AiCARR Journal #85 - Industria e terziario | Refrigerazione

NORMATIVA

D.LGS 102/2014 ED EFFICIENZA NELL’INDUSTRIA

IL NUOVO CODICE DEGLI APPALTI

PIANO TRANSIZIONE 5.0

RISCALDAMENTO INDUSTRIALE

IMPIANTO DI RISCALDAMENTO IBRIDO A NASTRI RADIANTI

RECUPERO TERMICO IN UNA CONCERIA

PREMIO TESI

CONTROLLO DI SISTEMI IBRIDI PER IL RISCALDAMENTO

DI EDIFICI BASATO SU PREVISIONE DEL CARICO TERMICO

CASI STUDIO

LA QUALITÀ DELL’ARIA IN AMBITO VITIVINICOLO

RECUPERO DI CALORE DI SCARTO INDUSTRIALE

PER UNA RETE DI TELERISCALDAMENTO

FOCUS

IoT E AI NELLA REFRIGERAZIONE

COPERTURA DEI CARICHI E RISPARMIO ENERGETICO

CON IMPIANTO INTEGRATO IN GDO

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Le migliori soluzioni Samsung uniscono comfort, connettività e facilità d’installazione per rendere unico ogni ambiente domestico o lavorativo.

Diffusione omogenea senza getti d’aria diretti

Gestione smart tramite app Alta efficienza energetica e prestazioni elevate SmartThings

Design circolare, massimo comfort. Il primo sistema di climatizzazione a 360°

Gli unici con migliaia di microfori e nessun getto d’aria diretto

Pompe di calore EHS, l’alternativa al riscaldamento tradizionale

Il sistema VRF di nuova generazione con intelligenza artificiale nativa

Periodico Organo ufficiale AiCARR n. 85 marzo-aprile 2024 www.aicarrjournal.org

EDITORS IN CHIEF

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Claudio Zilio (Italy)

HONORARY EDITOR

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ASSOCIATE EDITORS

Karel Kabele (Czech Republic)

Valentina Serra (Italy)

SCIENTIFIC COMMITTEE

Ciro Aprea (Italy)

William Bahnfleth (USA)

Marco Beccali (Italy)

Umberto Berardi (Italy)

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Busato Filippo (Italy)

Alberto Cavallini (Italy)

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Annunziata D’Orazio (Italy)

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Dimitri Kaliakatsos (Italy)

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Gian Luca Morini (Italy

Boris Palella (Italy)

Federico Pedranzini (Italy)

Fabio Polonara (Italy)

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Francesco Ruggiero (Italy)

Giovanni Semprini (Italy)

Jorn Toftum (Denmark)

Timothy Wentz (USA)

REDAZIONE

Giorgio Albonetti | Responsabile

Erika Seghetti | Coordinamento Editoriale

Francesca De Vecchi | redazione.aicarrjournal@quine.it

Hanno collaborato a questo numero | Davide Bacchetti, Marco Bizzarri, Ilaria Bottio, Filippo Busato, Pierantonio Carraro, Francesco Cerboni, Giovanni Cortella, Paola D’Agaro, Mirko Gallo, Lucia Kern, Michele Libralato, Giorgio Lupoi, Simone Mancin, Alfonso William Mauro, Silvia Minetto, Marco Noro, Martina Pasini, Luca Alberto Piterà, Francesco Ruggiero, Gabriele Toffoletti, Luca Zordan

MANAGEMENT BOARD

Giorgio Albonetti

Luca Alberto Piterà

Erika Seghetti

Claudio Zilio

EDITORIAL BOARD

Umberto Berardi

Filippo Busato

Marco Noro

Massimiliano Pierini

Luca Alberto Piterà

Giuseppe Romano

PUBBLICITÀ

Costantino Cialfi | Direttore Commerciale – c.cialfi@lswr.it – cell. 346 705086

Ilaria Tandoi | Ufficio traffico – i.tandoi@lswr.it

SERVIZIO ABBONAMENTI

abbonamenti.quine@lswr.it – tel. 02 864105

Abbonamento annuale (6 fascicoli): 55 €

PRODUZIONE

Antonio Iovene | Procurement Specialist – a.iovene@lswr.it – cell. 349 1811231

Grafica e Impaginazione: Marco Nigris

Stampa: Aziende Grafiche Printing srl – Peschiera Borromeo (MI)

EDITORE

Quine srl

Sede legale

Via Spadolini, 7 – 20141 Milano

www.quine.it – info@quine.it – tel. 02 864105

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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

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UTILIZZO DI CASCAMI DI CALORE E COMUNITÀ ENERGETICHE RINNOVABILI

L’utilizzo di cascami termici a diversi livelli di temperatura (per comodità lo chiamerò di seguito in modo generico, anche se non del tutto corretto, “recupero di calore”) è universalmente riconosciuto come un’opportunità virtuosa per un uso ottimale dell’energia, quale che sia la fonte, tradizionale o rinnovabile. Concentrando l’analisi ai recuperi termici in campo industriale, numerose fonti bibliografiche citano valori diversi in termini di energia termica recuperabile a diversi livelli di temperatura. A titolo puramente indicativo, le stime indicano che circa la metà dell’energia primaria consumata dall’industria a livello mondiale diventa calore non utilizzato.

A fronte della consolidata disponibilità di diverse tecnologie mature per un recupero efficiente del calore, il loro impiego in generale non è ancora sufficientemente diffuso, specie considerando i cascami di calore a più bassa temperatura, che comunque potrebbero essere “nobilitati” con l’uso di pompe di calore o in sistemi di teleriscaldamento.

Le possibili “barriere” che ostacolano la diffusione su larga scala di sistemi di recupero di calore vengono analizzate in letteratura in diversi scenari e diversi Paesi. In molti casi, gli studi scientifici si basano su interviste a coorti più o meno ampie di stakeholder. Mi limito a citare alcune tra le barriere individuate, in ordine casuale, senza alcun livello di priorità: mancanza di informazioni, mancanza di conoscenze tecnologiche, potenziali rischi tecnologici, elevati costi iniziali e di gestione e manutenzione,

mancanza di sostegno finanziario e mancanza di incentivi governativi, limitazioni di spazio per l’installazione, mancanza di infrastrutture disponibili, vincoli di produzione e rischio di interruzioni della produzione, restrizioni legate ai regolamenti e leggi in vigore.

Come noto, alla fine del 2023, la Commissione europea ha approvato il decreto italiano di incentivazione alla diffusione dell’autoconsumo di energia da fonti rinnovabili, che favorirà considerevolmente la creazione delle Comunità Energetiche Rinnovabili (CER) nel Paese. Questa approvazione, oltre a essere un’ottima notizia per la transizione alle rinnovabili in Italia, offre anche una potenziale “spinta” favorevole verso la diffusione dei sistemi di recupero termico. Il testo, rivolto tra gli altri anche alle piccole e medie imprese, autorizza la condivisione di rinnovabili con riferimento non solo all’energia elettrica, come nelle comunità energetiche costituite da cittadini, ma anche all’energia termica, che, come chiarito nel testo del decreto, può essere recuperata e prioritariamente autoconsumata in sito, a servizio dei processi aziendali, oppure immessa in un sistema di teleriscaldamento efficiente. Il recupero di calore è un’opzione fondamentale per aumentare l’efficienza energetica globale e rappresenta una scelta fondamentale per il miglioramento della flessibilità di sistemi articolati come le comunità energetiche. La diffusione della cultura del recupero termico a livello delle comunità energetiche rinnovabili potrebbe in prospettiva fungere da catalizzatore per accelerare l’abbattimento su larga scala di alcune delle barriere che ho citato sopra.

Claudio Zilio, Presidente AiCARR

The Royal League nella ventilazione , nei controlli e negli azionamenti

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NORMATIVA

Piano Transizione 5.0. Quali novità

Le imprese che abbracciano l’innovazione digitale, l’autoproduzione di energia rinnovabile e la formazione del personale possono ora godere di vantaggi fiscali attraverso un credito d’imposta: questo è quanto prevede il Decreto Legge n.9 del 2 marzo 2024 (Governo Italiano, 2024)

L.A. Piterà

EFFICIENZA ENERGETICA

Decreto Legislativo 102 e misure di efficienza energetica nell’industria

Il seminario AiCARR dello scorso 8 novembre “Interventi migliorativi per l’efficienza nell’industria: verso la scadenza del D.Lgs. 102/2014” è stata l’occasione per un’ampia rassegna delle principali misure di efficienza energetica e relativi obblighi derivanti dal recepimento delle Direttive europee e dalle prossime scadenze del Decreto Legislativo 102/2014. Qui ne viene presentato un approfondito resoconto

M. Pasini, L. A. Piterà

CASE STUDY TELERISCALDAMENTO

Transizione energetica: indispensabile utilizzare il calore di scarto altrimenti disperso Dall’esperienza di A2A Calore & Servizi, un caso studio sul recupero di calore di scarto da un sito produttivo industriale, da immettere in una rete di teleriscaldamento nella città di Brescia

D. Bacchetti, I. Bottio

RISCALDAMENTO INDUSTRIALE

32 Impianto di riscaldamento ibrido a nastri radianti per il riscaldamento industriale: quando e quanto conviene

L’articolo sintetizza i risultati dell’analisi energetica di una configurazione ibrida a nastri radianti in un ambiente industriale, analizzando gli effetti di diverse logiche di controllo, con e senza la presenza di un impianto fotovoltaico

M. Noro, S. Mancin, F. Busato, F. Cerboni

RECUPERO TERMICO

40 Recupero termico da fumi caldaia e compressori d’aria in una conceria È descritto un intervento di sostituzione di una caldaia a vapore in una conceria del distretto della Valle del Chiampo con un obiettivo finale di efficientamento energetico, grazie all’uso di tecnologie di produzione, impianti e/o macchinari più innovativi

M. Gallo, M. Noro

FOCUS

50 Utilizzo di Internet of Things e dell’Intelligenza Artificiale nella refrigerazione Panoramica dei numerosi vantaggi garantiti dall’applicazione dell’IoT e dell’IA alla catena del freddo, in termini di gestione e controllo dei processi, di mantenimento della qualità dei prodotti e di sostenibilità ambientale ed economica

A.W. Mauro, S. Minetto

FOCUS RECUPERO NELLA GDO

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Copertura dei carichi e risparmio energetico nei supermercati con impianto integrato di refrigerazione e di climatizzazione a CO2

Analisi dei risultati dell’applicazione, in un supermercato situato nel Nord Italia, di un modello sviluppato in TRNSYS, con lo scopo di verificare l’integrazione degli impianti di refrigerazione transcritici a CO 2, con integrate le funzioni di produzione di acqua calda sanitaria (ACS) e di raffrescamento e riscaldamento degli ambienti (HVAC), in funzione dei carichi termici

P. D’Agaro, M. Libralato, G. Toffoletti, G. Cortella

CASO STUDIO INDUSTRIALE

La qualità dell’aria in ambito vitivinicolo

L’articolo prende in esame il caso di un’applicazione HVAC nell’azienda vitivinicola “Vie di Romans” a Mariano del Friuli (GO), con integrazione di controllo di processo e di climatizzazione ambientale dei locali occupati e dedicati alle postazioni lavorative e all’accoglienza

F. Busato, P. Carraro, L. Zordan

PREMIO TESI AICARR

Controllo ottimale di sistemi ibridi per il riscaldamento di edifici basato sulla previsione del carico termico: valutazione di un modello autoregressivo e analisi energetica

La seguente tesi ha riguardato lo sviluppo di una strategia predittiva per il controllo ottimale degli impianti ibridi caldaia-pompa, basata su metodologie machine-learning

M. Bizzarri

NUOVO CODICE APPALTI

Il nuovo D.Lgs. 36/2023: efficienza e trasparenza nella gestione degli appalti pubblici

Secondo un’analisi di due associazioni di categoria – AiCARR e OICE –, il nuovo Codice degli appalti presenta ancora qualche criticità in termini di semplificazione, digitalizzazione, sostenibilità ambientale e programmazione

G. Lupoi, F. Ruggiero

Novità Prodotti

IN QUALSIASI DIREZIONE LO GIRI È IL BENCHMARK: SCOPRI RADIPAC

I requisiti per le applicazioni nella ventilazione e nel condizionamento dell’aria sono in costante aumento, soprattutto quando si tratta di efficienza energetica. Ciò è dovuto alle direttive sempre più severe, nonché alla crescente consapevolezza ambientale degli utenti e alla possibilità di risparmiare sui costi energetici. ebm-papst fornisce la risposta con RadiPac: non solo è potente, ma soprattutto è estremamente efficiente dal punto di vista energetico, silenzioso, compatto e intelligente. Semplicemente il benchmark, in qualsiasi direzione venga montato. ebm-papst sviluppa costantemente la gamma di prodotti RadiPac da molti anni, sia in termini di aerodinamica che di tecnologia dei motori EC. Le caratteristiche più sorprendenti sono la girante aerodinamicamente ottimizzata realizzata con plastica rinforzata con fibra di vetro ad alta resistenza e il motore GreenTech EC con elettronica ad alte prestazioni di nuova generazione, il quale ha aumentato significativamente le prestazioni rispetto al suo predecessore. Naturalmente, è possibile continuare a ottenere il RadiPac con la girante in metallo e in numerose varianti. Il nuovo RadiPac raggiunge portate d’aria fino a 20.000 m 3/h e pressioni superiori a 2.000 Pa. La nuova elettronica da 4 kW e 8 kW è dotata di un’interfaccia di controllo configurabile e di serie MODBUS RTU. www.ebmpapst.com/it/it

CONTROLLI PROGRAMMABILI PER HVAC

Danfoss presenta AlsmartTM, la nuova piattaforma universale di controlli programmabili per HVAC. Sistema modulare, unico per ecosistemi HVAC. Danfoss Climate Solutions ha raggiunto un importante traguardo ed è pronta a lanciare la nuova piattaforma universale di controlli programmabili AlsmartTM

in Europa. La piattaforma AlsmartTM, con al suo interno la nuova suite di programmazione, setup e monitoraggio AlsmartTM Design e AlsmartTM Service Tool, è stata appositamente sviluppata per il mercato HVAC e rappresenta il cuore pulsante di sistemi quali chiller, roof-top, pompe di calore. La sua elevata innovazione tecnologica consente una gestione ottimale delle applicazioni HVAC, garantendo al contempo i migliori risultati di efficienza energetica e il rispetto degli obiettivi di sostenibilità energetica e ambientale, previsti dalle nuove disposizioni normative.

La piattaforma, che gode di diversi brevetti, è costituita da controllori base, espansioni I/O, display e un set completo di strumenti software che coprono tutte le principali esigenze e soddisfano i linguaggi di programmazione standard più elevati nel mercato HVAC globale.

L’integrazione è la chiave del sistema: il controllore consente di stabilire connessioni sicure e opto-isolate con i dispositivi di campo e supporta l’integrazione con sistemi cloud e/o BMS attraverso vari protocolli, conformi agli standard di sicurezza informatica più recenti, come l’IEC 62443. Inoltre, sono disponibili una serie di librerie create e ottimizzate da Danfoss sfruttando la sua competenza termodinamica e testate nei suoi Centri di Sviluppo Applicativo globali.

www.alsmart.danfoss.com

REFRIGERATORI D’ACQUA E CONDIZIONATORI INDUSTRIALI

ACM è una società specializzata operativa da 20 anni nella progettazione, produzione e nella vendita di refrigeratori d’acqua e condizionatori industriali.

L’azienda dispone di una vasta gamma di configurazioni per le sue macchine, al fine di fornire ai clienti la massima personalizzazione: tutte le unità si adattano a una varietà di strutture impiantistiche che

coprono un ampio raggio di obiettivi e necessità.

La produzione offre una gamma che va da 20 a oltre 1.500 kW frigoriferi con varie tipologie di refrigerante (R32, R410A, R407C, R134a, R513A, R1234ze) e comprende:

• refrigeratori d’acqua condensati ad aria o ad acqua;

• pompe di calore reversibili;

• unità moto condensanti;

• unità moto evaporanti;

• gruppi frigoriferi combinati “free-cooling”;

• roof – top;

• unità polivalenti, per impianti “4 tubi”;

• Close Control Unit (condizionatori per centri tecnologici),

• unità termofrigorifere autonome (DUO).

Grazie all’esperienza ventennale nel settore del condizionamento industriale e civile, ACM Kälte Klima si distingue da sempre per la qualità dei prodotti e del servizio offerto.

La sua struttura produttiva di oltre 3.500 m 2 ad Arzergrande (VE) è supportata da un team tecnico e commerciale in grado di ideare e realizzare macchine frigorifere, standard e speciali, secondo le più svariate esigenze (temperature, dimensioni, etc.) dell’utenza.

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Refrigeratore acqua / acqua, gas refrigerante R513A, serie LCWU, resa frigorifera da 200 a 1550 kW.

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Novità Prodotti

MODERNE TECNOLOGIE DI COMPRESSIONE PER IDROCARBURI

Le applicazioni frigorifere basate su idrocarburi e in particolare sul propano possono richiedere l’impiego di diverse tecnologie di compressore a seconda della capacità frigorifera richiesta e delle condizioni operative. BITZER ha sviluppato tre tecnologie di compressione per idrocarburi per consentire ai progettisti di disporre sempre della tecnologia ottimale. I compressori alternativi della serie ECOLINE P, che si distinguono per la loro flessibilità d’impiego, possono essere utilizzati efficacemente in sistemi di raffreddamento di processo e nelle pompe di calore. I compressori scroll ORBIT PRO sono ideali nelle applicazioni comfort e in unità reversibili di piccola e media taglia. Per le grandi capacità del condizionamento e del raffreddamento di processo la scelta può orientarsi sui compressori a vite CSHP.

Ogni tecnologia di compressione è stata individualmente ottimizzata per l’impiego con idrocarburi (Propano R290): dalla meccanica della trasmissione al lubrificante, dal motore alle sezioni di deflusso. Scambiatori di calore a fascio tubiero

appositamente dimensionati per idrocarburi completano la proposta. www.bitzer.de/it/it/

MLP: LA NUOVA GAMMA DI UNITÀ FULL INVERTER CON REFRIGERANTE R290

La nuova gamma di pompe di calore full inverter MLP di Galletti si caratterizza per l’utilizzo del propano (R290): un refrigerante naturale dal bassissimo GWP (con un valore pari a 3) che rende la gamma MLP la scelta ideale per il raggiungimento del benessere termoigrometrico nel pieno rispetto dell’ambiente, contribuendo a ridurre l’impatto ambientale dei gas ad effetto serra e quindi il surriscaldamento del pianeta. Composta da 5 taglie e 7 modelli con potenze in raffrescamento che vanno da 6 a 16 kW la pompa di calore full inverter MLP di Galletti soddisfa a pieno il fabbisogno di riscaldamento, raffrescamento e di acqua calda sanitaria in edifici di tipo residenziale o light commercial. L’impiego del refrigerante R290, inoltre, consente l’utilizzo anche in condizioni molto rigide (diventando una reale alternativa alle classiche caldaie), superando senza alcun problema i classici limiti delle pompe di calore. MLP di Galletti garantisce, infatti, elevate prestazioni con ampi campi di lavoro raggiungendo temperature di produzione dell’acqua fino a 75 °C (con temperature esterne di –10 °C) o fino a 55 °C con temperature esterne di –25 °C. I punti di forza del prodotto

sono la presenza di ventilatori, compressori e pompe inverter che consentono di ridurre la potenza elettrica assorbita e garantire elevate efficienze stagionali, il tutto guidato da un’avanzata tecnologia in grado di gestire diversi componenti di impianto, tra cui i sistemi di back up, le valvole e le pompe di circolazione, al fine di garantire la massima efficienza di gestione. Il controller touch, infine, consente di estendere le numerose funzionalità base dell’elettronica a bordo macchina, permettendo livelli di programmazione avanzata come la possibilità di effettuare analisi energetiche o di impostare fasce orarie personalizzate. Tutti i modelli della gamma di pompe di calore full inverter MLP di Galletti accedono agli sgravi fiscali offerti dalla legislazione vigente. Come tutti i prodotti presenti a catalogo Galletti, le MLP sono certificate Eurovent.

BREVI NOTE TECNICHE SUL PRODOTTO

• Utilizzo del refrigerante naturale R290 a ridottissimo impatto ambientale, GWP pari a 3

• Pompa idraulica EC

• Ventilatore assiale EC

• Compressore twin-rotary azionato da motore elettrico EC

• Ampio campo di lavoro con produzione acqua calda fino a 75 °C

• Strategie avanzate di regolazione e gestione dell’impianto

• Opzione Smart Grid per la massimizzazione del risparmio energetico

• Elevati valori di efficienza stagionale

• Analisi energetiche

• Accesso alle detrazioni fiscali

• Certificazione Eurovent www.galletti.com

Novità Prodotti

SOLUZIONI A NOLEGGIO PER CONDIZIONAMENTO

ARIA E REFRIGERAZIONE DI PROCESSO

APERTURA DELLE NUOVE FILIALI IN NORD AMERICA

AERMEC annuncia l’apertura di due nuove filiali AERMEC USA con sede a NEW YORK e AERMEC CANADA con sede a Toronto. Entrambe controllate da AERMEC NORTH AMERICA.

Presente nel mercato nordamericano da oltre 20 anni, l’azienda compie un ulteriore importante passo nell’avvicinamento alla clientela statunitense e canadese, che ha dimostrato di apprezzare lo spirito innovativo, l’affidabilità e l’efficienza delle soluzioni AERMEC. Con l’inaugurazione delle nuove filiali l’azienda rafforza la sua presenza nei mercati internazionali e si pone l’obiettivo di consolidare il proprio posizionamento, portare nel mondo l’eccellenza della propria tecnologia e raggiungere il traguardo dei 70 milioni di fatturato nel prossimo triennio. global.aermec.com/it/

BRENTA RENT è una società che da 20 anni si occupa del noleggio di macchine per il condizionamento dell’aria e refrigerazione di processo.

I clienti Brenta Rent possono scegliere la soluzione ideale per le proprie esigenze tra un vasto parco macchine, che comprende gruppi frigoriferi industriali (chiller) con resa frigorifera che va dai 20 kW fino a 1 MgW, Roof-Top e unità di trattamento aria. La soluzione a noleggio è sempre più utilizzata sia per il condizionamento estivo o per il riscaldamento invernale, che per il raffreddamento di processo, sia in situazioni di emergenza, o normale gestione dell’attività aziendale e anche come scelta strategica. Le macchine della flotta a noleggio BRENTA RENT sono tutte progettate e costruite dalla consociata ACM KÄLTE KLIMA con caratteristiche tecniche secondo il nostro standard per il freddo a noleggio. Le unità fornite sono altresì dotate di tutti gli accessori necessari per un collegamento all’impianto in modo rapido e non invasivo (in particolare, per i chiller, connessioni idrauliche ad innesto rapido e tubazioni flessibili). La perfetta efficienza viene assicurata da un controllo continuo e accurato delle macchine, sulle quali viene effettuato un collaudo dinamico ogni volta che rientrano da un periodo di noleggio. Brenta Rent offre ai propri clienti la possibilità di prenotare in anticipo le unità per le stagioni successive. L’azienda, grazie alla consolidata esperienza ventennale, assicura inoltre massima qualità al proprio servizio grazie a una rete organizzata di esperti frigoristi, estesa su tutto il territorio nazionale ed estero anche con centri assistenza locali, che garantisce il corretto avviamento delle macchine e l’assistenza per tutto il periodo di noleggio, anche con il servizio di supervisione installato sulle macchine che permette di visualizzare eventuali allarmi in tempo reale. Le macchine della flotta noleggio sono anche disponibili per la vendita di seconda mano con adeguato periodo di garanzia. www.brentarent.it

Gruppo frigorifero modello BR 600 (con resa frigorifera circa 573 kW a temperature di lavoro 10°/5°) per un’azienda del settore lattiero – caseario in provincia di Bolzano.

