientale e comfort

BIM

#70

Retail

VRF

#71

Impiantistica terziario

Integrazione rinnovabili

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NZEB SARS-CoV-2

#63

#62

ANNO11 - GIUGNO 2020

ORIGINAL ARTICLES

ENERGY ANALYSIS BASED ON DYNAMIC SIMULATION OF INDUSTRIAL HEATING BY RADIANT MODULES WITH CONDENSING UNIT ANALISI ENERGETICA BASATA SULLA SIMULAZIONE DINAMICA DEL RISCALDAMENTO INDUSTRIALE MEDIANTE MODULI RADIANTI CON UNITA’ DI CONDENSAZIONE STUDIO NUMERICO PER L’EFFICIENTAMENTO DI UNA SERRA TRAMITE POMPA DI CALORE GEOTERMICA E UN SISTEMA DI DIFFUSIONE MEDIANTE CONDOTTE MICROFORATE NUMERICAL STUDY FOR THE EFFICIENCY OF A GREENHOUSE SYSTEM USING GEOTHERMAL HEAT PUMP AND AN AIR DIFFUSION SYSTEM WITH MICROFORATED DUCTS THEORETICAL AND ACTUAL ENERGY BEHAVIOUR OF A COST OPTIMAL BASED NEARLYZERO ENERGY BUILDING PRESTAZIONE ENERGETICA IDEALE E REALE DI UN EDIFICIO AD ENERGIA QUASI ZERO

INDUSTRIA SCUOLE E COVID-19

#64

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

NORMATIVA SUPERBONUS 110%: GLI INTERVENTI AMMISSIBILI CRITERI DI PROGETTAZIONE NZEB CASE STUDY UFFICIO, RIQUALIFICAZIONE AD ALTA EFFICIENZA SCUOLA IN CHIAVE NZEB CURIOSITÀ STORICHE DAVID BOYLE, L’INVENTORE DEL COMPRESSORE AD AMMONIACA

ANNO11 - SETTEMBRE 2020

Organo Ufficiale AiCARR

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

Edifici per la sanità COVID-19

#65

ISSN:2038-2723

ISSN:2038-2723

Organo Ufficiale AiCARR

Organo Ufficiale AiCARR

ISSN:2038-2723

NORMATIVA CLIMATIZZAZIONE E PREVENZIONE INCENDI SPECIALE SCUOLE AI TEMPI DEL COVID-19 LE SOLUZIONI PER GARANTIRE UNA BUONA QUALITÀ DELL’ARIA RECUPERO TERMICO NELL’INDUSTRIA EFFICIENTAMENTO ENERGETICO DI UN IMPIANTO DI TRATTAMENTO RIFIUTI MICROCOGENERAZIONE IN UN’AZIENDA AGRICOLA

Interventi trainanti Rinnovabili

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO11 - OTTOBRE-NOVEMBRE 2020

NORMATIVA SUPERBONUS 110%, IL DECRETO REQUISITI LOGICHE DI CONTROLLO PER OTTIMIZZARE I SISTEMI DI CLIMATIZZAZIONE CASE STUDY RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA DI UNA CENTRALE TERMO-FRIGORIFERA RISTRUTTURAZIONE AD ALTA EFFICIENZA DI UN EDIFICIO DI PREGIO ARTISTICO BEST PRACTICE CENTRALE DI CONDIZIONAMENTO OTTIMIZZATA SENZA IMPIEGO DI CAPITALE

ISSN:2038-2723

Organo Ufficiale AiCARR

Industria Scuole e COVID-19

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO11 - DICEMBRE 2020

NORMATIVA CONTROLLO DELLA CONTAMINAZIONE NEI BLOCCHI OPERATORI CEN/TC 156, REQUISITI UE PER LA VENTILAZIONE PER GLI OSPEDALI COME GESTIRE GLI IMPIANTI OSPEDALIERI IN PANDEMIA TAVOLA ROTONDA OSPEDALI, QUALE FUTURO POST-COVID? SALE OPERATORIE ISO5 E RICIRCOLO DELL’ARIA, CONFRONTO ENERGETICO BENESSERE ED EFFICIENZA ENERGETICA PER L’AMBULATORIO CANADESE

Tutti gli ARRETRATI li trovi su www.quine.it ORIGINAL ARTICLES

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PROBABILITÀ DI CONTAGIO A GRANDE DISTANZA PER VIA AEREA DA SARSCOV2 NELLE SCUOLE ITALIANE PROBABILITY OF AERIAL LONG-DISTANCE INFECTION FROM SARS-COV-2 IN ITALIAN SCHOOLS REMARKS ON THE AIR RECIRCULATION IN HVAC SYSTEMS DURING THE SARSCOV2 OUTBREAK: THE CASE OF ALLAIR DUCTED PLANTS APPROFONDIMENTI SUGLI IMPIANTI A TUTT’ARIA CON RICIRCOLO DURANTE LA PANDEMIA SARS-COV-2 ENERGY PERFORMANCE AND ECONOMIC VIABILITY OF ENHANCED HYBRID PCM THERMAL STORAGES USING ALUMINUM FOAMS FOR SOLAR HEATING AND COOLING PRESTAZIONI ENERGETICHE E FATTIBILITA’ ECONOMICA DEGLI ACCUMULI TERMICI PCM IBRIDI POTENZIATI CHE UTILIZZANO SCHIUME DI ALLUMINIO PER IL RISCALDAMENTO E IL RAFFREDDAMENTO SOLARE

THE USE OF GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS FOR CLIMATISATION IN HOT CLIMATES L’USO DI POMPE DI CALORE GEOTERMICHE PER LA CLIMATIZZAZIONE NEI CLIMI CALDI USE OF ENERGY PERFORMANCE CERTIFICATES DATA REPOSITORIES IN URBAN BUILDING ENERGY MODELS UTILIZZO DELLE BANCHE DATI DEGLI ATTESTATI DI PRESTAZIONE ENERGETICA NEI MODELLI ENERGETICI DEI PARCHI EDILIZI MITIGARE IL RISCHIO DI TRASMISSIONE AEREA DI SARS-COV2 NELLE AULE SCOLASTICHE MEDIANTE VENTILAZIONE NATURALE E IMPIANTI VMC MITIGATING THE AIRBONE RISK TRANSMISSION OF SARS-COV2 IN SCHOOL CLASSROOMS VIA NATURAL AND MECHANICAL VENTILATION

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SARS-COV-2

INTERVENTI TRAINANTI RINNOVABILI

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