SERIE PRM

POTENZA ED EFFICIENZA IN ARMONIA CON L’AMBIENTE

Aermec S.p.A. via Roma, 996 - 37040 Bevilacqua (VR)

T. +39 0442 633111 www.aermec.com

EFFETTO SERRA AL MINIMO CON IL REFRIGERANTE NATURALE R290

La Serie PRM rappresenta un salto qualitativo nella climatizzazione: una pompa di calore reversibile da 100 kW che garantisce prestazioni eccellenti tutto l’anno. Con il refrigerante naturale R290, vanta un impatto ambientale minimo, dimostrandosi una scelta responsabile

Dotata di collettori idronici e regolazioni avanzate, facilita il collegamento di più unità in parallelo, adattandosi a qualsiasi esigenza di impianto. I compressori scroll ottimizzati per R290 assicurano un’efficienza energetica senza precedenti, con produzione di acqua fino a 75°C. Sicurezza e controllo sono garantiti da valvole elettroniche, leak detector e doppie valvole di sicurezza di serie, per un funzionamento affidabile e di lunga durata

Novità Prodotti

ZAPILOT, IL VENTILATORE CHE MIGLIORA LA QUALITÀ DELL’ARIA IN CASA E PUNTA SUL RISPARMIO ENERGETICO

C’era una volta la pratica di aprire le finestre per arieggiare gli spazi abitativi, mentre oggi forse è meglio passare alla VMC. Che non è la panacea di tutti i mali ma, se dotata di ottimi filtri e di componenti ad alta tecnologia come ZApilot, migliora l’aria che respiriamo e limita i consumi energetici.

È sempre corretto il ricambio d’aria negli ambienti chiusi per diluire la concentrazione di umidità, CO 2, virus e batteri dell’aria viziata. Ma sta diventando sempre più importante respirare, a casa come a lavoro, aria di qualità priva di particelle microscopiche come allergeni, polveri sottili e altri gas nocivi. Certamente va fatto un distinguo per area geografica e va detto che tale necessità riguarda soprattutto quei cittadini che vivono in habitat ad alta densità residenziale/industriale e con scarsissima ventilazione naturale.

In queste zone, sia in città che nelle prime periferie, l’atmosfera è particolarmente inquinata e la pratica di aprire le finestre diventa un gesto paradossalmente da evitare.

Perché favorirebbe l’ingresso, come minimo, del particolato atmosferico (PM2.5 e PM10), notoriamente nocivo per la salute umana e spesso presente abbondantemente oltre i limiti stabiliti dall’OMS (vedere ultimo rapporto del 2023 dell’EEA, European Environment Agency, sui livelli ancora troppo elevati di inquinamento atmosferico in Europa).

Ecco il motivo del trend in continua crescita di soluzioni come la VMC (ventilazione meccanica controllata) e purificatori d’aria. Sono entrambe sensate perché ed efficaci per un buon ricambio d’aria senza eccessiva dispersione di calore.

A prescindere dalle diverse funzionalità dei due sistemi, in entrambe le soluzioni il lavoro più importante, ai fini della salute, lo compiono i filtri. Ma sono i ventilatori a distribuire l’aria attraverso i condotti dell’abitazione o nella singola stanza. Ed essendo un componente cruciale, che lavora 24/7, meglio puntare in alto.

Per le moderne VMC, come anche per i purificatori, ZIEHL-ABEGG propone ZApilot. Una piccola ventola che pilota l’aria pulita e la distribuisce omogeneamente in tutti gli ambienti. Non si vede, non si sente e soprattutto consuma poco perché è un concentrato di efficienza.

Ma in che cosa è abile questo pilota con tante ore di lavoro alle spalle? Semplice: gestisce sapientemente l’aria, dall’aspirazione fino alla mandata e ne ha il pieno controllo.

Se si dovessero assegnare quattro stelle a questo condensato tecnologico, la prima andrebbe sicuramente all’aerodinamica. Il modello costruttivo ZApilot comprende palette raddrizzatrici per la riduzione dei vortici d’aria e un di diffusore verticale integrato che convertono la pressione dinamica in pressione statica con un conseguente aumento dell’efficienza fino al 10% rispetto agli standard di mercato. Aumentare l’efficienza del processo di trasferimento dell’aria significa diminuire

lo sforzo energetico che serve per farlo. Ed è proprio lo speciale design di ZApilot ad incrementare la già notevole efficienza energetica offerta dal motore (seconda stella) di tipo ECblue brushless, a magneti permanenti, con livello di efficienza IE5 e controller integrato.

La regolazione del motore è già parametrizzata specificamente sul ventilatore ed essendo a commutazione elettronica è molto fine e consente di regolare le prestazioni con la massima efficienza in funzione della reale necessità di lavoro. Né più né meno. Questo è il vero significato di “efficienza energetica” che si concretizza in risparmio.

Terza e quarta stella vanno rispettivamente alla silenziosità e alla compattezza. La prima da attribuire ancora una volta all’esclusiva aerodinamica, che attenua le rumorose turbolenze, e la seconda perché ZApilot è un ventilatore super compatto e dalle minime dimensioni di ingombro.

Per una VMC fatta a regola d’arte c’è ZApilot, affidabile, durevole, efficiente e silenzioso. Adatto anche per purificatori d’aria e applicazioni che funzionano non-stop come il raffreddamento di apparecchiature elettroniche.

www.ziehl-abegg.com

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IL PRIMO CONVEGNO DIGITALE

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TUTTI I VANTAGGI DI UNA GAMMA COMPLETA PER LA VMC

La progettazione e l’installazione di un sistema VMC rivestono un ruolo fondamentale nella ricerca di un ambiente indoor confortevole e nell’ottimizzazione dei consumi energetici in un edificio. Progettisti termotecnici ed installatori svolgono dunque un compito di grande importanza ed è per questo che il punto di vista di questi professionisti è diventato una linea guida per lo sviluppo della gamma per la VMC di Valsir.

La soluzione integrata di Valsir include la macchina VMC Ariosa HV, dedicata alle applicazioni residenziali fino a 185 m2 di superficie e il sistema per la distribuzione dell’aria AriaSilent, che rende estremamente intuitiva l’installazione dell’impianto in qualsiasi scenario.

Comfort abitativo

Uno standard consolidato nell’edilizia contemporanea è l’elevato livello di comfort abitativo. Il recupero dell’energia operato dallo scambiatore di calore della VMC è un fattore chiave per la conservazione del “benessere termico” e la possibilità di controllare il flusso d’aria consente sia di ridurre gli sbalzi di temperatura, sia di tenere sotto controllo l’umidità, quindi di soggiornare in un ambiente ideale in ogni stagione.

Il costante rinnovo dell’aria elimina poi la presenza di inquinanti, a partire dall’anidride carbonica; grazie all’azione di filtraggio del sistema, l’aria viene inoltre ripulita anche da polveri, pollini e smog.

Efficienza energetica e risparmio

Il concetto di efficienza energetica è un pilastro della progettazione di qualsiasi impianto VMC. Il termotecnico deve considerare l’interazione tra flussi d’aria, isolamento termico e gestione dell’energia, per massimizzare i benefici anche in termini di risparmio (energetico e quindi economico).

L’utilizzo di tecnologie performanti come gli scambiatori di calore ad alta efficienza, presenti sia nella versione sensibile che in quella entalpica di Ariosa HV, consente infatti di recuperare e riutilizzare l’energia termica presente nell’aria di estrazione: da questo consegue il contenimento dei consumi e dei costi operativi.

Monitoraggio e controllo smart

Altro elemento determinante è la possibilità di controllare l’operatività del sistema in modalità “smart”. Ariosa HV dispone di 5 sonde di umidità e temperatura di serie, per un controllo preciso e puntuale delle condizioni ambientali.

I parametri di funzionamento sono sempre accessibili sia tramite pannello LCD integrato nell’unità, sia tramite app per dispositivi mobili.

Un esempio di installazione di Ariosa HV e del sistema AriaSilent per la distribuzione dell’aria

Semplicità di installazione

L’installatore è responsabile dell’applicazione pratica di tutti i vantaggi finora elencati. Un sistema progettato per facilitare l’installazione in qualsiasi contesto semplifica il lavoro dei professionisti, riduce i tempi di realizzazione e – naturalmente – i costi associati.

La modularità e la semplicità dei componenti facilitano l’integrazione dell’impianto in qualsiasi scenario: il sistema per la distribuzione dell’aria AriaSilent ha ridotto sensibilmente, rispetto ai prodotti concorrenti, il numero di articoli coinvolti, semplificando concretamente l’intervento dell’installatore.

Normative e sostenibilità

Progettisti e costruttori sanno bene che i sistemi VMC all’avanguardia non soltanto rispettano le prescrizioni normative, ma contribuiscono al conseguimento delle certificazioni ambientali ed energetiche, conferendo un valore aggiunto al patrimonio immobiliare. Il fattore della sostenibilità gioca un ruolo sempre più determinante nelle scelte progettuali ed il futuro del settore edilizio è fermamente orientato in questa direzione.

Da questo punto di vista, un approccio attento a tutti gli aspetti menzionati è essenziale per ottenere risultati ottimali. E la collaborazione sinergica tra progettisti e installatori è fondamentale per raggiungere standard sempre più elevati in termini di benessere, efficienza energetica e sostenibilità ambientale.

SISTEMIRADIANTI

Il comfort su misura!

I sistemi radianti rappresentano la tecnologia più sostenibile ed economicamente vantaggiosa per la climatizzazione interna, soprattutto se abbinati ad un impianto VMC.

Il sistema V-ERRE - la soluzione per il riscaldamento e il raffrescamento a pavimento di edifici residenziali e uffici - è ideale per ogni installazione, dai contesti tradizionali (sistemi con isolamento fino a 60 mm) a quelli moderni (sistemi a bassa inerzia, con spessori inferiori a 40 mm incluso il rivestimento).

Seguici su: www.valsir.it

Piano Transizione 5.0. Quali novità

Le imprese che abbracciano l’innovazione digitale, l’autoproduzione di energia rinnovabile e la formazione del personale possono ora godere di vantaggi fiscali attraverso un credito d’imposta: questo è quanto prevede il Decreto Legge n.9 del 2 marzo 2024 (Governo Italiano, 2024)

L.A. Piterà*

L’incentivo

L’incentivo è strettamente legato alla riduzione del consumo di energia finale o ai risparmi energetici nei processi risultanti dagli investimenti in attività digitali, che devono essere rispettivamente pari ad almeno il 3% e il 5%.

L’entità del credito d’imposta cresce con il miglioramento dell’efficienza energetica realizzabile con progetti che devono essere certificati da un valutatore indipendente, sia prima sia dopo la loro implementazione.

Questa misura si estende a un regime di crediti d’imposta per le spese sostenute tra il 1º gennaio 2025 e il 31 agosto 2026.

Per usufruire del credito, è prevista la compensazione presentando il modello F24 in un’unica rata. Qualora dovesse rimanere un importo non compensato entro il 31 dicembre 2025, sarà possibile effettuare la compensazione attraverso 5 rate annuali di pari importo.

L’investimento minimo per questa misura, che è tesa a contribuire agli obiettivi climatici, è pari a 4.032.000.000 di euro. Inoltre, è prevista l’allocazione

dell’1% del bilancio complessivo per sviluppare una piattaforma informatica dedicata alla gestione delle certificazioni, all’analisi dei dati e al monitoraggio delle attività.

Parallelamente, verrà ampliato il mandato di un comitato scientifico ad hoc per valutare l’efficacia degli investimenti del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza, il PNRR, e individuare possibili sinergie con altre fonti di finanzia-

mento dell’Unione europea entro il 31 agosto 2026.

I beneficiari

Qualsiasi azienda con domicilio in Italia, senza alcuna limitazione legata alla forma giuridica, al settore di appartenenza, alle dimensioni o al regime fiscale per la determinazione del reddito, ha la possibilità di beneficiare di questo incentivo.

I beni agevolabili

Il programma mira a incentivare gli investimenti in beni strumentali, sia materiali e cioè macchine utensili, robot e magazzini automatizzati, sia software tecnologicamente avanzati e interconnessi ai sistemi di fabbrica indicati nella legge di bilancio 2017 (Governo Italiano. 2017), che ha delineato il piano Industria 4.0, a condizione che siano impiegati in progetti di innovazione che comportino una riduzione dei consumi energetici della struttura produttiva o nei processi interessati dall’investimento, con le percentuali definite in precedenza.

L’ampliamento della platea dei beni agevolabili include quindi anche software o applicazioni per il monitoraggio dei consumi e dell’energia autoprodotta, nonché quelli che introducono meccanismi di efficienza energetica. Inoltre, se acquistati congiuntamente a questi, sono inclusi nel programma anche software per la gestione aziendale.

Il programma è finanziato con una dotazione di 6,3 miliardi di fondi europei REPowerEU, distribuita come di seguito:

• 3,78 miliardi di euro per l’efficienza energetica;

• 1,89 miliardi di euro per autoconsumo e autoproduzione di energia da fonti rinnovabili;

• 0,63 miliardi di euro per la formazione del personale.

Le Aliquote

Per investimenti fino a 2,5 milioni di euro, si applicheranno i seguenti crediti d’imposta differenziati per classi:

• 45% per la classe III, caratterizzata da risparmi di almeno il 10% per l’unità produttiva o il 15% per il processo;

• 40% per la classe II, caratterizzata da risparmi compresi tra 6% e 10% per l’unità produttiva e tra 10% e 15% per il processo.

• 35% per la classe I, caratterizzata da risparmi tra 3% e 6% per l’unità produttiva e tra 5% e 10% per il processo. Questa riduzione nella quantità di aiuto finanziario segue la logica di premiare maggiormente le piccole e medie imprese rispetto ai grandi gruppi, conforme all’incremento dell’investimento.

Nel caso degli investimenti compresi tra 2,5 e 10 milioni di euro e per quelli compresi tra 10 e 50 milioni di euro, il credito d’imposta si stabilisce per le classi di efficienza energetica. In particolare, nel primo caso si ha:

• classe III: al 25%;

• classe II: al 20%;

• classe I: al 15%.

Mentre nel secondo si ha:

• classe III: al 15%;

• classe II: al 10%;

• classe I: al 5%

Per gli investimenti effettuati in leasing, si tiene conto del costo sostenuto dal locatore per l’acquisto dei beni. In aggiunta, qualora il bene strumentale venga utilizzato attraverso soluzioni di cloud computing, evitando il più possibile l’uso di risorse locali dedicate, sono agevolabili i costi associati all’uso di questo servizio, limitatamente alle quote imputabili.

Il risparmio energetico

Il decreto espone la metodologia di calcolo per valutare il risparmio energetico, che sarà basata sul confronto con i consumi dell’anno precedente all’inizio degli investimenti, considerando le variazioni dei volumi produttivi e i fattori esterni condizionanti. Per le imprese appena costituite, il calcolo si baserà sui consumi medi annuali in riferimento a uno “scenario controfattuale”, che sarà delineato tramite uno dei due decreti attuativi previsti.

Le fonti energetiche rinnovabili

Tra i progetti di innovazione che rispettano i requisiti precedentemente menzionati e superano un importo di 40.000 euro, possono essere agevolati anche gli investimenti in impianti per l’autoproduzione di energia rinnovabile destinata all’autoconsumo, escludendo però le biomasse.

Nel caso dei pannelli fotovoltaici, sono ammessi solo quelli registrati nell’elenco dell’ENEA, prodotti nell’Unione europea e classificati secondo tre livelli di alta efficienza. In particolare, i moduli delle due classi con un’efficienza a livello di cella più elevata beneficiano di un super-incentivo, concorrendo al calcolo del credito d’imposta rispettivamente al 120% e 140%, con la possibilità di beneficiare di tali incentivi per i prodotti fabbricati in Italia, come quelli della gigafactory Enel di Catania, secondo quanto stabilito dal governo.

Gli adempimenti

Per accedere al contributo, le aziende sono tenute a presentare due comunicazioni al Ministero delle Imprese e del Made in Italy, il MIMIT, una prima e una dopo il completamento degli investimenti, cui devono corrispondere due certificazioni di un valutatore indipendente: una preventiva, riguardante la prevista riduzione dei consumi energetici e una successiva, attestante l’effettiva implementazione degli investimenti. Per le PMI, le spese sostenute per ottenere tali certificazioni verranno riconosciute come aumento del credito d’imposta fino a 10.000 euro. Nel frattempo, il MIMIT dovrà implementare una piattaforma informatica destinata sia alla gestione delle certificazioni sia al monitoraggio delle performance della misura. In linea con quanto già previsto per Industria 4.0, l’effettivo sostegno finanziario per le spese ammissibili deve essere ulteriormente certificato da un soggetto incaricato o abilitato alla revisione legale dei conti. Per le imprese

non soggette per legge alla revisione contabile, le spese sostenute per questa certificazione possono incrementare il credito d’imposta fino a 5.000 euro.

Le modalità di fruizione

Le riserve espresse dalla Ragioneria dello Stato relative ai tempi di completamento del PNRR hanno condotto, in extremis, a una revisione delle modalità di utilizzo dei crediti d’imposta che ha portato all’implementazione di un meccanismo più rigoroso. La compensazione avviene mediante la presentazione del modello F24 in un’unica rata, obbligatoriamente entro il 31 dicembre 2025. L’eventuale eccedenza non compensata entro tale data può essere riportata in avanti ma distribuita in cinque rate annuali di pari importo. Complessivamente, l’importo utilizzato per la compensazione non deve superare la somma concessa dal MIMIT.

A fini di verifica, l’Agenzia delle Entrate riceve dall’Ente, prima ancora della comunicazione ai beneficiari, l’elenco delle imprese autorizzate a beneficiare dell’agevolazione e l’importo del credito concesso, reso disponibile dopo dieci giorni. Il credito d’imposta non è cedibile o trasferibile nemmeno all’interno del consorzio fiscale. Inoltre, l’importo è ridotto in proporzione nel caso in cui i beni agevolati siano ceduti a terzi, destinati a scopi estranei all’attività d’impresa, o assegnati a stabilimenti diversi da quelli che hanno originariamente ottenuto l’agevolazione, o in caso di mancato esercizio dell’opzione di riscatto in situazioni di leasing.

Esclusioni

Il “beneficio” non è applicabile per investimenti in vari settori considerati incompatibili con il principio dell’Unione europea DNSH-Do Not Significant Harm, non arrecare danni significativi all’ambiente, soprattutto nelle attività direttamente legate ai combustibili fossili. Vengono esclusi anche gli investimenti in beni soggetti a concessione con regolamentazione tariffaria nei campi dell’energia, dell’acqua, dei trasporti, delle infrastrutture, delle poste, delle telecomunicazioni, della depurazione delle acque e della gestione e smaltimento dei rifiuti.

La formazione

Le spese di istruzione concernenti le tecnologie cruciali per la transizione digitale ed energetica possono anch’esse godere di agevolazioni, ma sono limitate al 10% dell’am-

ROAD MAP

Entro marzo 2024 sarà avviato il processo di definizione delle disposizioni legislative che chiariranno l’entrata in vigore della legge relativa al Piano Transizione 5.0. Queste disposizioni stabiliranno i criteri fiscali per i potenziali beneficiari, definendo anche i requisiti di ammissibilità, inclusi i parametri minimi di risparmio energetico e la soglia massima di spesa associata alla misura.

Entro giugno 2026, verrà avviato il processo di erogazione delle risorse del Recovery and Resilience Facility, RRF, con la notifica di tutti i fondi destinati a questo specifico investimento. Il raggiungimento soddisfacente di tale obiettivo dipende anche dalla pubblicazione del rapporto di valutazione degli investimenti del RRF, sotto la responsabilità del MIMIT.

montare complessivo degli investimenti, considerando sia i beni strumentali digitali sia quelli per l’autoconsumo di energia rinnovabile e comunque fino a un massimo di 300.000 euro. Tuttavia, è obbligatorio che le imprese si rivolgano a formatori esterni.

I prossimi passi

Sono attesi due provvedimenti attuativi. Il principale dovrà essere adottato dal MIMIT entro 30 giorni dalla promulgazione del decreto e si concentrerà su sei aspetti fondamentali: il contenuto e le modalità di trasmissione delle comunicazioni e delle certificazioni, i criteri per determinare il risparmio energetico conseguito, le procedure per la concessione e l’utilizzo del credito d’imposta, nonché per il controllo e il recupero, se necessario, i metodi per garantire il rispetto del limite di spesa (3,15 miliardi per il 2024 e altrettanti per il 2025), i requisiti per i certificatori, le eccezioni relative agli investimenti non agevolabili, le moda-

lità per assicurare che almeno 4 miliardi contribuiscano agli obiettivi in materia di cambiamenti climatici, come stabilito dal Recovery Plan. Il secondo decreto attuativo, per il quale non è indicata una data limite di emanazione, stabilirà i requisiti dei formatori a cui le imprese potranno fare ricorso per le spese di formazione agevolabili.

Il piano Transizione 5.0 non elimina i crediti di imposta di Transizione 4.0, che rimangono validi per coloro che effettuano investimenti in digitalizzazione senza conseguire un risparmio energetico predefinito. Tuttavia, per gli stessi costi ammissibili, le due agevolazioni non possono essere cumulabili. Inoltre, i crediti d’imposta 5.0 non possono essere accumulati con altre agevolazioni finanziate da fondi europei e con il credito d’imposta per gli investimenti nella Zona Economica Speciale unica del Mezzogiorno.n

* Luca A. Piterà, Segretario Tecnico di AiCARR

BIBLIOGRAFIA

∙ Governo Italiano. 2017. Bilancio di previsione dello Stato per l’anno finanziario 2017 e bilancio pluriennale per il triennio 2017-2019. Legge 11 dicembre 2016, n. 232.

∙ Governo Italiano. 2024. Ulteriori disposizioni urgenti per l’attuazione del Piano nazionale di ripresa e resilienza (PNRR). Decreto Legge 2 marzo 2024, n. 19.

NUOVE FRONTIERE NELLA TECNOLOGIA DEI COMPRESSORI PER IL RAFFREDDAMENTO DEI DATA CENTER E I SISTEMI HVAC

Nel dinamico contesto del raffreddamento dei data center e dei sistemi HVAC, la tecnologia dei compressori sta ridefinendo gli standard di efficienza e affidabilità. Le più recenti innovazioni Danfoss nella tecnologia dei compressori, in applicazioni quali il raffreddamento dei data center, il riscaldamento degli edifici residenziali, commerciali e industriali, mettono in luce il costante impegno dell’azienda alla ricerca di soluzioni innovative che aumentano l’efficienza energetica e la sostenibilità ambientale

Compressori Danfoss

Turbocor®: leader indiscussi nel raffreddamento

dei Data Center

I compressori Turbocor® rappresentano la svolta nel settore del raffreddamento dei data center, offrendo un’efficienza e un’affidabilità senza precedenti. La tecnologia dei cuscinetti magnetici oil-free riduce al minimo gli attriti e le perdite di energia, offrendo una maggiore efficienza e una prolungata vita utile del compressore. Questi compressori eccellono nel funzionamento con basso rapporto di compressione, riducendo drasticamente la necessità di economizzatori tradizionali (free cooling) semplificando il sistema, migliorandone al contempo l’affidabilità.

L’introduzione del compressore TGS380

evidenzia ulteriormente i progressi raggiunti nella tecnologia di raffreddamento dei data center. Il compressore è stato progettato per garantire efficienza elevata, anche in condizioni ambientali difficili, offrendo prestazioni e affidabilità superiori, confermando la tecnologia Turbocor® come la scelta ideale per il raffreddamento dei data center.

La collaborazione tra Google e Danfoss sottolinea inoltre l’efficacia dei compressori Turbocor® nell’infrastruttura dei data center su vasta scala, riaffermando ulteriormente la loro elevata efficienza energetica e affidabilità.

Efficienza e sostenibilità in ambito HVAC

In risposta alla crescente domanda di soluzioni di riscaldamento ad alta efficienza energetica, anche l’industria HVAC sta assistendo all’evoluzione della tecnologia dei compressori e dei refrigeranti. In Europa e in Nord America, si osserva un evidente spostamento verso refrigeranti ecosostenibili nelle pompe di calore idroniche e nei chiller.

Inoltre, i compressori Turbocor® ad alto rapporto di compressione per applicazioni di pompe di calore acqua-acqua sono in grado di funzionare a temperature elevate, fino a 65 °C.

Le pompe di calore ad alta temperatura in applicazioni industriali o di processo stanno guadagnando terreno a livello globale. Per rispondere a questa esigenza, Danfoss presenta i compressori BOCK® per CO2 e i compressori scroll PSG qualificati per HFO, progettati per erogare acqua calda a temperature fi no a 100 °C, ampliando le applicazioni di pompe di calore ad alta temperatura. I compressori BOCK® HGX56 CO2 T a 6 cilindri consentono una maggiore diffusione e una rapida applicazione di pompe di calore a CO2 di grandi dimensioni e sistemi di refrigerazione industriale con capacità di raffreddamento MT di 135 kW e riscaldamento di 360 kW.

La vasta gamma di compressori Danfoss per R290 risponde a questa esigenza, offrendo molteplici soluzioni per applicazioni di pompe di calore e chiller: VRN (compressore rotativo a velocità variabile da 2 a 10T), VZN (compressore scroll a velocità variabile da 11 a 23T), DSN Medium (compressore scroll a velocità fissa da 10 a 15T), e DSN Large (compressore scroll a velocità fissa da 20 a 45T).

La crescente richiesta da parte dell’industria di capacità di riscaldamento più elevate viene soddisfata dalla tecnologia a vite. Grazie alla collaborazione con Palladio Compressors, Danfoss dispone oggi di diverse soluzioni, ottimizzate per una vasta gamma di temperature, sia per refrigeranti sintetici che naturali. I modelli Palladio K2 sono adatti per applicazioni fino a una temperatura di condensazione di 85 °C (R134a, R1234ze). I modelli K4 sono ottimizzati per applicazioni fino a una temperatura di condensazione di 100 °C (R1233zd, R245fa, Isobutano). Una nuova gamma K5 è in fase di progettazione e raggiungerà temperature di condensazione fino a 130 °C.

Infine, l’utlima innovazione sui compressori Turbocor® è l’opzione Active Cooling, che amplia ulteriormente il campo di applicazione della tecnologia centrifuga con temperature di evaporazione fino a 40 °C e temperature di condensazione fino a 81.5 °C. Ciò consente il funzionamento in condizioni ambientali estreme e temperature elevate.

Per saperne di più visita:

Decreto Legislativo 102 e misure di efficienza energetica nell’industria

Il seminario AiCARR dello scorso 8 novembre “Interventi migliorativi per l’efficienza nell’industria: verso la scadenza del D.Lgs. 102/2014” è stata l’occasione per un’ampia rassegna delle principali misure di efficienza energetica e relativi obblighi derivanti dal recepimento delle Direttive europee e dalle prossime scadenze del Decreto Legislativo 102/2014. Qui ne viene presentato un approfondito resoconto

M. Pasini, L. A. Piterà*

Il Seminario organizzato da AiCARR l’8 novembre scorso dal titolo “Interventi migliorativi per l’efficienza nell’industria: verso la scadenza del D.Lgs. 102/2014” ha fornito una panoramica dettagliata e

(Governo Italiano. 2014), di attuazione della Direttiva Europea 2012/27/UE sull’efficienza energetica (Unione Europea. 2012). Un’agenda ricca di esperti ha approfondita sulle misure di efficienza energetica nell’industria, concentrandosi sul recupero termico alla luce delle scadenze previste dal D.Lgs. 102

illustrato gli obblighi imposti dalla revisione della direttiva EEDIII pubblicata lo scorso 20 settembre (Unione Europea, 2023a), non mancando di evidenziare le opportunità da non perdere, in particolare nel settore industriale, sostanziando le tesi presentate sulla base dei risultati positivi ottenuti nei casi applicativi proposti (Box 1 e Box 2).

Nuova EED: un ulteriore passo verso la Decarbonizzazione

Con l’emanazione del pacchetto “Fit for 55”, che ha fissato l’obiettivo di ridurre del 55% le emissioni nette di gas a effetto serra entro il 2030 rispetto ai valori del 1990, sono stati iniziati i lavori di revisione delle direttive interessate al fine di conseguire gli obiettivi previsti, come mostrato in Figura 1. Le direttive di maggiore interesse sono essenzialmente tre (scaricabili dai soci AiCARR dal sito AiCARR, attraverso il QR-CODE in Figura 2): quella sull’efficienza energetica (Unione Europea. 2023a), la cui revisione è stata pubblicata a settembre 2023 (EEDIII), quella sulle fonti rinnovabili (Unione Europea. 2023b), la cui revisione è stata pubblicata a ottobre 2023 (REDIII) e quella sulla prestazione degli edifici (EPBD IV o conosciuta anche come direttiva “Case Green”) la cui bozza di accordo di revisione è stata approvata dalla Commissione ITRE (Industria,

Ricerca, Telecomunicazione ed Energia) del Parlamento europeo lo scorso 15 gennaio (Unione Europea. 2023c).

Questo pacchetto di direttive ribadisce il concetto iniziale di “Energy Efficiency First”, un principio che richiede di tenere in considerazione tutte le misure dell’efficienza energetica, a costo efficace, nella formazione delle politiche energetiche e nelle decisioni di investimento pertinenti, garantendo che venga prodotta solo l’energia effettivamente necessaria, evitando investimenti su assi inutilizzati e riducendo o gestendo la domanda di energia in modo efficace dal punto di vista dei costi.

Questo percorso, partito anni fa, continua ad avere obiettivi sempre più sfidanti, infatti la nuova EEDIII, che dovrà essere recepita nella nostra legislazione entro ottobre 2025 (ma che potrebbe produrre i suoi effetti anche prima, all’in-

terno del PNIEC), fissa un nuovo obiettivo di riduzione del consumo di energia finale a livello europeo dell’11,7% rispetto alle previsioni di consumo energetico per il 2030 (elaborate nel 2020). I Paesi dell’UE devono dunque garantire risparmi energetici cumulativi annuali medi negli usi finali per l’intero periodo d’obbligo di almeno l’1,3% nel 2024-2025, l’1,5% nel 2026-2027 e l’1,9% nel 2028-2030 (escludendo trasporti pubblici e forze armate).

Confrontando quanto fatto fino a ora, ovvero l’attuale obiettivo e il nuovo obiettivo, vediamo che abbiamo conseguito come media europea una riduzione del 29% e passiamo da una richiesta di riduzione dei consumi, sia primari sia finali del 32,5% (fissato nel 2018 con il pacchetto energia pulita per tutti gli europei) a una richiesta di risparmio del 40,5% per il consumo di energia primaria e del 38% per il consumo finale (comma 28 dell’introduzione della Direttiva (EU) 2023/1791). Questo si traduce quindi in una riduzione al 2030 del consumo interno lordo di energia, a esclusione degli usi non energetici, che dovranno avere valore massimo pari a 993 Mtep per il consumo di energia primaria, mentre per tutta l’energia fornita per l’industria, i trasporti, le famiglie, i servizi e l’agricoltura, con esclusione delle forniture al settore della trasforma-

FIGURA 2 QR-CODE per scaricare le direttive in riferimento alla riduzione del 55% delle emissioni nette di gas a effetto serra entro il 2030

FIGURA 1 Quadro di riferimento europeo e relativi recepimenti italiani

zione dell’energia e alle industrie energetiche stesse, un obiettivo pari a 763 Mtep per il consumo di energia finale.

Questi obiettivi vengono poi attuati, con un margine di imprecisione del 2,5%, dagli Stati membri, a seconda delle proprie caratteristiche e possibilità, attraverso i piani nazionali integrati energia e clima (PNIEC), che dovranno essere pubblicati entro fine 2024 e inviati alla commissione che controllerà siano in linea con l’obiettivo dell’11,7%; se così non fosse sarà chiesto di apportare opportune modifiche utilizzando i meccanismi di correzione previsti. Gli Stati membri possono includere nel calcolo del risparmio ottenuto, misure politiche già adottate nell’EPBD, come quelle legate al sistema di scambio di quote di emissione dell’UE (per impianti e trasporti) e misure di emergenza energetica.

Sempre in materia di edilizia, le nuove disposizioni introducono l’obbligo, per i singoli Stati, di ristrutturare ogni anno almeno il 3% della superficie totale degli immobili di proprietà di enti pubblici (anche qui la Pubblica Amministrazione ha un ruolo importante e di apripista). Altro tema molto importante è uno spostamento dell’attenzione sul settore delle piccole e medie imprese (PMI) alle quali saranno estesi obblighi, per esempio sulle diagnosi energetiche (in Italia questi nuovi obblighi saranno trasposti all’interno della revisione del D.Lgs. 102). Le imprese con un consumo annuo medio di energia superiore a 85 TJ dovranno adottare un sistema di gestione dell’energia entro l’11 ottobre 2027. Le imprese con un consumo annuo medio di energia superiore a 10 TJ e che non hanno un sistema di gestione dell’energia dovranno effettuare diagnosi energetiche indipendenti ed economicamente sostenibili da esperti qualificati o accreditati (come EGE e ESCo in Italia) o da autorità indipendenti entro l’11 ottobre 2026 e periodicamente ogni quattro anni. Le diagnosi energetiche devono essere conformi alle normative europee o internazionali pertinenti e rispettare i requisiti della direttiva.

PROGRAMMA EVENTO

• Saluti di apertura e inizio lavori: Claudio Zilio, Presidente AiCARR

• Moderatore: Fabio Minchio, Tesoriere AiCARR

• Nuova EED: un ulteriore passo verso la Decarbonizzazione – Luca A. Piterà, Segretario Tecnico AiCARR

• L’Art. 8 D.Lgs. 102/2014: la diagnosi energetica obbligatoria e le novità per la scadenza 2023 –Marcello Salvio, ENEA Casaccia, Roma

• Tecnologie impiantistiche per il recupero termico nell’industria – Fabio Minchio, Tesoriere AiCARR

• Recupero termico da fumi caldaia e compressori d’aria in una conceria – Mirko Gallo, Libero Professionista, Vicenza

• Calore di scarto in reti di teleriscaldamento – Davide Bacchetti, AIRU, Milano

• Verso la Decarbonizzazione: efficienza energetica dei cogeneratori a gas – esempi pratici – Andrea Pivatello, Innio Jenbacher, Dossobuono, Villafranca di Verona

• Sistemi di recupero di cascami termici industriali per la produzione di energia elettrica – Marianna

Benetti, Veil Energy srl SB, Bolzano

Si è ricordato che è in attesa di pubblicazione la revisione della UNI CEI 11339 (UNI. 2023) (pubblicata successivamente, il 30 novembre 2023), recante la regolamentazione della figura dell’Esperto in Gestione dell’Energia, che adesso ingloba anche le caratteristiche che devono avere gli auditor energetici ai fini della UNI CEI EN 16247 parte 5 (UNI. 2015), andando a sistemare l’interazione tra una figura che a livello europeo è riconosciuta e che a oggi non è presente in Italia e l’esperto in gestione dell’energia BOX

che è presente solo a livello italiano con competenze più estese rispetto a quelle previste dalla UNI CEI EN 16247 parte 5. Infine, il CEN sta sviluppando una norma europea specifica sulle diagnosi energetiche, che possono essere indipendenti o integrate in un sistema di gestione ambientale più ampio o in un contratto di prestazione energetica (EPC).

Un altro aspetto importante della direttiva è la nuova definizione di teleriscaldamento/teleraffreddamento efficiente, che può seguire due opzioni. La prima opzione fissa delle scadenze temporali sul mix di fonti energetiche fino ad arrivare dal 1º gennaio 2050 a un sistema che usi esclusivamente energia rinnovabile, calore di scarto o una combinazione dei due. La seconda opzione invece richiede di definire, a livello di ogni Stato membro, dei valori massimi di emissione di gas clima alteranti, che dovranno essere via via più bassi, ponendo un approccio di tipo prestazionale, fino a raggiungere emissioni pari a zero grammi di gas climalte -

ranti su kilowattora dal 1º gennaio 2050. Altra novità introdotta è l’obbligo per i data center, in caso di potenza installata maggiore o uguale a 500 kW, di rendere pubbliche, da parte dei titolari o gestori, le proprie informazioni relative ai dati di consumo energetico, alla potenza totale, all’impostazione della temperatura e all’uso di calore residuo, acqua ed energia rinnovabile. Gli Stati membri dovranno quindi, entro maggio 2024, imporre questi requisiti, modificarli e confermarli ogni anno, prevedendo inoltre un database centrale per raccogliere queste informazioni.

Ultima novità, non meno importante, riguarda la contabilizzazione del calore, che segue il criterio dell’utente al centro delle politiche energetiche e che evidenzia come l’utente, per poter applicare a sua volta una propria politica energetica, deve per prima cosa avere coscienza dei propri consumi, principio cardine anche della diagnosi energetica. Solo iniziando con una presa di coscienza della propria

SALUTI DEL PRESIDENTE CLAUDIO ZILIO

AiCARR sta compiendo progressi significativi sia nella formazione, con un percorso analitico sull’efficienza energetica industriale, sia nell’organizzazione di iniziative a livello associativo. Il Presidente ha fatto il punto sui passi compiuti e sulle sfide future per raggiungere l’obiettivo di emissioni zero di CO2 entro il 2050.

Viene evidenziata l’importanza dell’obiettivo di ridurre le emissioni industriali da 9 a 7 gigatonnellate in 7 anni, sottolineando il trend positivo del consumo di energia in Italia, passato da 130 tep nel 2003 a 85 tep nel 2019. Tuttavia, vie è ancora spazio per migliorare. Il seminario si concentrerà sul tema del recupero del calore disperso dall’industria, stimato in 20 - 25 TWh/a con temperature superiori a 100 °C secondo uno studio del 2018. Tale argomento sarà approfondito prossimamente in un evento dedicato che AiCARR intende realizzare sull’utilizzo di pompe di calore nel settore industriale.

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intensità energetica si è in condizione di attuare un processo virtuoso di opportunità di risparmio energetico. L’utente dovrà quindi ricevere le informazioni sui propri consumi gratuitamente e in modo che siano facilmente accessibili, in tempi che saranno definiti dal recepimento nazionale. I prossimi passi saranno quindi il recepimento della direttiva, tramite un aggiornamento del D.Lgs. 102 (Governo Italiano. 2014) con le nuove impostazioni in termini di teleriscaldamento efficace, data center, obiettivi per la pubblica amministrazione, contabilizzazione e soprattutto obblighi di diagnosi energetiche per le PMI.

Art. 8 D.Lgs. 102/2014: la diagnosi energetica obbligatoria e le novità per la scadenza 2023

Passando dal panorama legislativo europeo alla scadenza di dicembre 2023 di deposito delle diagnosi energetiche da parte dei soggetti obbligati, sono stati ripercorsi, da ENEA, aspetti applicativi del D.Lgs.

102 (Governo Italiano. 2014), requisiti e definizioni, nonché richiamati i chiarimenti del MASE laddove necessario. Arrivati al terzo ciclo di diagnosi, dall’esperienza maturata internamente a ENEA si è osservato un tasso di rispetto della normativa molto elevato (non adempienti < del 2% sin dal 2015) e un apprezzamento positivo dello strumento introdotto; dal primo al secondo ciclo di diagnosi, infatti, quasi la metà delle imprese ha dato seguito ad alcuni degli interventi previsti in diagnosi, investendo in efficienza energetica e contribuendo al raggiungimento dei target nazionali. Fra i risultati positivi raggiunti a livello italiano, ENEA fa notare come nella nuova versione delle UNI CEI EN 16247 e relative parti siano state richiamate alcune caratteristiche del meccanismo italiano. Infatti, la clusterizzazione è entrata nell’annex

D della parte 3 (UNI. 2022b), ma anche l’alberatura energetica da anni proposta da ENEA è rientrata nella parte 1 (UNI. 2022a). ENEA negli ultimi 4 anni ha visto la raccolta di circa 13.000 diagnosi, la continua collaborazione

con il Ministero, lo sviluppo di un piano di sensibilizzazione per le PMI, la prosecuzione di analisi settoriali, la pubblicazione dei quaderni dell’efficienza energetica, di articoli scientifici e di linee guida settoriali, la fornitura di un servizio per l’elaborazione di quesiti tecnici, l’organizzazione di eventi divulgativi, aggiornamenti al portale Audit 102 e la seconda release del tool atenea4SME per aiutare le PMI a redigere una diagnosi energetica conforme alla norma, realizzato con il supporto dell’Università della Basilicata. Con il suo intervento ENEA ha voluto rimarcare l’esistenza di una stretta relazione tra efficienza e competitività, data la quale la diagnosi è diventata da obbligo nel 2015 a vero e proprio strumento di energy management aziendale. Non avere contezza dei propri consumi infatti vuol dire non essere competitivi, non poter individuare inefficienze e interventi di efficientamento.

Nelle politiche per contrastare i cambiamenti climatici, le imprese hanno un ruolo fondamentale, reso particolarmente complesso dal fatto che il contenimento dei consumi energetici deve coniugarsi con il tema della produttività e competitività delle imprese, fortemente influenzato da molte variabili fra cui vincoli ambientali, costi e volatilità dei prezzi dell’energia.

Efficienza energetica per le imprese significa ottenere gli stessi prodotti e servizi con meno energia e quindi con minori costi e minor impatto sull’ambiente. Guardando l’evoluzione delle diagnosi, si può apprezzare il valore aggiunto che le imprese hanno tratto in questi ultimi anni dalle diagnosi che vengono fatte, oggi meglio di ieri, anche grazie alla professionalità di chi le redige. La partecipazione all’evento dell’ENEA è stata propedeutica anche per: 1) evidenziare alcune criticità presenti nella direttiva; 2) essere rassicurati sul passaggio di informazione su queste problematiche al Ministero competente, che le ha recepite, nonché alla Commissione Europea; 3) avere informazioni su sanzioni o chiarimenti sulle procedure del portale ENEA; 4) capire come declinare gli obblighi in casi aziendali complessi, come aziende in trasformazione, multinazionali o partecipazioni societarie. In seguito a questa prima parte legata alla legislazione, il seminario si è concentrato sulle tecnologie di recupero termico, partendo con un cappello introduttivo di queste ultime, per andare a presentare i risultati ottenuti in diversi casi pratici di realizzazione di interventi di recupero e conversione del calore di scarto.

Strategie per il recupero termico nell’industria

In merito al recupero del calore di scarto si è evidenziato come sia fondamentale, per progettare correttamente un intervento di recupero, analizzare dettagliatamente il contesto e avere presente tutte le soluzioni a esso applicabili. Spesso, infatti, una mancata conoscenza delle opportunità di recupero lascia inutilizzate fonti che avrebbero un impiego interessante. Diverse tipologie di recupero termico sono infatti possibili nell’industria, in funzione del livello di temperatura e delle caratteristiche del fluido da cui recuperare (aggressività, contaminanti, ecc.). L’importanza di scegliere la tipologia giusta di scambiatore in relazione alle caratteristiche del fluido da cui recuperare deve tenere in considerazione anche aspetti operativi, come possibili incrostazioni e facilità di pulizia (spesso, infatti, si trovano sistemi di recupero malfunzionanti o dismessi a causa di obsolescenza per cattiva manutenzione). In relazione, invece, ai livelli di temperatura, ve ne possono essere di più interessanti, come quelli legati ai fumi di combustione di generatori o forni, che vanno da

300 °C ad anche 1100 °C, oppure di più bassi, come quelli da circuiti di raffreddamento, dove l’utilizzo diretto può essere più difficile se non per preriscaldi, ma che potrebbero essere interessanti nella mediazione dell’intervento di una pompa di calore. Su quest’ultimo punto AiCARR ha in programma un evento di approfondimento in merito, ritenendolo un elemento strategico per l’evoluzione del mondo industriale nei prossimi anni. Individuata la sorgente e le sue caratteristiche anche in relazione alla disponibilità temporale è possibile classificare il recupero termico in base al suo utilizzo, ovvero in base al processo che ne beneficerà, anch’esso da caratterizzare in termini spazio-temporali. Possiamo dunque avere recuperi termici direttamente utilizzati per aumentare l’efficienza energetica del

processo da cui il calore di scarto è originato (es. economizzatori per generatori ecc.), oppure esterni al processo stesso.

Il calore recuperato può anche essere trasformato in energia frigorifera (macchine ad assorbimento/adsorbimento), in energia termica a temperatura più elevata (pompe di calore) o in energia elettrica (Organic Rankine Cycle – ORC o generatori termoelettrici – TEC), ed eventualmente stoccato e utilizzato in seguito (attraverso accumuli, Phase Change Material – PCM, Aquifer Thermal Energy Storage – ATES, Borehole Thermal Energy Storage –BTES). È importante che queste analisi vengano fatte al momento opportuno: alcuni degli interventi realizzabili, infatti, non richiedono investimenti eccessivi, se progettati al momento giusto, basti pensare all’installazione di un economizzatore per preriscaldare l’acqua di alimento di un generatore con il calore recuperato dai fumi, o nei forni, all’impiego di bruciatori autorecuperativi o rigenerativi, in grado di aumentare di molto l’efficienza di recupero rispetto a un recuperatore centrale, o al recupero termico nelle UTA o, ancora, al recupero, anche solo parziale, se non totale, nei circuiti di raffreddamento degli impianti ad aria compressa. Tutte queste possibilità rappresentano un grande potenziale in termini di risparmio, ma diventano irrealizzabili se introdotte in un secondo momento a causa di problematiche di spazi e di gestione, ad esempio per i costi elevati legati all’automazione, regolazione e controllo di un sistema. In tal senso sarebbe importante un impegno anche da parte delle aziende del settore, perché promuovano l’acquisto di queste parti “accessorie” per il recupero termico, qualora non sia stato coinvolto un progettista che possa consigliare la committenza.

Accanto a questi sistemi più tradizionali e ben consolidati, si stanno affermando anche altre tecnologie, che iniziano ad avere uno storico interessante sul quale poter fare delle analisi a consuntivo significative, quali l’uso di macchine ad assorbimento e adsorbimento per trasformare il calore recuperato in energia frigorifera, l’uso di pompe di calore, per trasformare il calore recuperato in energia termica a più alta temperatura, impianti Organic Rankine Cycle (ORC) o generatori termoelettrici (TEC) per la trasformazione del calore recuperato in energia elettrica, cogeneratori flessibili, ovvero che funzionino a biogas, a biometano o a idrogeno, o a una miscela intercambiabile di essi, soluzioni di stoccaggio del calore, dell’idrogeno o dell’elettricità, ecc. Esempi di utilizzo del biogas, o di biometano (a fronte di una perdita in termini di energia pari a un 10% per

la trasformazione) sono sempre più presenti, ad esempio in Germania, dove è visibile un’evoluzione delle potenze e dei tempi di operatività degli impianti a biogas, con una tendenza a raggiungere potenze maggiori di ben cinque volte rispetto al passato a fronte di una riduzione delle ore di operatività del 20%. Nell’ottica di un utilizzo sempre più attento di questa preziosa risorsa, che non va sprecata o sovrasfruttata, sono state presentate analisi exergetiche delle prestazioni di tecnologie impiantistiche diverse, come una semplice caldaia, un motore a combustione interna in assetto cogenerativo o una microturbina in assetto cogenerativo, piuttosto che nel trasporto, nonché simulazioni di scenari di diverso utilizzo di tecnologie e vettori energetici.

Anche l’applicazione dell’idrogeno sta prendendo piede, in ottica di uno stoccaggio e bilanciamento dell’ener-

BIBLIOGRAFIA

∙ Unione Europea. 2012. Direttiva 2012/27/UE del parlamento europeo e del consiglio del 25 ottobre 2012 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. Bruxelles. Gazzetta ufficiale europea.

∙ Unione Europea. 2023a. Direttiva (UE) 2023/1791 del Parlamento europeo e del Consiglio, del 13 settembre 2023, sull’efficienza energetica e che modifica il regolamento (UE) 2023/955 (rifusione). Bruxelles. Gazzetta Ufficiale Europea.

∙ Unione Europea. 2023b. Direttiva (UE) 2023/2413 del Parlamento europeo e del Consiglio, del 18 ottobre 2023, che modifica la direttiva (UE) 2018/2001, il regolamento (UE) 2018/1999 e la direttiva n. 98/70/CE per quanto riguarda la promozione dell’energia da fonti rinnovabili e che abroga la direttiva (UE) 2015/652 del Consiglio. Bruxelles. Gazzetta Ufficiale Europea.

∙ Unione Europea. 2023c. Direttiva (UE) 2021/0426(COD), testo in inglese del documento risultante dall’incontro del trilogo tenutosi il 7 dicembre 2023 contenente la “Proposta di DIRETTIVA DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO sulla prestazione energetica nell’edilizia (rifusione) – Analisi del testo di compromesso finale in vista di un accordo, versione del 14 dicembre 2023”

∙ Governo italiano. 2014. Decreto Legislativo 04 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. (14G00113). Roma. Poligrafico dello stato.

∙ UNI CEI EN 16247-5:2015 Diagnosi energetiche – Parte 5: Competenze dell’auditor energetico. Milano: Ente Italiano di Normazione.

∙ UNI CEI EN 16247-1:2022a. Diagnosi energetiche – Parte 1: Requisiti generali. Milano: Ente Italiano di Normazione.

∙ UNI CEI EN 16247-3:2022b. Diagnosi energetiche – Parte 3: Processi. Milano: Ente Italiano di Normazione.

∙ UNI CEI 11339:2023. Attività professionali non regolamentate – Esperto in gestione dell’energia –Requisiti di conoscenza, abilità, autonomia e responsabilità. Milano: Ente Italiano di Normazione.

gia proveniente da fonti rinnovabili discontinue o per supplire a piccole interruzioni del servizio, ad esempio per alimentare generatori di backup di data center, previo un piccolo stoccaggio locale, o a livello industriale, a partire da syngas, in accoppiamento alla cogenerazione, come avviene soprattutto nel Nord Europa. Per recuperare calore dalle superfici, per irraggiamento o per supplire alle problematiche di trasporto del calore o, meno frequentemente, di assenza di comburente per la combustione, si rendono disponibili le tecnologie che convertono il calore recuperato in energia elettrica, come gli impianti ORC o i TEC. Ovviamente in questi casi le efficienze di recupero sono più basse, ma sono ciononostante vantaggiose laddove altre tecnologie sarebbero di difficile o impossibile applicazione e, in alcuni casi, come avviene per i generatori termoelettrici, introducono vantaggi in termini di costi di gestione, non richiedendo manutenzione.

Sulla scorta delle esperienze riportate durante l’evento è stato dunque possibile vedere come, alle diverse scale, vi sia quasi sempre una soluzione vincente nell’ambito del recupero dell’energia di scarto. Questo dovrebbe incoraggiare nel risolvere quei fattori di insuccesso non del tutto giustificati emersi durante il seminario, ovvero la scarsa conoscenza delle soluzioni tecniche, una promozione limitata a livello commerciale delle soluzioni di recupero, seppur a catalogo, la mancata occasione di realizzare gli interventi al momento giusto (con costi e complicazioni troppo elevati a posteriori) e una tendenziale resistenza al cambiamento o il timore di complicazioni gestionali e manutentive. A tutte queste problematiche è infatti possibile trovare soluzione ed è doveroso farlo, come testimoniano gli interventi presentati negli articoli di approfondimento di questo numero di AiCARR Journal a cui rimandiamo per maggiore dettaglio su quanto realizzato, rispettivamente, in una conceria di Arzignano (Vicenza) e sulla rete di teleriscaldamento del Comune di Brescia. Per ulteriori approfondimenti, anche sugli altri argomenti esposti, rimandiamo agli atti del seminario, accessibili da subito a tutti i soci che hanno partecipato all’evento e dopo 90 giorni dalla data dell’evento a tutti gli altri soci, sul sito di AiCARR al seguente link: https://tinyurl.com/AiCARR102.

* Martina Pasini, Area Tecnica AiCARR

Luca Alberto Piterà, Segretario Tecnico AiCARR

Transizione energetica:

indispensabile utilizzare il calore di scarto altrimenti disperso

Dall’esperienza di A2A Calore & Servizi, un caso studio sul recupero di calore di scarto da un sito produttivo industriale, da immettere in una rete di teleriscaldamento nella città di Brescia

D. Bacchetti, I. Bottio*

Nel 1988 la città di Mantova iniziava a immettere, nella propria rete di teleriscaldamento, calore recuperato dai processi di raffreddamento degli impianti della vicina raffineria di petrolio. Il sistema di recupero escludeva ogni interferenza tra i bisogni della città e il funzionamento della raffineria stessa.

Allora si parlava di recupero di calore industriale altri-

menti disperso; oggi si parla di recupero di calore di scarto. La logica sottesa era che una rete di teleriscaldamento è un sistema integrato di energia sul territorio, ovvero la rete doveva raccogliere tutto il calore disponibile localmente e altrimenti disperso.

Oggi il recupero di calore di scarto ricopre un ruolo fondamentale non solo perché si utilizza una fonte che andrebbe dispersa, ma perché così facendo si riducono le emissioni inquinanti in atmosfera e l’uso di energia primaria.

Il recupero di calore di scarto è diventato tanto determinante nelle scelte politiche energetiche che l’Unione europea impone agli Stati membri di provvedere affinché le autorità competenti a livello nazionale, regionale e locale inseriscano disposizioni volte all’integrazione e alla diffusione delle energie rinnovabili e all’uso dell’inevitabile calore e freddo di scarto in sede di pianificazione territoriale, di progettazione, di costruzione e ristrutturazione di infrastrutture urbane, aree industriali, commerciali o residenziali e infrastrutture energetiche.

Per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione e uso di fonti rinnovabili l’Italia non potrà prescindere dall’utilizzo del calore di scarto tramite reti di teleriscaldamento. A tal fine l’Unione europea invita a effettuare analisi di potenziale del calore di scarto sui territori nazionali.

Airu (Associazione Italiana Riscaldamento Urbano), che dal 1988 segue le tematiche di recupero del calore, nel 2020 ha dato incarico al Politecnico di Milano di effettuare un’analisi di potenziale sul territorio nazionale della disponibilità di calore di scarto da attività industriali di varia natura, compresi i data center.

I risultati ottenuti sono importanti: l’indagine relativa alle sorgenti di calore ha stimato una disponibilità sul territorio di 182 TWh di calore di scarto, di cui 111 TWh tecnicamente veicolabili agli edifici attraverso reti di teleriscaldamento.

È chiaro che si dovranno poi fare le dovute valutazioni, caso per caso, sull’economicità del recupero, sulla base delle condizioni al contorno, alla data in cui si vorrà effettuare il progetto, a valle anche di eventuali azioni politiche intraprese volte a sostenere tale

Il teleriscaldamento, un sistema di riscaldamento centralizzato che distribuisce calore attraverso una rete di tubazioni, si distingue per la sua efficienza energetica e il suo impatto ambientale ridotto. Le fabbriche e gli impianti industriali generano una quantità considerevole di calore come sottoprodotto dei loro processi. Il teleriscaldamento consente di catturare questo calore di scarto, evitando sprechi e trasformandolo in una risorsa preziosa per il riscaldamento delle comunità circostanti.

Un aspetto cruciale di questa sinergia è la riduzione delle emissioni di gas serra. Utilizzando il calore di scarto industriale, in alternativa spesso prodotto da processi che potrebbero emettere inquinanti climalteranti, il teleriscaldamento può contribuire in modo significativo alla mitigazione del cambiamento climatico. Questa pratica non solo aiuta a ridurre la nostra impronta di carbonio, ma può anche essere un incentivo per le industrie ad adottare pratiche più sostenibili, in linea con gli obiettivi globali di riduzione delle emissioni, oltre ai benefici connessi all’efficientamento energetico.

In questo attuale panorama, le attività e i progetti della multiutility A2A

sono all’avanguardia nel recupero di calore di scarto in reti di teleriscaldamento. A2A Calore & Servizi, società del gruppo A2A, specializzata nel teleriscaldamento di Milano, Brescia e Bergamo vanta diverse esperienze nel recupero di calore da siti produttivi industriali, quali appunto vetrerie, acciaierie e altri cascami termici presenti sul territorio.

A2A Calore & Servizi ha recentemente avviato un nuovo impianto di recupero del calore di scarto da un’acciaieria sita nel Comune di Brescia, realizzando un sistema innovativo ed efficiente per il recupero di energia dai cascami termici industriali, derivanti dal sito produttivo dell’attività industriale, al fine di contribuire all’alimentazione della rete di teleriscaldamento già al servizio della città di Brescia.

Siti produttivi siderurgici analoghi possiedono una grande quantità di calore di scarto, nell’ordine di oltre 100 MWt di cui gran parte recuperabile. In seguito all’indagine preliminare è stato possibile sviluppare il progetto di recupero del calore realizzato e attualmente in servizio. Questo impianto prevede il recupero dell’energia termica contenuta nei fumi prodotti nei forni durante la fusione del rottame ferroso, attraverso un circuito intermedio di acqua di raffreddamento, la quale trasferisce il calore contenuto nei fumi alla rete di teleriscaldamento, mediante scambiatori di calore. Gli scambiatori di calore sono un elemento indispensabile in quanto consentono una perfetta separazione idraulica tra i due fluidi termovettori delle due diverse società. La potenza termica prodotta dai forni è molto variabile e discontinua nel tempo poiché connessa al ciclo produttivo dei forni. Al fine di fornire una potenza termica costante e garantire poca perturbazione alla rete di teleriscaldamento, è stato installato un accurecupero.

FIGURA 1 Schema di recupero del calore da cascame termico

mulo termico sul circuito di acqua di raffreddamento dei forni tale da raccogliere la quantità di potenza in esubero e rilasciarla nei momenti di fermo dei forni. Lo schema dell’impianto è riportato in Figura 1.

Il progetto di recupero è stato sviluppato congiuntamente tra l’azienda di gestione della rete di teleriscaldamento (ACS) e l’impresa di produzione dell’acciaio. A2A Calore & Servizi ha infatti interagito con la proprietà dell’impianto siderurgico sia verificando la posizione della rete di teleriscaldamento rispetto al sito produttivo, i limiti idraulici esistenti, la compatibilità della temperatura a cui è reso disponibile il calore di scarto, l’idoneità dei locali tecnici proposti per l’installazione degli impianti elettro-meccanici sempre accessibili da suolo pubblico, sia fornendo i dettagli riguardo lo schema di processo del collegamento idraulico. Questi parametri sono non solo accorgimenti tecnici ma anche elementi fondamentali che delineano la fattibilità dell’intervento di recupero e possono comportare, come in questo caso, un limite massimo alla potenza termica nominale recuperabile.

È importante considerare che la potenza termica installata non può essere considerata come un valore statico garantito; la potenza termica recuperata in un dato momento, infatti, dipende dalla domanda istantanea richiesta dalle utenze della zona circostante servita

e, per tale ragione, gli organi di regolazione sono stati dimensionati tenendo in considerazione anche le condizioni di basso carico termico. Inoltre, un aspetto da tenere presente è la possibilità di interruzioni nella cessione del calore dovute a guasti o fermi di manutenzione.

Per sviluppare il progetto, A2A

Calore e Servizi ha posato 1,2 km di doppia tubazione interrata per realizzare il collegamento tra la rete esistente e il locale tecnico dedicato allo scopo. All’interno dell’edificio ha installato un impianto di pompaggio per il recupero di calore (Figura 2), realizzato un

FIGURA 2 Pompaggio per il recupero di calore

FIGURA 3 Schema tipo di collegamento

secondo impianto di pompaggio per la distribuzione del calore recuperato nella rete, fornito e installato quanto necessario per l’alimentazione elettrica dei sistemi e il telecontrollo da remoto della Centrale di recupero.

Lo schema tipico di processo per consentire il recupero del calore di scarto è mostrato in Figura 3 in cui sono presenti: a) i dispositivi di sicurezza automatici per sezionare l’impianto in caso di blocco e isolarlo dalla rete di teleriscaldamento, b) il gruppo di misura per contabilizzare l’energia termica prelevata, c) le valvole di sezionamento manuale poste al limite di proprietà e d) le attrezzature necessarie per consentire la circolazione del fluido termovettore e la sua regolazione durante i transitori di avviamento e di spegnimento.

L’impianto di recupero del calore dispone di una potenza termica di 22 MWt nominali e un valore di energia annua recuperabile di ben oltre i 50 GWht/anno. Grazie a questo impianto di recupero energetico A2A Calore & Servizi potrà ridurre l’utilizzo delle centrali di produzione tradizionale o da ciclo combinato, determinando un minor consumo di fonti fossili, ottenendo una riduzione delle emissioni in atmosfera di CO2 di ben oltre le 10.000 ton/anno di CO2

Le tecnologie sviluppate hanno l’obiettivo di esser replicate anche all’interno di tutto il settore siderurgico. In un’ottica di economia circolare, i vantaggi di tali sistemi sono evidenti: il riutilizzo delle risorse in ambito locale consentirà la riduzione dello spreco di materie prime.

Grazie a questo intervento, l’azienda siderurgica assisterà alla riduzione del consumo di energia elettrica utilizzata dalle torri evaporative e del quantitativo di acqua di reintegro del circuito,

con un conseguente miglioramento dell’efficienza del sito produttivo.

Tale iniziativa contribuisce ad aumentare le competenze tecniche sul territorio lombardo, caratterizzato da una elevata presenza di impianti siderurgici, potenziali candidati per iniziative similari.

L’adozione di impianti di recupero di calore di scarto per il teleriscaldamento si configura come un’iniziativa encomiabile nella ricerca di soluzioni energetiche sostenibili. Tuttavia, è fondamentale riconoscere che questa innovazione, se da un lato rappresenta un passo avanti, dall’altro presenta sfide e rischi intrinseci principalmente legati alla dipendenza dalla disponibilità di calore da fonti esterne.

In primo luogo, va evidenziato che gli impianti di recupero di calore non possono garantire una continuità assoluta nell’erogazione termica. Questa limitazione è strettamente connessa alla natura degli impianti industriali da cui proviene il calore di scarto. I siti produttivi, infatti, possono sperimentare fermi

programmati per manutenzioni o interruzioni impreviste dovute a guasti tecnici. Queste pause nella produzione di calore possono impattare sull’erogazione del servizio di teleriscaldamento. Tuttavia, è essenziale sottolineare che la tecnologia del teleriscaldamento è caratterizzata da una notevole flessibilità che consente di gestire con successo le assenze di fornitura di calore. La capacità di adattamento del sistema permette di regolare la distribuzione termica in modo tempestivo, consentendo di superare gli ostacoli legati ai fermi impianto e mantenendo un livello di continuità accettabile nell’erogazione del servizio.

In conclusione, il calore di scarto è una fonte ampiamente disponibile sul territorio, come dimostrato dal Politecnico di Milano e pronta per essere consegnata al fruitore finale tramite reti di teleriscaldamento.

L’utilizzo di tale risorsa termica, che in passato era considerata “rifiuto” e che perturbava l’ambiente circostante, contribuisce in modo significativo alla riduzione dell’impatto ambientale e delle emissioni di gas serra. Infine, tali iniziative contribuiscono in modo fattivo e significativo alla transizione verso un modello energetico più sostenibile e consapevole.n

* Davide Bacchetti, A2A Calore & Servizi Ilaria Bottio, Associazione Italiana Riscaldamento Urbano – AIRU

Impianto di riscaldamento ibrido a nastri radianti per il riscaldamento industriale: quando e quanto conviene

L’articolo sintetizza i risultati dell’analisi energetica di una configurazione ibrida a nastri radianti in un ambiente industriale, analizzando gli effetti di diverse logiche di controllo, con e senza la presenza di un impianto fotovoltaico

M. Noro, S. Mancin, F. Busato, F. Cerboni*

L’aumento dei costi energetici degli ultimi due anni, le normative sulla prestazione energetica degli edifici [1] e l’adozione della norma ISO 50001 sui sistemi di gestione dell’energia stanno portando

a un crescente interesse per la riduzione del consumo di energia primaria per il condizionamento degli edifici industriali, soprattutto per il riscaldamento.

Gli edifi ci industriali presentano caratteristiche specifiche rispetto ad altre tipologie: solitamente sono presenti sul soffitto o sulle pareti

isolamento termico e ampie superfici in pianta con tipologie di occupazione da parte dei lavoratori diverse [2]. Per questi motivi solitamente non vengono utilizzati impianti di climatizzazione di tipo tradizionale, mentre sono maggiormente diffusi sistemi di riscaldamento ad aria e sistemi di riscaldamento radiante ad alta temperatura. Per quanto riguarda i primi, le apparecchiature più comuni sono gli aerotermi a muro alimentati ad acqua calda, i generatori di aria calda a basamento alimentati a gas naturale e gli impianti di ventilazione meccanica controllata [2].

Più recenti sono i sistemi radianti ad alta temperatura: tubi o nastri radianti (sistemi modulari dotati di bruciatori a gas), apparecchiature radianti elettriche, oppure le più tradizionali piastre radianti (riscaldate a vapore o ad acqua calda in pressione) [3] [4]. Più recentemente, un maggiore isolamento termico nei nuovi edifici ha determinato un certo interesse nell’accoppiare caldaie a condensazione o pompe di calore a sistemi radianti a pavimento a bassa temperatura [5].

Gli autori del presente articolo hanno studiato in passato un innovativo sistema a nastri radianti a condensazione (condensing radiant tubes, CRT) mediante simulazioni dinamiche per valutare le prestazioni energetiche e le condizioni di comfort interno [6]. In un tale sistema, i fumi in uscita dai tubi vengono fatti passare attraverso uno scambiatore di calore a condensazione per produrre acqua calda che alimenta degli aerotermi, migliorando così l’efficienza termica dei nastri radianti. Il sistema permette di soddisfare il fabbisogno termico di riscaldamento con un risparmio di energia primaria molto interessante che può arrivare al 7% rispetto a una caldaia a condensaalcune apparecchiature come carroponti, tubazioni, ecc.; hanno portoni di grandi dimensioni (spesso aperti), altezze considerevoli (7 m o più), scarso

zione accoppiata a un pavimento radiante e fino al 30% rispetto a un sistema di riscaldamento tradizionale ad aria [6]. Inoltre, consente migliori prestazioni in termini di comfort termico, soprattutto durante le prime ore di funzionamento del mattino, poiché nelle applicazioni reali la superficie calpestabile non è completamente disponibile a causa della presenza di impianti produttivi e magazzini. Più recentemente, gli stessi autori hanno presentato un ulteriore sviluppo di questo sistema accoppiando una pompa di calore aria-acqua per avere un sistema di riscaldamento ibrido (tubi radianti a condensazione + pompa di calore, CRT+HP) [7] [8]. L’acqua calda, prodotta a media temperatura (40 °C) dallo scambiatore a condensazione e dalla pompa di calore, alimenta un accumulo termico, che fornisce calore a degli aerotermi, aumentando in questo modo l’utilizzo delle energie rinnovabili.

In questo articolo vengono sintetizzati i risultati dell’analisi energetica, mediante simulazioni dinamiche con TRNSYS rel.17, di tale configurazione ibrida, analizzando gli effetti di diverse logiche di controllo (bivalente parallelo e alternativo), con e senza la presenza di un impianto fotovoltaico.

Scopo dell’analisi

Lo scopo del lavoro è l’ottimizzazione della configurazione ibrida, scegliendo la potenza termica nominale della pompa di calore, la temperatura bivalente o di cut-off dell’aria esterna e la potenza di picco dell’impianto fotovoltaico ai fini di:

• minimizzare la quantità annua di energia primaria totale non rinnovabile consumata dall’impianto ibrido (Primary Energy, PEnren,tot). Essa è data dalla somma dell’energia primaria non rinnovabile consumata come gas naturale dai nastri radianti e della quota non rinnovabile dell’energia elettrica importata dalla rete;

• massimizzare il risparmio complessivo annuo di energia primaria non rinnovabile rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali (Primary Energy Saving, PESnren,tot);

• massimizzare il rapporto di energia primaria (Primary Energy Ratio, PER), ovvero il rapporto tra il totale dell’energia termica utile annua prodotta dall’impianto e il PEnren,tot;

• soddisfare il requisito del valore minimo della quota rinnovabile (QR), ovvero il 60% secondo il D.Lgs. 28/2011 [9], D.M. 26/06/2015 [10], UNI/TS 11300-5 [11] e D.Lgs. 199/2021 [12]. QR è il rapporto tra le quantità annue di

energia primaria:

༸ al denominatore, la somma dell’energia primaria totale utilizzata (rinnovabile + non rinnovabile) (energia primaria totale consegnata o prodotta in sito, calcolata utilizzando i fattori di conversione fp,tot = f p,ren  + f p,nren [10] per ciascun vettore energetico consegnato o prodotto in loco);

༸ al numeratore, la somma dell’energia primaria rinnovabile prodotta in loco o consegnata, calcolata utilizzando il fattore di conversione f p,ren [10] per ciascun vettore energetico (energia elettrica da impianto fotovoltaico, energia elettrica da rete, gas naturale, energia termica ambientale come sorgente termica all’evaporatore della pompa di calore).

La soluzione che garantisce un giusto compromesso tra i tre obiettivi sopra elencati è considerata la migliore, rispetto a tre sistemi di riscaldamento presi come riferimento:

• nastri radianti a condensazione (CRT) (no sistema ibrido, cioè senza pompa di calore);

• sistema di riscaldamento ad aria (Air). Viene installato un generatore d’aria a basamento con portata d’aria e temperatura di mandata variabili in funzione rispettivamente della temperatura dell’aria interna ed esterna;

• caldaia a condensazione e pavimento radiante (condensing radiant floor, CRF). Si tratta di un pavimento radiante (distanza tra i tubi 30 cm, diametro esterno e spessore dei tubi rispettivamente 2 cm e 2 mm, portata d’acqua 30 kg h-1 m-2) accoppiato a una caldaia a condensazione (potenza termica nominale 1600 kW, temperatura dell’acqua di mandata variabile in funzione dell’aria esterna). Poiché nelle situazioni reali possono presentarsi realizzazioni diverse, si è considerato un rendimento termico dei generatori variabile in adeguati intervalli sia per il sistema Air che per quello CRF, in modo da considerare sia impianti più recenti (0,80-0,84 per Air, 0,90-0,96 per CRF) che tecnologie più datate (0,70-0,72 per Air, 0,870,93 per CRF). Questi ultimi sono indicati nel proseguo come “Air old” e “CRF_old”.

Metodo dell’analisi

Modellazione dell’edificio industriale

Le prestazioni energetiche dei quattro sistemi sono valutate in un edificio industriale le cui caratteristiche in termini di dimensioni e proprietà termiche delle strutture opache e trasparenti delle due zone termiche sono riferite a un caso reale [7] e qui riportate nella Tabella I e Tabella

TABELLA I Valori di trasmittanza termica delle strutture opache e trasparenti

TABELLA II Principali caratteristiche delle due zone termiche che costituiscono il capannone industriale oggetto della simulazione TRNSYS

FIGURA 1 Fabbisogno giornaliero specifico di energia termica per le diverse zone climatiche (somma del carico sensibile e di quello per infiltrazioni)

II. Gli autori si sono concentrati sulle tre zone climatiche più fredde (zone D-E-F) perché rappresentano la maggior parte del consumo nazionale di gas naturale per il riscaldamento degli edifici, oltre il 90% [13].

Il fabbisogno di riscaldamento su base giornaliera è riportato in Figura 1 come risultato della simulazione dinamica (intervallo temporale di 0,25 h, i dati meteorologici sono stati ottenuti per interpolazione dai valori orari in [14]). In base alla reale potenza installata dei nastri radianti a condensazione (rispettivamente 1200 kW, 1500 kW e 1500 kW per la zona climatica D, E ed F), la potenza termica dei generatori termici è stata limitata a tali valori.

Modellazione dei sistemi di riscaldamento

TABELLA IV Principali parametri per l’analisi energetica

Simbolo Significato Valore

fp,nren,NG Fattore di conversione in energia primaria non rinnovabile per il gas naturale [10]

fp,ren,PV

Il CRT è un sistema innovativo proposto da un produttore italiano basato su nastri radianti i cui fumi di scarico vengono convogliati verso uno scambiatore di calore a condensazione per produrre acqua calda (a circa 40-50 °C). Nella configurazione ibrida qui proposta (CRT+HP), una pompa di calore aria-acqua viene accoppiata per limitare il funzionamento dei nastri radianti e aumentare l’utilizzo dell’energia rinnovabile. L’acqua calda prodotta a 40 °C dalla pompa di calore e dallo scambiatore di calore a condensazione alimenta gli aerotermi a muro tramite un opportuno accumulo di energia termica (ipotizzato pari a 1000 L) (Figura 2). Il sistema CRT viene simulato in TRNSYS mediante l’accoppiamento delle type 607 e 659, opportunamente modificate per simulare il funzionamento del sistema a nastri radianti ad alta temperatura. Il bruciatore viene acceso alla massima potenza per ottenere la massima temperatura di scarico dei fumi. All’aumentare della temperatura dell’aria interna del capannone ci si avvicina al set point e la potenza termica del bruciatore dei nastri viene modulata dalla valvola proporzionale del gas naturale. La modulazione del combustibile diminuisce la temperatura di scarico, mentre la serranda di scarico viene regolata per avere il corretto eccesso d’aria nel bruciatore.

I dati nominali della pompa di calore, simulata mediante la type 941, sono riportati in Tabella III. Maggiori dettagli riguardanti i modelli di simulazione TRNSYS del sistema ibrido e dei sistemi di riferimento sono riportati nei riferimenti bibliografici [6] [7].

La logica di controllo del sistema prevede, per ogni fascia oraria, il funzionamento prioritario della pompa di calore che produce la potenza termica (all’uscita del condensatore Tout,cond = 40 °C) in funzione della tempe -

FIGURA 2 Schema semplificato del Sistema ibrido CRT+HP. La pompa di calore e lo scambiatore di calore a condensazione alimentano l’accumulo di acqua calda a 40 °C che fornisce l’acqua per gli aerotermi. I nastri radianti (installati al soffitto del capannone) riscaldano il capannone tramite radiazione e convezione termica

TABELLA III Dati nominali della pompa di calore aria-acqua (D.B.=dry bulb temperature; W.B.=wet bulb temperature)

Text (°C) Tout,cond (°C)

(a) (b)

FIGURA 3. PER (a) e QR (b) al variare del fattore moltiplicativo della potenza nominale resa dalla pompa di calore (P th_HP), della potenza di picco del campo fotovoltaico (PPV) (ascissa inferiore) e al variare della temperatura di cut-off (ascissa superiore) (caso con PV, funzionamento bivalente parallelo, zona climatica D)

Zona climatica E

ratura dell’aria esterna (Text). Vengono considerate due modalità di funzionamento della pompa di calore:

• modalità bivalente alternativa: lo spegnimento della HP avviene quando Text <  Tbiv (la temperatura bivalente Tbiv deve essere ottimizzata);

(a) (b)

FIGURA 4 Come Figura 3 per la zona climatica E

Zona climatica F

• modalità bivalente parallela: lo spegnimento dello HP avviene quando Text <  Tcut-off <  Tbiv mentre il funzionamento in parallelo di HP e CRT si ha quando Tcut-off < Text < Tbiv (la Tcut-off deve essere ottimizzata).

La quota del carico termico non coperta dalla pompa di calore viene soddisfatta dai tubi radianti, considerando per questi ultimi un fattore di carico minimo pari al 30%. In ogni intervallo temporale della simulazione l’accumulo termico compensa l’eventuale deficit o surplus di energia termica prodotta dai generatori.

(a) (b)

FIGURA 5 Come Figura 3 per la zona climatica F

Simbolo Descrizione Unità Zona D Zona E Zona F

PEren,el Quota rinnovabile en. elettrica da rete [kWh] 3272 28764 29170

PEnren,el Quota non rinnovabile en. elettrica da rete [kWh] 13575 119339 121026

PEren,PV Quota rinnov. en. elettrica da PV autoconsumata [kWh] 77500 120191 107408

PEren,PV,exp Quota rinnov. en. elettrica da PV esportata alla rete [kWh] 431186 346681 266584

PEren,heat_source_HP Energia termica come sorgente termica della HP [kWh] 246431 452206 415447

PEren,tot Totale en. rinnovabile [kWh] 327203 601160 552026

PEnren,NG En. non rinnovabile come gas naturale [kWh] 55464 195911 390089

PEnren,tot Totale en. non rinnovabile [kWh] 69040 315250 511115

L’analisi è stata effettuata sia in presenza che in assenza di un campo fotovoltaico. L’energia elettrica prodotta può coprire (totalmente o parzialmente) il consumo della pompa di calore. La potenza di picco del fotovoltaico è stata ottimizzata mediante simulazioni. Nella Tabella IV sono riportati i valori dei principali parametri utilizzati nell’analisi energetica, i cui risultati sono riportati nelle sezioni successive.

Risultati dell’analisi energetica

Con impianto fotovoltaico –

Funzionamento parallelo bivalente

L’analisi di sensitività per questa configurazione è riportata nella Figure 3, 4 e 5. Sull’asse delle ordinate sono riportati i principali indici (PER e QR), variando (sull’asse delle ascisse) la temperatura di cut-off (Tcut-off), la potenza di picco dell’impianto fotovoltaico (PPV) e la potenza nominale della pompa di

TABELLA V Indici di prestazione energetica del sistema ibrido CRT+HP nella configurazione ottimale per le tre zone climatiche (valori annuali, caso con PV, funzionamento bivalente parallelo)

configurazione più vantaggiosa risulta, rispettivamente nelle zone climatiche D, E ed F (Tbiv = 5 °C): Tcut-off = –2,5 °C, –5 °C, –5 °C; Pth_HP = 493 kW th (170% del dato calore (Pth_HP). Sulla base dei valori di riferimento riportati nella Tabella IV, l’analisi di sensitività consente di trovare i valori migliori di queste quattro variabili. La

(a)

(b)

nominale, 41% della potenza installata dei tubi radianti), 580 kW th (200% della potenza nominale, 38% della potenza nominale della tubi radianti), 493 kWth (170% della potenza nominale, 33% della potenza installata dei tubi radianti); PPV = 340 kW p (170% del dato nominale della Tabella IV per tutte le zone climatiche).

Confrontando le parti (a) delle Figura 3, 4 e 5, il PER nei climi più freddi è inferiore rispetto alla zona climatica D. Ciò è dovuto al minore utilizzo di energia rinnovabile da parte della pompa di calore a causa del COP inferiore e della minore produzione di energia elettrica dell’impianto fotovoltaico. La conseguenza è un utilizzo maggiore dei nastri radianti (cioè, del gas naturale). Questa diminuzione è tuttavia inferiore rispetto al caso dell’esercizio alternativo bivalente (cfr. successivo paragrafo). Le zone climatiche E ed F beneficiano maggiormente del funzionamento bivalente parallelo. Di conseguenza il QR supera il valore del 60% non solo nella zona climatica D ma anche in zona E (Tabella V).

Il sistema ibrido consente risparmi estremamente elevati di energia primaria non rinnovabile rispetto a tutte le altre soluzioni, soprattutto nei climi più miti (zona D) (Figura 6), anche considerando l’impianto a nastri radianti a condensazione (CRT), che gli stessi autori hanno dimostrato essere una soluzione efficiente [6].

Con impianto fotovoltaico – Funzionamento alternativo bivalente

Questa configurazione è stata già studiata in [7], i principali risultati sono qui sintetizzati. Per quanto riguarda le zone climatiche D, E ed F i risultati per la configurazione migliore sono rispettivamente: P th_ HP = 493 – 392 – 392 kW th (170% – 135% – 135% del dato nominale, ovvero 41% – 25% – 25% della potenza termica dei tubi radianti (1200 – 1500 – 1500 kW th)); Tbiv = 0 – 0 – 0 °C;

FIGURA 6 Consumo totale annuale di energia primaria non rinnovabile (PEnren,tot) e risparmi della stessa energia (PESnren,tot) del sistema ibrido CRT+HP nella configurazione ottimale (caso con PV, funzionamento bivalente parallelo)

FIGURA 7 PEnren,tot (a) e PESnren,tot (b) nella configurazione ottimale del sistema ibrido CRT+HP (caso con PV, funzionamento bivalente alternativo)

PPV = 340 – 270 – 270 kWp (170% – 135% – 135% dei dati in Tabella IV).

Come riportato in [7], nei climi più freddi il PER e il QR del sistema CRT+HP nella configurazione ottima diminuiscono perché la pompa di calore utilizza una quantità minore di energia rinnovabile, estendendo così l’uso dei nastri radianti. Infatti, il COP più basso e la minore produzione elettrica dell’impianto fotovoltaico riducono la quota di energia rinnovabile utilizzata dalla pompa di calore. Solo nella zona climatica D è possibile superare il valore del 60% per QR. Il valore annuo del PER è piuttosto elevato in generale ed estremamente elevato nei climi più miti.

Di conseguenza, il sistema ibrido CRT+HP presenta un altissimo risparmio di energia primaria non rinnovabile, soprattutto nei climi più miti (zona D) per il maggior apporto di fonti rinnovabili in ingresso alla pompa di calore (energia elettrica dal fotovoltaico ed energia termica dall’aria ambiente all’evaporatore) (Figura 7). Tuttavia, nelle zone climatiche più rigide il funzionamento in parallelo descritto nel precedente paragrafo consente un notevole incremento del PESnren,tot rispetto al funzionamento alternativo: nella zona E il PESnren,tot aumenta di circa 15 punti percentuali rispetto al sistema Air e qualcosa in più rispetto al sistema CRF (Figura 6 vs Figura 7b).

Senza impianto fotovoltaico – Funzionamento parallelo bivalente

A differenza della modalità di funzionamento alternativa descritta nel successivo paragrafo, in questo caso la potenza termica ottimale della pompa di calore che ottimizza la prestazione energetica non diminuisce dalla zona climatica D a F: è sempre pari al 200% del valore nominale (ovvero 580 kW th, 48%, 39% e 39% della potenza installata dei nastri radianti nelle zone D, E ed F rispettivamente) (con Tbiv = 5 °C e Tcut-off = –2,5 °C). Nonostante sia inferiore a quello del caso con impianto fotovoltaico, il PESnren,tot risulta comunque elevato, soprattutto nei climi più miti (in zona D PESnren,tot è pari al 44% rispetto al CRT e al 58% rispetto al sistema “Air old”).

diminuisce: nelle zone D ed E è pari al 200% del valore nominale (ovvero 580 kW th, rispettivamente 48% e 39% della potenza nominale installata dei tubi radianti), mentre in zona F è pari al 170% (cioè 493 kW th, il 33% della potenza nominale installata dei tubi radianti) (considerando Tbiv = 5 °C). Inol-

tre, il sistema ibrido consente PESnren,tot elevati (anche se inferiori rispetto al caso con impianto fotovoltaico) grazie all’elevato apporto di rinnovabili all’evaporatore della pompa di calore, soprattutto nei climi più miti (in zona D, PESnren,tot è pari al 30% rispetto al CRT e al 47% rispetto al sistema “Air_old”).

NOMENCLATURA

Simbolo Significato Unità

COP Coefficiente di prestazione

fp Fattore di energia primaria

P Potenza [kW]

PE Energia primaria [kWh]

PER Rapporto di energia primaria

PES Risparmio di energia primaria

QR Quota rinnovabile

η Efficienza

Pedice Significato

biv Bivalente

cond Condensatore

cut-off Cut-off

el Energia elettrica da rete

exp Energia elettrica esportata verso la rete

ext Esterna

fuel Combustibile

heat_source Sorgente termica (all’evaporatore della pompa di calore)

nren Non rinnovabile

out Uscita

ren Rinnovabile

th Termico

tot Totale

Acronimo Significato

Air Sistema di riscaldamento ad aria

CRF Condensing Radiant Floor

Senza impianto fotovoltaico – Funzionamento alternativo bivalente

Come riportato in [7], passando dalla zona climatica D a F la potenza termica nominale della pompa di calore che ottimizza la prestazione energetica (Pth_HP)

CRT Condensing Radiant Tube

EU European Union

HP Heat Pump

NG Natural Gas

PV PhotoVoltaic

Conclusioni

I principali risultati dell’analisi svolta su sistemi ibridi di riscaldamento per ambienti industriali evidenziano che:

• in zona climatica D, quando è installato un impianto fotovoltaico non è conveniente dimensionare la pompa di calore con potenza nomi-

nale superiore al 40% della potenza termica dei nastri radianti. Tale percentuale scende al 25% nelle zone E ed F. Nei climi più freddi tali percentuali possono aumentare in caso di funzionamento bivalente parallelo, raggiungendo rispettivamente il 38% e il 33% nelle zone E ed F;

La ricerca è stata parzialmente finanziata tramite il contratto di ricerca: “Simulazione dinamica e con metodi computazionali di fluidodinamica di un innovativo sistema ibrido operante con nastri radianti a condensazione e pompa di calore (brevetto domanda n. 102017000136567 depositata il 28/11/2017 e concessa il 13/02/2020) per il condizionamento di edifici industriali” tra Università degli Studi di Padova e Officine Termotecniche Fraccaro s.r.l.

BIBLIOGRAFIA

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[3] Brunello P, De Carli M, Magagnin P, Polito A, Zecchin R. Riscaldamento radiante a gas: fenomenologia, progettazione, verifica. Convegno AiCARR “Progettare l’involucro edilizio: correlazioni tra il sistema edificio e i sistemi impiantistici” 18 ottobre 2001. Bologna, Italy; pp 183-204.

[4] De Carli M, Polito A. Sistemi di climatizzazione per irraggiamento. Convegno AiCARR “Riduzione dei fabbisogni, recupero di efficienza e fonti rinnovabili per il risparmio energetico nel settore industriale” 17 giugno 2010. Padova, Italy; pp 43-80.

[5] Lazzarin R. Caldaie a condensazione. PEG, Milano, Italy, 1986.

[6] Noro M, Lazzarin R. Energy analysis of industrial climatization by an innovative radiant condensing system. AIP Conference Proceedings 2019; 2191: 020121. https://doi.org/10.1063/1.5138854

[7] Noro M, Mancin S, Cerboni F. High efficiency hybrid radiant and heat pump heating plants for industrial buildings: an energy analysis. International Journal of Heat and Technology 2022; 40(4): 863-870. https://doi.org/10.18280/ijht.400401

[8] Noro M, Mancin S, Busato F, Cerboni F. Innovative Hybrid Condensing Radiant System for Industrial Heating: An Energy and Economic Analysis. Sustainability 2023; 15(4): 3037. https://doi. org/10.3390/su15043037

[9] Governo Italiano, 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, [Accessed: 02-March-2022]

[10] Ministero dello Sviluppo Economico, Decreto interministeriale 26 giugno 2015 - Adeguamento linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici, [Accessed: 02-March-2022]

[11] UNI, UNI/TS 11300-5:2016, Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 5: Calcolo dell’energia primaria e della quota di energia da fonti rinnovabili, [Accessed: 02-March-2022]

[12] Governo Italiano, DECRETO LEGISLATIVO 8 novembre 2021, n. 199 Attuazione della direttiva (UE) 2018/2001 del Parlamento europeo e del Consiglio, dell’11 dicembre 2018, sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, [Accessed: 02-March-2022]

[13] ENEA, 2022, Azioni Amministrative e Comportamentali per la riduzione del Fabbisogno Nazionale di Gas Metano. Settore residenziale, https://www.enea.it/it/seguici/events/conferenza-stampa/ RapportotecnicoAzioniperlariduzionedelFabbisognoNazionalediGas.pdf [Accessed: 30-January-2023]

[14] CTI - Comitato Termotecnico Italiano. Anni tipo climatici d’Italia. Disponibile on-line: https://www. cti2000.it/index.php?controller = news&action = show&newsid = 34985 [Accessed: 15-07-2021)

• i valori più idonei di temperatura bivalente (funzionamento alternativo) e temperatura di spegnimento (funzionamento in parallelo) sono pari rispettivamente a 0 °C e –2,5 °C in zona D, 0 °C e –5 °C in zona E, 0 °C e –5 °C in zona F. La potenza di picco ottimale dell’impianto fotovoltaico è compresa tra 5,5 e 7,5 m2 kW p -1 (nell’intervallo 14%-19% per l’efficienza nominale) sia per la modalità di funzionamento alternativa che per quella parallelo;

• nella configurazione ottimizzata è possibile ottenere PER molto elevati, soprattutto nei climi più miti (in presenza dell’impianto fotovoltaico si raggiunge un valore superiore a 5 in zona D). Il valore diminuisce nelle zone E ed F, anche se il funzionamento bivalente parallelo è più vantaggioso da questo punto di vista. Il valore del 60% per QR viene superato solo in presenza dell’impianto fotovoltaico, mentre il funzionamento bivalente parallelo permette di superare tale soglia non solo in zona climatica D ma anche in zona E;

• sono stati calcolati risparmi di energia primaria molto elevati rispetto agli impianti di riferimento, dal 40% (zona climatica F) a valori superiori all’80% (zona climatica D) in caso di funzionamento bivalente alternativo e in presenza del fotovoltaico, ancora migliore nel caso di funzionamento bivalente parallelo (rispettivamente 50% e 80%). Tali valori sono inferiori nel caso non vi sia l’impianto fotovoltaico, pur rimanendo comunque interessanti.

Infine, l’analisi economica che è stata svolta in [8] rivela l’assoluta convenienza del sistema ibrido anche da questo punto di vista. È opportuno evidenziare che, anche se il mancato investimento nell’impianto fotovoltaico consentirebbe tempi di ammortamento più brevi nei climi più freddi (zone E ed F), l’installazione dello stesso rende l’impianto ibrido CRT+HP meno sensibile alla variazione del prezzo dell’energia elettrica di rete, che potrebbe condizionare pesantemente l’effettiva sostenibilità economica di tale soluzione.n

* Marco Noro, Università degli Studi di Padova –Presidente Commissione Cultura AiCARR

Simone Mancin, Università degli Studi di Padova

Filippo Busato, Università Mercatorum, Roma

Francesco Cerboni, Officine Termotecniche Fraccaro srl, Castelfranco Veneto

Recupero termico da fumi caldaia e compressori d’aria in una conceria

L’articolo presenta un intervento di sostituzione di una caldaia a vapore in una conceria del distretto della Valle del Chiampo con un obiettivo finale di efficientamento energetico, grazie all’uso di tecnologie di produzione, impianti e/o macchinari più innovativi

M. Gallo, M. Noro*

In Italia quello industriale è il terzo settore per consumi di energia, con poco meno del 25% del fabbisogno energetico finale. Circa il 40% di questi consumi è soddisfatto tramite energia elettrica, qual-

cosa meno attraverso l’utilizzo di gas naturale (dati 2022). Tali cifre evidenziano un significativo potenziale di riduzione dell’utilizzo di energia primaria

non rinnovabile per rispettare i vincoli di decarbonizzazione posti dall’Unione europea. Le recenti crisi internazionali (pandemia, conflitti, tassi di interesse

sempre più elevati) hanno evidenziato come la persistenza di costi energetici più elevati in Europa, e in particolare in Italia, potrebbe rendere meno competitive le produzioni europee rispetto a paesi come Stati Uniti e Cina. Ciò è particolarmente vero per quelle attività in cui risulta più difficile ridurre l’intensità energetica, i comparti manifatturieri più energy intensive, con il rischio di amplificare divari settoriali con effetti permanenti nell’industria europea e italiana in particolare.

L’industria conciaria rappresenta, all’interno del settore tessile, un consumo di energia finale non trascurabile sia in termini assoluti che relativi (Figura 1). Se si considerano i dati UNIDO (United Nations Industrial Development Organization), basati su una conceria virtuale che lavora e trasforma 10 t/giorno di pelli grezze producendo 160 m2/t di pelli finite per calzatura, si ottengono consumi per

30,3 e 11 TJ/anno di energia termica ed elettrica, rispettivamente (Tabella I).

Dal punto di vista economico, l’industria conciaria italiana è considerata storicamente leader mondiale in termini di valore (65% a livello dell’Unione europea, 23% sul totale mondo) e livello di internazionalizzazione. Il mercato della pelle nel mondo vale circa 243 miliardi di dollari ed entro il 2030 potrebbe raggiungere i 405 miliardi. Nel 2021 l’Italia ha esportato circa 3 miliardi e mezzo di dollari di pellami e prodotti in pelle verso il resto del mondo, il che ne ha fatto il maggior esportatore globale. Nel 2022 le imprese del settore conciario e i relativi addetti hanno subito un calo rispetto al 2019 sia in Italia sia nei principali quattro distretti – Arzignano (Vicenza), Solofra (Avellino), Santa Croce sull’Arno (Pisa) e Magentino (Milano) –, anche se nel vicentino il calo degli addetti è stato tutto sommato esiguo (dati della Camera di Commer-

cio di Vicenza, febbraio 2023). Si tratta di distretti costituiti soprattutto da piccole e medie imprese, con un mix di tecnologia e artigianalità. In particolare, il polo veneto si sviluppa su 130 km2, comprende Arzignano e la Valle del Chiampo ed è caratterizzato da un tessuto di industrie medio-piccole e da grandi gruppi industriali all’avanguardia nell’automazione delle fasi di processo, che contano una produzione pari a oltre metà del totale nazionale. La specializzazione è nel trattamento delle pelli bovine medio-grandi che vengono destinate ai settori dell’arredamento e dell’automotive, così come a quello delle calzature e della pelletteria.

Il quadro generale per il settore risulta sostanzialmente positivo, anche se il futuro presenta qualche ombra. Se già alcuni problemi si erano presentati nel corso del 2022, anche il 2023 appare aggravato dagli stessi problemi rappresentati principalmente dalle criticità macroeconomiche: inflazione e costo delle materie prime, soprattutto pelli bovine e prodotti chimici e scarsità delle stesse (Allianz Trade, Il settore conciario – Report 2023). A fronte di questi aspetti critici appare importante evidenziare come interventi impiantistici di efficientamento energetico, come quelli descritti nel presente articolo, possono incidere sui costi di produzione, quali sono quelli energetici, dando concretezza a progetti di investimento orientati soprattutto all’innovazione e alla sostenibilità, anche in un’ottica di economia circolare.

Il processo di produzione della pelle

Il processo conciario è piuttosto lungo e complesso. Si tratta in realtà di un insieme di trattamenti di tipo chimico e meccanico intervallati tra loro. L’intero processo può essere suddiviso in tre macrofasi, ciascuna poi suddivisa in fasi specifiche con scopi particolari:

• concia;

• riconcia;

• rifinizione.

La macchina tipica presente in una conceria è il bottale, un cilindro ruotante intorno al proprio asse in cui vengono immessi l’acqua, le pelli e i reagenti chimici per effettuare tutte le operazioni chimiche fino ai trattamenti post-concia.

Preliminarmente alla concia vi è una serie di operazioni di preparazione (riviera) a partire dalla pelle grezza (conservata): rinverdimento (processo di lavaggio e reidratazione della pelle effettuato in aspo o in bottale con l’impiego di acqua e quantità variabili di tensioattivi), scarnatura

TABELLA 1 Stima dei consumi energetici in una conceria virtuale che lavora 10 t/giorno di pelli grezze producendo 160 m2/t di pelli finite (UNIDO, The Framework for sustainable leather manufacture)

FIGURA 1 Consumo energetico finale nei settori industriali in Italia. Dettaglio per settori di attività economica, anni 1990-2021 (Mtep) (ENEA, Rapporto Annuale Efficienza Energetica 2023)

(operazione meccanica con la quale vengono eliminati i tessuti sottocutanei residui dei tessuti di connessione della pelle alla carcassa dell’animale), depilazione e calcinazione (detta anche decalcinazione, una serie di operazioni chimiche che servono a eliminare pelo ed epidermide e ad allentare l’intreccio fibroso della pelle), scarnatura, spaccatura, decalcinazione, macerazione (operazione enzimatica che ha lo scopo di completare la decalcinazione), sgrassaggio (per ridurre il grasso naturale della pelle e facilitare l’assorbimento e fissazione dei prodotti chimici al fine di eliminare difetti di vario tipo sul cuoio finito).

La concia (in particolare quella al cromo, di gran lunga la più diffusa) è l’operazione chimica che trasforma la pelle in un materiale imputrescibile, cioè il cuoio. La pelle conciata non può essere però utilizzata per produrre articoli perché è ancora bagnata e, anche se venisse asciugata, sarebbe poco flessibile e del colore tipico della concia con cui è stata ottenuta. Viene quindi sottoposta a operazioni di post concia (messa a vento, rasatura, spaccatura, riconcia, tintura, ingrasso, messa a vento, asciugatura, rifinizione) per trasformarsi in un prodotto commerciabile, utile per produrre manufatti.

Descrizione dello stato pre-intervento

In generale, un minor consumo di energia per unità di prodotto può essere ottenuto sfruttando un aumento dell’efficienza energetica dovuto all’utilizzo di tecnologie di produzione e/o di impianti e/o macchinari più innovativi, piuttosto che un cambiamento nelle modalità organizzative e gestionali del processo produttivo.

In tal senso, il caso qui riportato è quello di una conceria per la lavorazione finale delle pelli del distretto della Valle del Chiampo prima citato, costituita da un reparto bottali, speciali “lavatrici” in legno dove viene immessa acqua calda a circa 60 °C e colorante per la prima fase di colorazione delle pelli (Figura 2).

Successivamente vi sono un reparto di asciugatura, alimentato da vapore tecnologico e un reparto per la rifinizione, nel quale sono presenti degli spruzzi per la colorazione finale della pelle, anch’essi alimentati da vapore (Figura 3).

Lo stabilimento conciario è riscaldato mediante un impianto ad aerotermi alimentati da acqua calda a 70 °C prodotta attraverso uno scambiatore di calore vapore/ acqua. La centrale termica è costituita da due generatori di vapore, da 2350 e 2090 kWt, funzionanti in parallelo, che producono vapore tecnologico a 10 bar(g). La caldaia

FIG URA 2 Bottali nella conceria oggetto del caso analizzato

FIGU RA 3 Reparto asciugatura e rifinizione

FIGURA 4 Scambiatore di calore a fascio tubiero vapore/acqua (in primo piano, dietro i vasi di espansione inox) e accumulo termico da 8000 l per l’acqua calda prodotta a 65 °C

di potenza maggiore era, nella fase di valutazione dell’intervento, a fine vita utile.

L’acqua calda per i bottali viene prodotta da uno scambiatore vapore/acqua da 800 kWt (che riscalda l’acqua prelevata dal pozzo a 13 °C) e stoccata, a 65 °C, in un serbatoio di acqua di processo della capacità di 8 m³ (Figura 4).

Uno dei problemi lamentati dal cliente è la presenza dello scambiatore palesemente sottodimensionato; ciò comporta la necessità di un passaggio per più volte nello scambiatore, tramite pompe di ricircolo, dell’acqua stoccata nell’accumulo per garantire il raggiungimento della temperatura desiderata (65 °C). Ciò comporta un consumo inutile di energia elettrica. L’acqua viene quindi prelevata dall’accumulo (a vaso aperto) e inviata ai bottali per la colorazione delle pelli. Una quota parte di acqua inviata ai bottali ritorna nell’accumulo attraverso il sistema di ricircolo che consente di mantenere in temperatura il circuito (Figura 5).

Intervento realizzato e sue motivazioni

Oltre alla soluzione del problema dello scambiatore sottodimensionato, la committenza ha richiesto la sostituzione di una delle caldaie a vapore, ormai obsoleta, con una nuova ad alta efficienza della potenza di circa 2400 kWt, producendo sempre vapore a 10 bar(g). Ciò consente di mantenere il parallelo con quella esistente meno datata, che rimarrebbe come backup di emergenza.

Un altro aspetto utile alla committenza è l’opportunità di introdurre tecnologie per il risparmio energetico, considerati i costi sempre più elevati dell’energia. Gli obiettivi da raggiungere del nuovo sistema di generazione del calore sono dunque i seguenti:

• minore invasività possibile, anche per evitare di fermare la produzione della conceria;

• semplicità nella gestione e manutenzione;

• compatibilità con gli spazi a disposizione;

• possibilità di implementare il sistema per fasi successive, in modo da affrontare un intervento a step spalmando così l’onere economico in un tempo maggiore;

• una adeguata sostenibilità economica dell’investimento, con tempi di ritorno accettabili;

• la possibilità di sfruttare qualche incentivo economico.

Primo step dell’intervento

Il primo step dell’intervento realizzato è stato quello di inserire un nuovo generatore di vapore a gas naturale

FIGURA 5 Schema dell’accumulo di acqua calda a vaso aperto con lo scambiatore vapore/acqua e il sistema di ricircolo per garantire la temperatura adeguata dell’acqua calda destinata ai bottali

FIG URA 6 I due generatori di vapore nella situazione post-intervento (quello in secondo piano sullo sfondo è il nuovo generatore)

da 2400 kWt al posto di quello obsoleto, con bruciatore modulante (Figura 6) e con un sistema di recupero del calore sull’acqua di alimentazione della caldaia denominato economizzatore. È stato installato in contemporanea un condensatore lato fumi della potenza di circa 80 kWt (Figura 7).

L’idea progettuale per consentire il preriscaldamento dell’acqua proveniente dal pozzo è stata quella di costruire in grande quanto viene fatto con i produttori istantanei domestici di acqua calda sanitaria collegati a un puffer. In Figura 8 si vede un esempio in cui il puffer riceve calore da una caldaia e/o anche da un sistema solare termico, producendo l’acqua calda sanitaria in istan -

FIGURA 7 Schema d’impianto del nuovo generatore di vapore con economizzatore (per il preriscaldamento dell’acqua di alimentazione del generatore stesso) e condensatore fumi (per il preriscaldamento dell’acqua di pozzo)

FIGURA 8 Schema di un classico sistema “domestico” con puffer per la produzione istantanea di acqua calda sanitaria alimentato da caldaia e solare termico

FIGURA 9 Schema dell’intervento proposto per la condensazione dei fumi e la produzione “istantaneo” di acqua di processo

FIGURA 10 Schema d’impianto dei nuovi compressori e relativo recupero termico

12 (a) Il nuovo generatore di vapore con bruciatore di primaria azienda; (b) condensatore che è stato posto sul tetto della centrale termica perché al suo interno non vi era spazio; (c) l’accumulo con sistema di contabilizzazione del calore, utile ai fini del calcolo dei titoli di efficienza energetica; (d) lo scambiatore istantaneo dell’acqua proveniente dal pozzo

taneo. In sostanza l’acqua fredda da riscaldare passa attraverso il secondario di uno scambiatore, tramite un flussostato viene avviata la pompa sul primario che preriscalda l’acqua in istantaneo. Un dispositivo di questo tipo, di grandi dimensioni, non era presente sul mercato; pertanto, ci si è ispirati a questa idea progettuale per cercare di costruire “in grande” quanto era già presente nei sistemi “domestici”.

L’esigenza era quella di preriscaldare una portata ingente (circa 600 l/min) di acqua di processo, da utilizzare nei bottali come descritto in precedenza. Tramite il recuperatore di calore dai fumi, collegato alla nuova caldaia a vapore, si è raggiunto l’obiettivo di preriscaldare la portata richiesta da 13 °C a 45 °C circa, in istantaneo, con garanzia di salubrità, scongiurando il pericolo della legionella (almeno nel processo di preriscaldo) visto che viene stoccata acqua tecnica che non entra mai in contatto diretto con gli operatori. Il puffer diventa inoltre un polmone su cui poter riversare il calore di scarto proveniente da altre fonti, ad esempio dai compressori dell’aria presenti nell’azienda. La Figura 9 illustra come è stato implementato il sistema di preriscaldamento dell’acqua di processo.

Si è installato quindi un puffer avente capacità di 12.000 litri collegato a uno scambiatore della potenza di 1200 kWt per riscaldare in istantaneo circa 600 l/min. Il flussostato attiva la pompa sul primario dello scambiatore nel momento in cui viene richiesta acqua nel serbatoio di stoccaggio finale. Già questo primo step ha consentito il riscaldamento dell’acqua alla temperatura desiderata senza più la necessità del ricircolo necessario nella fase pre-intervento, con conseguente risparmio dei costi di pompaggio.

TABELLA II Flussi di cassa dell’investimento realizzato

FIGURA

Secondo step dell’intervento

In un secondo step si è aggiunto lo sfruttamento del calore prodotto dai compressori dell’aria che, per il loro funzionamento, devono smaltire tale calore. Sono stati pertanto ordinati due nuovi compressori con degli scambiatori olio/acqua (potenza termica scambiata 76 kWt (compressore 1) + 16,5 kWt (compressore 2); portata circuito di recupero 7900 l/h) che consentono tale utile recupero termico (Figura 10).

In Figura 11 viene riportata la disposizione in pianta delle varie apparecchiature:

• le due caldaie, con la nuova che sostituisce la preesistente più datata;

• il sistema preesistente di accumulo dell’acqua, che veniva scaldata tramite lo scambiatore vapore/ acqua e le pompe di ricircolo necessarie visto il sottodimensionamento dello scambiatore stesso;

• il nuovo puffer collegato allo scambiatore a piastre ispezionabili acqua tecnica/acqua di pozzo;

• i compressori d’aria con i nuovi scambiatori di recupero.

Fattore importante dell’intervento realizzato è stato quello di cercare di installare tutte le apparecchiature in modo da non dover percorrere distanze eccessive, aspetto che avrebbe potuto compromettere la validità economica dell’intervento stesso a causa dei costi troppo elevati di installazione.

In Figura 12 vengono riportate alcune foto dell’intervento realizzato.

Analisi economica

Dopo il primo anno di avviamento si è potuto attivare il meccanismo dei titoli di efficienza energetica (TEE) di cui si è usufruito per circa 5 anni, in aggiunta al risparmio di gas naturale per effetto del recupero termico. Durante

il primo anno vi è stato un esborso di circa 80.000 € (costo impianto) a cui è seguito, dall’anno successivo, un ingente risparmio di gas sommato all’introito dei TEE. Dal sesto anno, finito il meccanismo dei TEE, rimane il risparmio di gas (negli ultimi anni è stata considerata una media degli anni precedenti, non avendo più monitorato l’impianto) (Tabella II).

Dal grafico di Figura 13 risulta evidente che il tempo di ritorno dell’investimento è di circa 5 anni, un valore più che accettabile. Da notare che nell’anno 2022 si ha un picco di risparmio per il fatto che, proprio in quell’anno a seguito della pandemia e della guerra in Ucraina, i costi del gas naturale sono lievitati in maniera considerevole, da cui risulta un risparmio altrettanto elevato.

Conclusioni

A causa di una competitività sempre più agguerrita e di costi dell’energia sempre più elevati, i margini di guadagno delle aziende per poter mantenere

la propria fetta di mercato sono oggi sempre più ridotti e gli aspetti energetici sempre più rilevanti. Gli sprechi, pertanto, non sono più ammissibili ed è quindi fondamentale introdurre in ogni azienda tecnologie per il risparmio energetico che siano fattibili e sostenibili.

A volte ci si trova davanti a proposte di sistemi che, se da un lato possono dare elevati risparmi energetici, dall’altro implicano investimenti che sono improponibili. Risulta pertanto di fondamentale importanza calarsi nella realtà delle aziende e proporre interventi che siano certamente interessanti dal punto di vista del risparmio energetico, ma anche sostenibili economicamente. Questo è quello che si è voluto fare con il caso realizzativo qui analizzato. Per concludere, una considerazione forse un po’ amara: vi è una parte non trascurabile di imprenditori che non riesce a cogliere l’importanza di questi interventi, anche se di costo modesto. Con il passare del tempo saranno sempre più in difficoltà nel mantenere il loro posizionamento rispetto a chi è stato più lungimirante e ha capito la necessità di investire in tecnologie per il risparmio e l’efficienza energetica, elementi ormai irrinunciabili.n

* Mirko Gallo, Studio termotecnico Gallo (Vicenza), Socio AiCARR

Marco Noro, Università degli Studi di Padova, Commissione Cultura AiCARR

FIG URA 13 Flussi di cassa dell’investimento realizzato

LE

SOLUZIONI HAIER PER IL MONDO DELLE ENERGIE RINNOVABILI: IL RUOLO CHIAVE DEGLI INVERTER FOTOVOLTAICI

Haier, impegnata nell’innovazione, investe notevolmente nella ricerca per sviluppare prodotti sostenibili e adatti alle esigenze contemporanee. L’azienda entra nel settore delle energie rinnovabili per fornire soluzioni smart e confortevoli. Il suo ecosistema, centrato sull’app hOn, consente una gestione intelligente dell’energia domestica, riducendo le emissioni di CO2, risparmiando denaro e monitorando i consumi in tempo reale e storici, oltre a offrire livelli di automazione e comfort personalizzabili, anche da remoto.

Haier completa l’offerta per i consumatori finali con Inverter Ibridi Monofase e Trifase, batterie di accumulo e soluzioni Plug & Play come il Kit da balcone. Questi prodotti si integrano con la gamma di Pompe di Calore già disponibili sul mercato italiano ed europeo, offrendo una gamma completa di soluzioni energetiche sostenibili e all’avanguardia.

Haier offre una gamma di inverter fotovoltaico ibridi, monofase e trifase, dalle prestazioni ottimali e ad alta efficienza. L’inverter fotovoltaico gioca un ruolo fondamentale nel processo di produzione di elettricità

dall’energia solare, rendendo di fatto possibile l’utilizzo dell’energia elettrica prodotta dai pannelli solari. Gli inverter fotovoltaici sono dispositivi elettronici progettati per convertire la corrente continua (DC) prodotta dai pannelli solari in corrente alternata (AC), che è la forma di energia elettrica utilizzata dalle nostre abitazioni e imprese. Fisicamente si presentano simili a dei quadri elettrici, con un circuito elettrico complesso situato all’interno di una scatola di metallo e possono essere installati nei pressi dei pannelli fotovoltaici oppure nel sottotetto della casa.

Gli inverter fotovoltaici, fondamentali per lo sfruttamento dell’energia solare, si presentano in diverse tipologie progettate per adattarsi alle specifiche esigenze di ogni impianto solare. Tra queste, troviamo gli inverter monofase, ideali nelle aree a rete elettrica monofase e comunemente utilizzati in sistemi di dimensioni più contenute, come impianti residenziali e piccole attività commerciali. Dall’altra parte, gli inverter trifase producono tre fasi di corrente alternata (AC) contemporaneamente, sfalsate di 120 gradi una rispetto all’altra e sono destinati a impianti di

maggiori dimensioni, come edifici commerciali, industriali o agricoli, che richiedono maggiore potenza ed efficienza energetica.

Ulteriori suddivisioni possono essere fatte in base alla potenza nominale degli inverter. Quelli basso voltaggio sono adatti per impianti fotovoltaici più piccoli e residenziali, come gli inverter fotovoltaici da 3 kW o da 6 kW. Dall’altra parte, gli inverter alto voltaggio sono progettati per impianti di grandi dimensioni, ad esempio, da 15 kW, da 20 kW.

L’inverter fotovoltaico svolge un ruolo chiave nel processo di sfruttamento dell’energia solare. Senza questo dispositivo, non sarebbe possibile utilizzare l’energia prodotta dai pannelli solari, poiché sarebbe incompatibile con la rete elettrica e con la maggior parte degli apparecchi elettrici che funzionano con corrente alternata. Oltre a consentire l’integrazione dell’energia solare fotovoltaica con la rete elettrica domestica, l’inverter fotovoltaico può svolgere una funzione aggiuntiva di gestione di sistemi di accumulo di energia, come le batterie per fotovoltaico utilizzate per immagazzinare l’energia elettrica prodotta ma non consumata. Gli inverter fotovoltaici con accumulo, noti anche come inverter ibridi, gestiscono la carica e la scarica delle batterie a seconda delle circostanze, ottimizzando così l’energia domestica.

Il ruolo dell’inverter nel sistema fotovoltaico può essere compreso attraverso le diverse fasi del processo. Inizialmente, l’energia solare viene catturata dai pannelli composti da celle fotovoltaiche, che generano elettricità grazie all’effetto fotovoltaico dei materiali semiconduttori colpiti dalla luce solare. La corrente continua così prodotta è inviata all’inverter fotovoltaico, dove viene convertita in corrente alternata (AC), la forma di energia elettrica utilizzata nelle abitazioni e nelle imprese. Successivamente, la corrente alternata generata dall’inverter alimenta gli apparecchi elettrici all’interno dell’edificio. In situazioni di produzione solare eccedente rispetto al consumo, l’energia in surplus può essere inviata alla rete elettrica nazionale.

per garantire la sicurezza dell’intero sistema elettrico.

L’opzione di accumulo dell’energia, attraverso l’uso di batterie di accumulo, consente di immagazzinare l’energia in eccesso prodotta dai pannelli solari per utilizzi futuri. Questa caratteristica permette di massimizzare l’autoconsumo, riducendo così la dipendenza dalla rete elettrica e utilizzando l’energia solare anche durante la notte o in condizioni atmosferiche avverse.

Gli inverter fotovoltaici svolgono una serie di compiti sofisticati che vanno oltre la semplice conversione della corrente per l’uso domestico. Tra le loro molteplici funzioni, la modulazione della potenza è di particolare rilievo. Gli inverter fotovoltaici si adattano dinamicamente alle variazioni di irraggiamento solare e temperatura dei pannelli, cercando di estrarre il massimo potenziale energetico disponibile. Questa ottimizzazione avviene attraverso il costante monitoraggio e l’aggiustamento del Punto di Massima Potenza (MPPT), garantendo prestazioni ottimali dell’intero sistema fotovoltaico.

Il monitoring e la sicurezza rappresentano un altro aspetto fondamentale. Gli inverter vigilano costantemente sull’efficienza generale dell’impianto, identificando prontamente eventuali anomalie o irregolarità. In situazioni di emergenza o instabilità della rete, gli inverter sono in grado di intervenire tempestivamente, disattivando l’alimentazione

In caso di blackout, gli impianti fotovoltaici con accumulo possono continuare ad alimentare parte dell’abitazione in modalità di emergenza grazie alla funzione EPS (o di backup). Questo garantisce un livello di continuità nell’erogazione dell’energia, anche in situazioni di interruzione della rete elettrica.

La gestione smart rappresenta un ulteriore aspetto avanzato degli inverter fotovoltaici. Questi dispositivi offrono una serie di interfacce e strumenti di comunicazione per il monitoraggio e il controllo del sistema fotovoltaico. I dati raccolti possono essere facilmente trasferiti a dispositivi di registrazione e analisi online, consentendo una gestione efficiente e completa delle prestazioni del sistema fotovoltaico.

In conclusione, gli inverter fotovoltaici Haier svolgono un ruolo cruciale nell’ottimizzazione dell’energia solare e nella gestione intelligente degli impianti. La loro varietà di tipologie, potenze e funzioni li rende elementi chiave per il successo di un impianto fotovoltaico. La consulenza di professionisti del settore è fondamentale per la scelta e l’installazione degli inverter più adatti alle specifiche esigenze dell’utente.

Utilizzo di Internet of Things e dell’Intelligenza Artificiale nella refrigerazione

L’articolo passa in rassegna i numerosi vantaggi garantiti dall’applicazione dell’IoT e dell’IA alla catena del freddo, in termini di gestione e controllo dei processi, di mantenimento della qualità dei prodotti e di sostenibilità ambientale ed economica

A.W. Mauro, S. Minetto*

Nonostante la refrigerazione rappresenti una quota significativa del consumo energetico globale, l’applicazione della digitalizzazione a questo settore ha finora ricevuto minore attenzione rispetto ad altri settori, come elettrodomestici o dispositivi mobili.

L’applicazione di strumenti di Internet of Things (IoT) e Intelligenza Artificiale (IA) al settore della refrigerazione offre grandi opportunità di controllo e previsione, utilizzando ad esempio metodi di machine learning, per fare un passo avanti nel raggiungimento degli obiettivi, riducendo i costi dei tempi di fermo macchina con la diagnosi predittiva dei guasti, minimizzando contemporaneamente il consumo energetico e massimizzando la qualità del prodotto o il comfort degli occupanti.

Questo articolo è tratto da una nota informativa recen-

temente pubblicata dall’International Institute of Refrigeration ed evidenzia le applicazioni e i potenziali vantaggi dell’IoT e dell’IA nella catena del freddo, compresa la lavorazione, il trasporto refrigerato, la conservazione a freddo, la vendita al dettaglio, gli elettrodomestici professionali e domestici.

Vengono inoltre descritte le sfide da affrontare per una più ampia applicazione di queste tecnologie in un contesto di sviluppo sostenibile. Infine, vengono formulate una serie di raccomandazioni ai responsabili delle decisioni.

Introduzione

Il settore dell’Information and Communication Technology (ICT) ha tracciato la strada per tecnologie intelligenti in grado di comunicare e lavorare tra loro in diversi campi di applicazione, grazie alla condivisione di informazioni in un’ottica di “Internet of Things” (IoT). L’IoT può essere definito come la rete in continua crescita di oggetti e dispositivi fisici che mira a stabilire la comunicazione tra tali oggetti e altri dispositivi e sistemi basati su Internet. In particolare, l’IoT registra i dati, interviene in base a regole specifiche e consente l’elabo-

razione, l’interpretazione e il processo decisionale, creando così un ambiente intelligente [1].

Nonostante il riscaldamento/raffrescamento e la refrigerazione (HVACR –Heating, Ventilation, Air Conditioning, Refrigeration) rappresentino una quota cospicua del consumo energetico globale [2], l’applicazione della digitalizzazione a questi settori ha ricevuto meno attenzione rispetto ad altri, come elettrodomestici e dispositivi mobili. È quindi della massima importanza evidenziare e comprendere meglio il potenziale dell’IoT nelle applicazioni HVACR in modo da sviluppare politiche appropriate e spianare la strada a nuovi investimenti in tale ambito.

Nella Figura 1 viene fornito un diagramma di flusso di un’implementazione correlata alla raccolta di dati digitali. La macchina (o l’impianto complesso) è dotata di un certo numero di sensori e sistemi di acquisizione dati idonei, che eseguono misure in tempo reale. L’insieme di dati può quindi essere archiviato e/o analizzato per altri scopi, su piattaforme locali o in remoto tramite una rete.

Le informazioni possono essere trattate localmente o a distanza, con o senza elaborazione. Tipicamente, nelle applicazioni di refrigerazione, l’opzione più comune è l’uso locale delle informazioni, con o senza la loro elaborazione sulla base di modelli sviluppati appositamente per il monitoraggio dei consumi e di altri parametri operativi e/o per il rilevamento e la diagnosi dei guasti (Fault Detection and Diagnosis,

Il trattamento locale dei dati consente analisi e interventi limitati e specifici in loco, mentre la raccolta dei dati da remoto è strettamente correlata all’IoT. La digitalizzazione consente la raccolta e l’elaborazione remota delle informazioni con nuovi strumenti come l’aggregazione dei dati (big data analysis) o l’apprendimento automatico e il monitoraggio simultaneo di più dispositivi, analizzandone il funzionamento sia separatamente che nel loro insieme.

Il suo utilizzo può riguardare i seguenti obiettivi:

• visualizzazione dei dati;

• analisi dei dati.

Per la visualizzazione dei dati, è necessaria l’identificazione dei parametri chiave. A questo proposito, il consumo elettrico del compressore e/o dell’intera unità, la potenza di raffreddamento/riscaldamento, le proprietà di stato (pressione e temperatura) e il coefficiente di effetto utile (COP) sono solitamente i principali parametri di interesse per i sistemi a compressione di vapore. Vengono presi in considerazione anche altri parametri, come la carica di refrigerante e gli avvisi di malfunzionamento del compressore o dei ventilatori.

Per l’analisi dei dati, è necessario definire e implementare strumenti di calcolo e algoritmi dedicati per ottenere vantaggi specifici riassunti in strategie di controllo e previsione, come mostrato nella Figura 2.

temperatura di stoccaggio nel caso di impianti di refrigerazione, dalle condizioni termiche e igrometriche di comfort nel caso di apparecchi di condizionamento. Le strategie di controllo di base dei sistemi con uno o più gradi di libertà per la regolazione della capacità (velocità/ numero di compressori, velocità dei ventilatori) cercano di mantenere una condizione stabile, che riduca al minimo il consumo di energia. Altre strategie di controllo utili sono legate al monitoraggio dello stato della macchina, che consente l’identificazione di guasti gravi attraverso approcci più complessi (sistemi di controllo predittivo basati su modelli). L’implementazione del metodo FDDE (Fault Detection, Diagnosis and Evaluation) per rilevare la natura e l’entità dei guasti suggerisce inoltre strategie di manutenzione convenienti, con conseguente riduzione dei costi e dei tempi di fuori servizio. Le informazioni relative allo stato e all’invecchiamento della macchina consentono di gestire l’avvio/arresto dei componenti (principalmente compressori e ventilatori) durante il funzionamento a carico parziale, in modo da garantire un invecchiamento uniforme.

Gli strumenti di previsione (prediction tools) hanno lo scopo di prevedere il comportamento futuro della macchina e quindi di implementare strategie di ottimizzazione della gestione dell’impianto. Possono essere utilizzati per istruire il sistema di controllo a garantire al meglio il raggiungimento del valore target anche in condizioni fortemente variabili o le condizioni di fuori-servizio per gli apparecchi della catena del freddo. Questi strumenti includono informazioni future riguardanti l’intensità d’uso del sistema e le condizioni meteorologiche. Possono anche essere utilizzati per ridurre al minimo il consumo di energia e/o l’impronta di carbonio (per esempio le emissioni ambientali indirette), per perseguire, per esempio, standard di prestazione più elevate e certificazioni, come stabilito nell’UE dai regolamenti sull’etichettatura energetica [3] e sulla progettazione ecocompatibile [4] e negli Stati Uniti [5, 6]. Infine, i modelli predittivi consentono di ottimizzare i consumi energetici e la manutenzione con un costo totale di gestione ridotto.

Ai fini del controllo e della previsione, possono essere implementati diversi strumenti:

Le strategie di controllo mirano al raggiungimento di un obiettivo prefissato, che può essere rappresentato dalla

• dispositivi PID (Proportional, Integral, Derivative), che rappresentano un approccio robusto per il controllo, senza capacità di previsione;

• modelli grey-box, ovvero approcci deterministici calibrati FDD).

FIGURA 1 Diagramma di flusso della raccolta dati digitali

su dati reali che tentano di descrivere sia i comportamenti dell’utente finale che quelli delle macchine attraverso leggi fisiche e ipotesi. Il loro vantaggio è la loro robustezza nell’effettuare previsioni affidabili anche al di fuori dell’intervallo di calibrazione dei dati. Un limite è legato alla complessità del sistema, che può rendere lo strumento troppo dispendioso in termini di risorse o rendere impossibile la raccolta di tutte le informazioni necessarie per la calibrazione;

• strumenti di machine learning (ML) basati sull’Intelligenza Artificiale (IA), come la logica fuzzy o le reti neurali artificiali, addestrati su dati storici. Questo approccio può essere l’unico adatto quando il sistema è complesso e non ci sono informazioni sufficienti per procedere con un modello grey-box. Un rischio è la scarsa accuratezza delle previsioni al di fuori dell’intervallo di calibrazione dei dati.

L’uso dell’IA nel settore della refrigerazione spazia dalla previsione delle esigenze applicative fino alla previsione dello stato futuro di diversi dispositivi. L’applicazione principale consiste nel minimizzare il consumo energetico dell’impianto preservando la qualità dei prodotti refrigerati. Tutti questi aspetti sono trattati nella letteratura tecnica.

Le potenzialità dell’IoT sono ampie e vanno oltre gli esempi riportati in questa introduzione. Allo stesso tempo, le potenzialità delle applicazioni di IA sono strettamente legate all’utilizzo di sistemi IoT: le informazioni necessarie agli strumenti di IA real-time per il controllo predittivo possono beneficiare ampiamente dei dispositivi IoT, accelerando la penetrazione dell’IA nei settori HVACR.

IoT e IA nella catena del freddo

“Garantire un’implementazione efficiente di catene del freddo alimentari sostenibili in tutto il mondo rappresenta un elemento fondamentale per migliorare i percorsi di sviluppo a basse emissioni e resilienti ai cambiamenti climatici. Allo stesso tempo, essa fornisce un contributo efficace agli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs)” [7]. L’integrazione dell’IoT nella catena del freddo può essere uno strumento per contribuire alla sostenibilità della catena del freddo alimentare nel suo complesso [8]. Raccogliendo e trasmettendo continuamente informazioni sulla qualità degli alimenti e sulla logistica è possibile utilizzare le reti di dati per ottenere il monitoraggio dei processi in tempo reale, consentendo così il controllo, la pianificazione e l’ottimizzazione a distanza di ogni fase della catena di

approvvigionamento dal produttore al consumatore [9]. L’obiettivo principale dei sistemi IoT è quello di stabilire una tracciabilità (tracking) e una rintracciabilità (tracing) complete dei prodotti. Tracciabilità significa tenere traccia del prodotto in ogni fase, mentre la rintracciabilità consiste nell’utilizzare i dati del processo di tracciabilità per costruire la storia del processo [10]. Grazie alla trasparenza e alla visibilità, la rintracciabilità è fondamentale per aumentare la fiducia dei clienti [11]. Dal punto di vista della gestione della catena del freddo, la rintracciabilità consente l’attuazione di tecniche di identificazione delle anomalie e quindi l’adozione di preavvisi di sicurezza alimentare per garantire l’integrità della catena del freddo [12, 13]. Inoltre, l’IoT offre l’opportunità di utilizzare la virtualizzazione nella catena di approvvigionamento alimentare: i digital twins delle entità fisiche possono essere utilizzati per supportare gli operatori del settore

alimentare da remoto nei loro processi decisionali e di controllo. Nonostante i miglioramenti significativi, diverse sfide devono ancora essere risolte [9, 14]: capacità di rilevamento; mancanza di uniformità negli standard; attenuazione del segnale causato dal contenuto di acqua negli alimenti; numero e posizione dei sensori; affidabilità dei dati; il volume di letture dei dati e il tempo necessario per gestire grandi quantità di dati, che limitano lo scambio in tempo reale; protezione della privacy dei dati; mancanza di accesso a Internet; limitata capacità di utilizzare i dati nei processi decisionali; e preoccupazioni per il ritorno sull’investimento.

Lavorazione delle derrate

Nella lavorazione dei prodotti alimentari, l’IoT e l’IA possono agire su quattro diversi livelli: sicurezza e qualità dei prodotti, compresa la rintracciabilità e la conformità; ottimizzazione dei programmi e dei processi di produ-

FIGURA 2 Possibili strategie di controllo e previsione

zione; rilevamento dei guasti e manutenzione predittiva dell’infrastruttura di produzione; minimizzazione dei consumi energetici.

Nel preraffreddamento, la sfida consiste nel garantire l’uniformità della temperatura ed evitare punti caldi, lesioni da raffreddamento o ri-riscaldamento. Oltre a supportare la rintracciabilità e la conformità, il monitoraggio dei parametri di qualità durante la lavorazione, in particolare il tempo e la temperatura, può avere un impatto positivo sugli anelli della catena a valle, come lo stoccaggio o la distribuzione, secondo procedure decisionali basate sull’intelligenza artificiale.

I dispositivi IoT sono in grado di monitorare i parametri relativi al funzionamento di refrigeratori e congelatori e, attraverso algoritmi predittivi, implementare il rilevamento dei guasti e la manutenzione predittiva, evitando così costosi guasti e perdite di prodotto.

Trasporto

Il settore della refrigerazione per il trasporto ha un forte bisogno di raccogliere dati da remoto poiché il carico è in movimento. L’accesso remoto ai dati delle unità di refrigerazione per il trasporto (transport refrigeration unit, TRU) è stato utilizzato per la prima volta per monitorare la qualità del carico al fine di sapere, per uno specifico prodotto, se la catena del freddo sia stata interrotta. Al giorno d’oggi, le unità hanno sensori che forniscono informazioni molto dettagliate che possono essere inviate al cloud [15, 16]. Con gli algoritmi giusti, la raccolta di dati sul cloud provenienti da migliaia di unità in funzione in tutto il mondo porterebbe molti vantaggi in aree che oggi non vengono sfruttate abbastanza, come l’efficienza energetica, la massimizza -

zione della qualità del carico e la manutenzione predittiva.

L’efficienza energetica e la qualità del carico sono strettamente collegate, dato il design di un’unità. Le TRU devono essere controllate in un’ampia gamma di set point, da quelli per prodotti congelati (-20 °C) a freschi (da 0 °C a 15 °C), o anche in condizioni più estreme [17, 18]. Il carico fresco richiede una fluttuazione di temperatura molto bassa, che dipende dal carico [17, 19], richiedendo più energia rispetto al controllo della temperatura con una maggiore escursione di temperatura. Pertanto, le strategie di controllo sono molto diverse tra trasporto di prodotti freschi e congelati [17, 20]. Il trasporto marittimo è probabilmente la modalità di trasporto più difficile a causa della lunga durata del viaggio (tre settimane in media). Attualmente, la maggior parte delle TRU consente la selezione manuale di una modalità per ottimizzare l’energia a scapito della qualità del controllo della temperatura o viceversa. La sfida di ridurre al minimo il consumo di energia mantenendo la migliore qualità del carico per ogni specifica merce e condizione di trasporto (durata del viaggio, posizione, ecc.) è un’eccellente opportunità per l’IoT, che potrebbe prendere in considerazione migliaia di carichi, compresi i dati del proprietario del carico esterni al TRU. Il trasporto in atmosfera controllata mira a massimizzare la freschezza del carico di frutta e verdura, rallentando la maturazione e quindi prolungando la durata di conservazione. Huang et al. hanno sviluppato un nuovo modello di previsione dell’apprendimento automatico per la freschezza della frutta che mostra una migliore precisione con un funzionamento più semplice e veloce rispetto ai modelli convenzionali [21].

Gli stessi autori evidenziano come l’IoT stia sostenendo lo sviluppo e la diffusione di questo tipo di metodo.

Per quanto riguarda la manutenzione predittiva, la modalità di trasporto marittimo è ancora una volta molto impegnativa a causa dei lunghi viaggi via mare. Le TRU marine eseguono ispezioni pre-viaggio (pre-trip inspections, PTI) che consistono in controlli automatizzati delle unità, che sono costosi e richiedono molto tempo. Pertanto, i produttori hanno sviluppato diversi approcci per ridurre al minimo l’impatto dei PTI. Variano in complessità e scopo, ma pochissimi sono effettivamente predittivi. Recentemente, sono emersi nuovi servizi basati sui dati con l’obiettivo di prevedere o rilevare precocemente i guasti attraverso una sorveglianza costante del funzionamento dell’unità. Wronski et al. hanno presentato un sistema di monitoraggio online per i reefer e, dopo cinque anni di funzionamento e milioni di viaggi analizzati, hanno dimostrato un aumento dell’efficienza delle operazioni di manutenzione dei reefer di oltre il 40% [22]. Dal punto di vista dell’assistenza, i potenziali vantaggi di una diagnosi dei guasti basata sui dati e collegata al database di un’intera flotta sono enormi. Sebbene stia iniziando a crescere nel trasporto marittimo, ha ancora una bassa presenza nelle TRU di altri modi di trasporto. Il team di assistenza potrebbe conoscere in anticipo e pianificare di conseguenza i materiali disponibili presso la sede di servizio del punto di arrivo della TRU, riducendo i tempi di inattività di tali unità e il rischio di guasti durante il funzionamento.

Celle frigorifere

Nelle celle frigorifere o nei magazzini, gli obiettivi e le opportunità dell’IoT consistono nel massimizzare la durata di conservazione minimizzando i consumi energetici, ma anche nell’ottimizzare la produttività dello spazio e le operazioni di movimentazione, il che aggiunge una ulteriore complessità specifica considerando i fattori interconnessi da gestire: conservazione del carico, varietà del carico, grandi strutture, consumo energetico, logistica e sicurezza del personale. Il volume complessivo stimato a livello mondiale dei magazzini frigoriferi è di 600 milioni di m³, dove il volume dei grandi magazzini frigoriferi può raggiungere centinaia di migliaia di metri cubi, con tassi di estrazione del calore fino a 10 MW [23]. Da qui l’interesse dei ricercatori per lo sviluppo di modelli per prevedere il consumo energetico di questi impianti e il modo in cui gli approcci al risparmio energetico possono influire sulla qualità del prodotto [24,

25, 26, 27]. La maggior parte di questi lavori utilizza modelli semi-empirici o statistici. Tuttavia, l’utilizzo di approcci di modellizzazione classici per prevedere la durata di conservazione delle merci in relazione a un determinato funzionamento del sistema di refrigerazione e/o per ottimizzare il funzionamento delle celle frigorifere è molto impegnativo, a causa della natura degli indici di qualità dei prodotti deperibili e della complessità dei locali che operano con diverse unità di refrigerazione con prodotti diversi stoccati. L’hardware del controller standard renderebbe questo compito particolarmente difficile a causa delle limitazioni della memoria e delle capacità del processore [28]. La tecnologia IoT appare quindi essenziale per inviare i dati al cloud per essere gestiti efficacemente con modelli di ML o IA e adeguate apparecchiature di calcolo.

Più recentemente, sono emersi modelli basati su ML o IA. Kim ha pubblicato un modello basato sull’apprendimento automatico per prevedere il consumo di energia nella conservazione di prodotti congelati [29]. AlbetsChico et al. hanno presentato una piattaforma tecnologica IoT per ottimizzare l’efficienza energetica, la qualità e i processi nelle celle frigorifere [28]. Hoang et al. hanno sviluppato un modello di rete neurale artificiale per prevedere il funzionamento delle celle frigorifere per applicazioni di risposta alla domanda, motivate dalla grande quantità di energia consumata da questi locali e dall’inerzia termica dei prodotti alimentari [30].

Oltre all’uso di modelli basati sull’IoT e sull’intelligenza artificiale per migliorare i sistemi di refrigerazione, ci sono altre dimensioni piuttosto importanti nelle celle frigorifere, come la logistica per un utilizzo ottimale dello stoccaggio e la sicurezza sul lavoro. A causa delle temperature estremamente fredde nelle aree di lavoro, le celle frigorifere rappresentano un rischio alto per la sicurezza del personale. Zhan et al. hanno presentato un sistema di monitoraggio della sicurezza sul lavoro in tempo reale per il rilevamento degli infortuni delle persone che lavorano nei magazzini frigoriferi [31].

Commercio al dettaglio

L’IoT ha una grande penetrazione nel settore della vendita al dettaglio poiché la maggior parte delle apparecchiature è pronta per l’IoT da molto tempo. Il monitoraggio della temperatura è obbligatorio per motivi di sicurezza ai sensi delle legislazioni di molti paesi, l’affidabilità delle apparecchiature è fondamentale per evitare

sprechi alimentari e la rintracciabilità è spesso implementata per motivi assicurativi. Pertanto, l’IoT agisce sia a livello di prodotto che di apparecchiatura.

I tag di identificazione a radiofrequenza (RFID) possono aiutare a gestire l’inventario, monitorare le scorte insufficienti e prevenire l’indisponibilità a scaffale, che sono particolarmente critici per le merci deperibili. L’IoT è ampiamente applicabile alla sicurezza e alla qualità degli alimenti: i dispositivi automatici basati su indicatori di temperatura temporali RFID (TTI AD) possono monitorare la temperatura e l’età degli alimenti deperibili e verificare la conformità alla catena del freddo. Herbon et al. hanno dimostrato che l’uso di TTI AD in combinazione con la differenziazione dei prezzi può essere molto redditizio se il valore del prodotto è elevato, come il pesce [32]. Buisman et al. hanno studiato gli effetti della durata di conservazione dinamica (DSL) e dello sconto sulla qualità dei prodotti a base di carne, sugli sprechi, sulla carenza e sui profitti dei rivenditori e hanno raccomandato l’applicazione della DSL per l’estensione della durata di conservazione sia ai produttori che ai rivenditori [33].

Quasi tutte le apparecchiature utilizzate nella refrigerazione commerciale sono dotate di dispositivi elettronici, il cui scopo iniziale è quello di far funzionare il sistema secondo le specifiche del produttore. I dispositivi sono in genere collegati per il monitoraggio remoto; tuttavia, i principali produttori stanno ora implementando nuovi modi per supervisionare, gestire e riparare le unità e gli armadi refrigerati grazie ai dispositivi connessi. Come primo livello, il monitoraggio in tempo reale riduce i tempi di inattività, in quanto qualsiasi comportamento anomalo può attivare l’intervento in loco. Le decisioni basate

sui dati e gli algoritmi di intelligenza artificiale possono essere ulteriormente applicati per il rilevamento dei guasti e la manutenzione predittiva. L’Automated Fault Detection and Diagnosis (AFDD) ha un elevato potenziale nei supermercati in termini di impatto energetico e ambientale, nonostante la sua adozione finora limitata. Behfar et al. hanno applicato metodi AFDD basati su regole e sui dati a varie inadempienze nei supermercati e hanno identificato una potenziale area di sviluppo nella combinazione di metodi “data driven” con modelli basati su input di dati specifici [34]. Anche l’IoT e l’IA sono fondamentali per il risparmio energetico, in quanto possono ottimizzare le operazioni a livello di ciascun componente (ad esempio unità di refrigerazione, armadi, distributori automatici, ecc.) o gestire l’intero sistema, ad esempio adattando i set point operativi alle esigenze effettive o alla disponibilità di energia. Questo approccio sta diventando sempre più rilevante man mano che le energie rinnovabili si stanno diffondendo ed è necessaria l’interazione con la rete.

Refrigerazione professionale e domestica

Vengono proposti strumenti ICT per monitorare le scorte alimentari e le date di scadenza: un migliore piano di spesa può ridurre drasticamente lo spreco alimentare da parte dei consumatori finali [35]. Inoltre, i frigoriferi domestici e gli elettrodomestici professionali (catering, distributori automatici, refrigeratori per bottiglie, ecc.) offrono interessanti potenzialità per le interazioni attive con la rete e l’IoT è visto come una tecnologia chiave per l’implementazione del DSLM (Demand-Side Load Management) e come apparecchi che funzio -

LE RACCOMANDAZIONI DELL’INTERNATIONAL

INSTITUTE OF REFRIGERATION - IIR

L’applicazione di strumenti IoT e IA al settore della refrigerazione offre grandi opportunità di controllo e previsione, con lo scopo generale di raggiungere gli obiettivi, ridurre al minimo il consumo energetico, monitorare lo stato e prevedere i comportamenti futuri, minimizzando così il costo totale di proprietà e massimizzando la durata di conservazione. Se applicata alla catena del freddo, la rintracciabilità per la fiducia dei clienti, la sicurezza e il mantenimento della qualità possono svolgere un ruolo fondamentale nella riduzione degli sprechi alimentari.

Pertanto, l’IIR raccomanda di:

• prendere coscienza che la tecnologia IoT è pronta per l’applicazione con i giusti modelli di IA o ML per consentire previsioni più rapide e accurate rispetto ai modelli tradizionali per il funzionamento delle unità frigorifere;

• sostenere la responsabilità dell’industria e dei ricercatori nell’utilizzare questa tecnologia e queste conoscenze per affrontare le nuove opportunità di un funzionamento e di una gestione più efficienti delle unità HVACR;

• promuovere l’istruzione e la formazione interdisciplinare al fine di rimuovere le barriere alla conoscenza e raggiungere un’adeguata implementazione dell’IoT e dell’IA nell’HVACR; sviluppare nuovi schemi organizzativi per superare le barriere che precludono qualsiasi approccio olistico alla progettazione dei sistemi HVACR;

• favorire la trasparenza nella catena del freddo attraverso strumenti IoT, con coinvolgimento diretto degli utenti finali;

• istituire sistemi di incentivazione e linee guida per promuovere la ricerca e il trasferimento tecnologico, ove necessario, per sfruttare appieno le potenzialità dell’IoT e dell’IA.

BOX 1

sioni di gas a effetto serra. I metodi di IA e ML, se opportunamente addestrati e utilizzati, sono in grado di prevedere in modo rapido e accurato i fenomeni complessi e non lineari coinvolti nelle applicazioni di refrigerazione. In alternativa, i modelli grey-box possono essere utilizzati con successo se il sistema non è troppo complesso e, di conseguenza, se è disponibile una conoscenza fisica del sistema sufficiente e a prezzi accessibili.

L’IoT e l’IA aiutano a controllare i sistemi di refrigerazione nella catena del freddo, ottimizzano le strategie di controllo per un migliore raggiungimento degli obiettivi (di temperatura) e un minore consumo energetico, identificano tempestivamente le operazioni critiche e sbloccano la manutenzione predittiva, con una riduzione del costo totale di proprietà. Se applicati alla catena del freddo, possono anche essere fondamentali per garantire la sicurezza dei prodotti e ridurre gli sprechi, aumentare la trasparenza e migliorare la fiducia dei clienti (vedi box 1).

La connettività è ben implementata in tutte le modalità di trasporto refrigerato. Il trasporto marittimo è attualmente il più attivo nell’utilizzo dei dati raccolti nel cloud e sono già stati implementati alcuni metodi per la diagnosi precoce e automatica dei guasti. Tuttavia, la capacità di previsione è ancora limitata e la tecnologia applicata non è sufficiente per supportare altri obiettivi, come l’efficienza e la qualità del carico. Nelle altre modalità di trasporto, il suo utilizzo è per ora limitato all’ottenimento di profili utente e registrazione della sequenza delle operazioni.

nano continuamente, per la gestione della domanda (demand response, DR) in tempo reale. Gli autori mostrano che uno spostamento del carico del 37,9% [36] e un risparmio di carico di picco globale del 5% [37] possono essere raggiunti usando il DSLM dei frigoriferi, anche se non vengono utilizzati PCM. Rodrigues et al. offrono una revisione dei protocolli IoT per DSLM nei frigoriferi domestici [38]. La conclusione degli autori è che tutte le tecnologie abilitanti sono disponibili: la maggior parte degli apparecchi è controllata da microprocessori, che richiederebbero solo un aggiornamento del firmware dedicato. La connettività IoT si sta diffondendo, rendendo realistica l’applica -

zione dell’interazione con le smart grid senza costi aggiuntivi.

Conclusioni

La tecnologia IoT è ben implementata e la ricerca e l’industria hanno ora l’opportunità di sviluppare modelli in grado di sfruttare al meglio la grande quantità di dati disponibili nel settore HVACR, utilizzando ad esempio metodi di apprendimento automatico, per fare un passo avanti nel raggiungimento degli obiettivi, riducendo i costi dei tempi di fuori servizio con la diagnosi predittiva dei guasti, ottimizzando al contempo il consumo energetico insieme alla qualità del prodotto, contribuendo così alla riduzione delle emis-

La gestione delle celle frigorifere è molto complessa a causa della varietà di parametri interconnessi (conservazione del carico, varietà del carico, grandi strutture, consumo energetico, logistica e sicurezza del personale). Il machine learning e l’intelligenza artificiale possono quindi facilitare i problemi di ottimizzazione multi-obiettivo che il settore deve affrontare. Data la natura degli indici di qualità dei prodotti deperibili, è difficile utilizzare approcci di modellazione classici per aggiungere la previsione della durata di conservazione a qualsiasi tipo di applicazione.

Il retail è in gran parte dotato di dispositivi IoT per il monitoraggio e la raccolta dei dati. L’AFDD ha un elevato potenziale nei supermercati in termini di impatto energetico e ambientale, anche se non è ancora stato adottato su larga scala.

Per quanto riguarda i frigoriferi domestici e gli elettrodomestici professionali, l’IoT è disponibile come tecnologia abilitante per l’implementazione del DSLM e del

DR in tempo reale. La connettività IoT si sta diffondendo, rendendo realistica l’applicazione dell’interazione con le smart grid senza costi aggiuntivi.n

* Alfonso William Mauro, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Napoli Federico II

Silvia Minetto, Istituto per le Tecnologie della Costruzione, CNR

BIBLIOGRAFIA

Il testo di questo articolo è stato tratto dalla 55º Informatory Note dell’International Institute of Refrigeration, “Use of Internet of Things and Artificial Intelligence in refrigeration and air conditioning”, 2023 (https://iifiir.org/en/fridoc/use-of-internet-of-things-and-artificial-intelligence-in-refrigeration-147358). Informatory Note redatta da Silvia Minetto (Presidente Commissione D2 “Refrigerated transport, IIR)”, William Alfonso Mauro (Vice-Presidente Commissione B2 “Refrigerating equipment”), Santiago Martinez (Membro Commissione D2) e Yang Zhao, sotto la supervisione di Jean-Luc Dupont (Capo Dipartimento “Scientific and Technical Information”). Revisione di Maud Grasmenil e disegno di Aurélie Durand (sede IIR).

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Copertura dei carichi e risparmio energetico nei supermercati con impianto integrato di refrigerazione e di climatizzazione a CO²

L’articolo riporta i risultati dell’applicazione, in un supermercato situato nel Nord Italia, di un modello sviluppato in TRNSYS, con lo scopo di verificare l’integrazione degli impianti di refrigerazione transcritici a CO2, con integrate le funzioni di produzione di acqua calda sanitaria (ACS) e di raffrescamento e riscaldamento degli ambienti (HVAC), in funzione dei carichi termici

P. D’Agaro, M. Libralato, G. Toffoletti, G. Cortella*

Introduzione

Negli ultimi decenni, gli impianti a CO2 si sono diffusi nei supermercati anche in fasce climatiche calde, grazie alle loro buone prestazioni raggiunte attraverso soluzioni

temperatura di scarico del ciclo con anidride carbonica è stata trasformata in un vantaggio, recuperando il calore per la produzione di acqua calda sanitatecniche avanzate, come ad esempio la compressione parallela, la sovralimentazione degli evaporatori e il recupero del lavoro di compressione. Inoltre, l’alta

ria e il riscaldamento degli ambienti del supermercato (Sawalha, 2013; D’Agaro et al., 2018; Karampour e Sawalha, 2018) e persino per alimentare reti di teleriscaldamento (Giunta e Sawalha, 2021). Recentemente, nell’ottica di ridurre i costi di investimento e creare sistemi più compatti, l’integrazione è stata estesa anche al raffrescamento degli ambienti. Sistemi “CO2 only” o “all-inone”, che forniscono servizi di refrigerazione e raffrescamento/riscaldamento nei supermercati situati nel Sud Europa sono stati proposti con successo e monitorati sul campo nell’ambito del progetto europeo Multipack (Azzolin et al. 2021, Tosato et al. 2020).

La percentuale di soddisfacimento dei fabbisogni degli impianti HVAC e di produzione di ACS conseguibile da un sistema integrato e la sua reale efficienza energetica sono difficili da valutare. Esse dipendono da molti fattori, tra cui la qualità delle prestazioni energetiche dell’involucro dell’edificio; il rapporto tra la superficie del supermercato dedicata ai prodotti refrigerati e la superficie totale di vendita; le

condizioni climatiche. Al fine di indagare questi aspetti, è stato preso come caso di riferimento un impianto di refrigerazione commerciale di tipo booster dimensionato per coprire il carico di picco di refrigerazione di un supermercato da 1200 m2 ubicato nel Nord Italia. Sono stati studiati diversi scenari attraverso l’utilizzo della simulazione dinamica dei componenti e delle loro interazioni (comportamento termico dell’edificio, banchi frigo e celle frigorifere, impianto di refrigerazione commerciale). Le percentuali di soddisfacimento dei fabbisogni sono state stabilite in funzione delle fasce climatiche e del rapporto di carico; il consumo annuale di energia elettrica è stato confrontato con la soluzione di sistemi HVAC e di refrigerazione separati.

Descrizione dei sistemi di refrigerazione integrati

L’impianto di refrigerazione commerciale considerato fornisce una potenza frigorifera nominale di 10,8 kW per 14 metri di banchi frigo chiusi a bassa temperatura (BT) e una potenza

Post-riscaldamento

frigorifera nominale di 70,5 kW per 40 metri di banchi frigo chiusi e 23 metri di vetrine refrigerate a temperatura media (TN). Si tratta di un impianto booster transcritico a CO2, con un ricevitore di liquido a pressione intermedia (35 bar) e due temperature di evaporazione: –35 °C e –10 °C rispettivamente per le applicazioni BT e TN. Ciascun gruppo di compressione è composto da due compressori semi-ermetici alternativi; uno è di tipo a velocità variabile (Bitzer 2KSL-1K, portata di 2,71 m3/h a 1450 gpm, per lo stadio di bassa pressione e Bitzer 4JTC-15K, portata di 9,2 m3/h a 1450 rpm, per lo stadio di alta pressione – HS) e l’altro è di tipo ON/OFF (Bitzer 2JSL-2K, portata di 3,48 m3/h a 1450 gpm, per LS e Bitzer 4FTC-20K, portata di 17,8 m3/h a 1450 gpm, per HS). Il compressore parallelo è un altro Bitzer 4JTC-15K a velocità variabile.

Il calore di scarto può essere recuperato a due livelli di temperatura all’uscita dei compressori HS: lo scambiatore di calore HR1 recupera il calore ad alta temperatura per la produzione di acqua calda sanitaria (70 - 55 °C), mentre lo scambiatore di calore HR2 fornisce acqua a temperatura più bassa per il servizio di riscaldamento degli ambienti (45 - 35 °C). Al fine di aumentare la quantità di calore recuperabile in inverno, il sistema di refrigerazione è costretto a operare in regime transcritico, a un valore di pHS superiore a quello subcritico che sarebbe determinato dalla temperatura esterna.

Inoltre, due evaporatori aggiuntivi sono alimentati dal liquido proveniente dal ricevitore a pressione intermedia: un evaporatore, posizionato all’esterno, che aumenta la quantità di calore recuperato durante la stagione di riscaldamento e l’evaporatore denominato “AC”, che fornisce potenza di raffreddamento per il sistema di condizionamento dell’aria durante la stagione di raffrescamento. Un compressore parallelo rimuove il flash gas dal ricevitore e il vapore dallo scambiatore “AC” e lo porta fino alla pressione pHS in funzionamento transcritico, che avviene sia per temperature esterne superiori a 26 °C sia durante l’operazione di recupero del calore. In inverno, il compressore parallelo viene utilizzato per far funzionare l’evaporatore esterno e per controllarne la pressione.

Banchi TN

Banchi BT

Modello

Il modello dell’intero sistema di refrigerazione, che include il funzionamento dei banchi frigoriferi, delle celle frigorifere e dell’unità di refrigerazione, è stato implementato nell’ambiente TRNSYS, sviluppando routine interne

FIGURA 1 Schema di un impianto “all-in-one” a CO2 con recupero del calore, evaporatore esterno ed evaporatore per l’aria condizionata

ad hoc per ciascun componente. In particolare, i profili di carico di raffrescamento sub-orari ai livelli di evaporazione

TN e BT sono previsti regolando la potenza frigorifera in condizioni nominali per ciascun banco frigorifero in base alle condizioni operative orarie nel supermercato, come descritto dettagliatamente in Polzot (2017).

Le routine implementate nell’ambiente TRNSYS consentono di modellare l’impianto di refrigerazione; le proprietà termodinamiche e termofisiche del fluido refrigerante vengono calcolate tramite un collegamento alle librerie CoolProp (Bell et al., 2014). Vengono trascurate le perdite di carico nel ciclo, i processi di laminazione vengono considerati isoentalpici, i valori fissati di surriscaldamento (30 K per BT e 20 K per TN) sono attribuiti, seguendo un approccio conservativo, interamente alle linee di aspirazione. I compressori sono descritti attraverso correlazioni fornite dal produttore in conformità alla norma UNI EN 12900:2013. Regole di controllo specifiche sono implementate per soddisfare le richieste di riscaldamento e raffreddamento. In particolare, quando il recupero del calore per il riscaldamento degli spazi (HR2) è attivo, la pressione di gas cooler pHS è impostata a 78 bar, ovvero in regime transcritico, altrimenti è determinata dalla temperatura esterna te come segue:

pareti [W/m2K]

* stimato dai dati meteorologici Meteonorm per temperatura interna di 18 °C e temperatura esterna inferiore a 15 °C – [EUROSTAT]

** stimato dai dati meteorologici Meteonorm per una temperatura interna di 21 °C e una temperatura esterna superiore a 24 °C – [JRC/MARS]

HR2 attivo = 78 bar (condizioni transcritiche in stagi → pHS o one fredda)

HR2 non attivo cond. transcritiche → = :max(; pHS 75 1 75 22 13 ,( ), )( ) :max( tt pp eap HS sat +∆ + = bar cond. subc ritiche ( ();( )) () tp tt t cond minsat eapsc +∆ −∆

L’approccio di temperatura al condensatore/gas cooler ∆t ap è impostato a 4 K; la temperatura minima di condensazione tcond,min è impostata a 6 °C e il grado di sottoraffreddamento in regime subcritico ∆tsc è impostato a 3K. La legge di controllo in funzionamento transcritico estivo è stata derivata attraverso l’ottimizzazione con l’obiettivo di ottenere il massimo COP in un lavoro precedente di D’Agaro et al. (2019a).

Il recupero del calore viene effettuato ogni volta che la temperatura nel serbatoio (capacità di 1 m3) è inferiore al valore di setpoint (ad esempio 70 °C per l’acqua calda sanitaria e 45 °C per il riscaldamento degli ambienti) e la temperatura dell’acqua all’uscita degli scambiatori di calore HR1 e HR2 è superiore alla temperatura del serbatoio corrispondente. In estate, l’accumulo HVAC contiene acqua refrigerata dall’evaporatore “AC” a 7 °C, mentre la temperatura di ritorno HVAC è impostata a 12 °C.

Nella Figura 1, sono schematizzate due pompe di

(1)

calore: la pompa di calore 1 copre la produzione di acqua calda sanitaria mentre una reversibile (2) copre la copertura dei fabbisogni dell’impianto HVAC. Ogni volta che la temperatura negli accumuli corrispondenti scende al di sotto del valore limite, la pompa di calore corrispondente viene attivata per raggiungere il valore di setpoint. Le prestazioni delle pompe di calore sono riportate in D’Agaro et al. (2019b).

Fabbisogni impianti HVAC e refrigerazione

Involucro edilizio del supermercato

Il supermercato ha una pianta rettangolare con una superficie di vendita di 1200 m2 e un’altezza interna

di 3,16 metri. Si trova al piano terra dell’edificio schematizzato in Figura 2; il piano superiore è interamente occupato da una palestra e al piano interrato è ubicata una zona a uso magazzino. La facciata nord-est (1) è vetrata e ombreggiata da un portico; la facciata esterna (2) è prevalentemente opaca, avendo solo il 2% di superficie vetrata. Una galleria copre le altre due facciate. Il modello per la simulazione energetica dell’edificio, realizzato utilizzando la type 56 (Multizone building), deriva dai risultati del progetto comunitario CommONEnergy (Antolin et al., 2016). In questo studio vengono prese in considerazione sei località, ciascuna rappresentativa di una diversa fascia climatica italiana (dalla più calda A alla più fredda F). I gradi giorno di riscaldamento (HDD) e i gradi giorno di raffreddamento (CDD) per ciascuna località sono riportati nella

TABELLA 1 Fascia climatica, gradi giorno di riscaldamento (HDD) e raffrescamento (CDD), trasmittanza termica U per pareti esterne e superfici vetrate, dell’edificio di riferimento

FIGURA 2 Supermercato considerato nel caso studio: rappresentazione 3D dell’edificio a 2 piani (a sinistra) e pianta del supermercato al piano terra (a destra)

Tabella 1. I file meteorologici utilizzati nella simulazione sia dell’impianto di refrigerazione commerciale sia dell’edificio sono l’anno meteorologico tipo (TMY) che derivano dal database Meteonorm (Meteonorm, 2017).

Al fine di effettuare un equo confronto tra i fabbisogni di riscaldamento e raffrescamento dell’impianto HVAC in diverse fasce climatiche, le prestazioni dell’involucro edilizio sono state variate per ogni località in conformità al rispettivo “edificio di riferimento” definito nel Decreto Ministeriale del 26 giugno 2015. I valori di trasmittanza termica U prescritti sono riportati nella Tabella 1 per i principali componenti dell’involucro edilizio.

Stima dei carichi per gli impianti di refrigerazione e HVAC

Esiste una reciproca interazione tra i banchi frigo e l’ambiente interno dell’edificio: il trasferimento di calore e di massa avviene attraverso le superfici dei volumi refrigerati, principalmente a causa dell’ingresso di aria e umidità nei banchi frigo aperti o durante l’apertura delle porte dei banchi chiusi. I contributi sensibili e latenti di ciascuna cella frigorifera e tipologia di banco frigorifero (ovvero classe di temperatura; verticale/orizzontale; aperto/chiuso; ecc.) e dell’impianto HVAC sono calcolati dinamicamente in funzione della temperatura e dell’umidità dell’aria interna (Polzot et al., 2016). Ad esempio, nella

Figura 3 è riportato il valore assoluto del contributo sensibile di banchi e celle per una settimana invernale (con aumento del fabbisogno di riscaldamento) e una settimana estiva (con riduzione del fabbisogno di raffrescamento) in fascia climatica E.

Gli altri carichi interni sono: l’occupazione della superficie di vendita (0,2

Infine, la potenza frigorifera richiesta dai banchi frigoriferi e delle celle frigorifere è influenzata dalla temperapersone/m2), l’illuminazione (12 W/m2) e le apparecchiature elettriche (10 W/m2) tutti modulati secondo i rispettivi orari di funzionamento. Ad esempio, il carico interno derivante dall’illuminazione è una funzione a due gradini, valore intero durante l’orario di apertura e valore nullo durante il periodo di chiusura; i carichi interni da occupazione sono modulati per raggiungere il massimo a mezzogiorno, un minimo relativo del

Le simulazioni effettuate sull’edificio nelle diverse fasce climatiche hanno dato origine a diverse distribuzioni dei carichi di riscaldamento e raffrescamento, che sono riassunte in termini di fabbisogni energetici mensili in Figura 4. Il profilo di carico per la produzione di ACS è stato assunto costante per tutte le fasce climatiche, vista la destinazione commerciale dell’immobile.

FIGURA 3 Carico sensibile (valore assoluto) dalle apparecchiature di refrigerazione per la conservazione degli alimenti all’impianto HVAC e temperatura interna per una settimana invernale e una settimana estiva nella fascia climatica E

FIGURA 4 Fabbisogno mensile di energia dell’impianto HVAC per unità di superficie per le sei diverse fasce climatiche

FIGURA 5 Distribuzione della potenza frigorifera richiesta dai banchi frigo e dalle celle frigorifere per le sei fasce climatiche selezionate

tura interna. La temperatura interna è impostata a 20 °C durante la stagione invernale e a 24 °C durante la stagione estiva, ma è influenzata dalle condizioni esterne quando l’impianto HVAC è spento, cioè nelle mezze stagioni e durante gli orari di chiusura del supermercato. Questo è il motivo per cui la potenza richiesta cambia a seconda della fascia climatica, come riportato nella distribuzione dei valori di frequenza tracciata nella Figura 5.

I fabbisogni energetici su base annua sono riportati nella Tabella 2. Le ultime due colonne riportano il rapporto tra il fabbisogno di riscaldamento degli ambienti e il carico di refrigerazione (a) e tra le richieste di raffrescamento degli ambienti e il carico di refrigerazione (b), che sono parametri rappresentativi per la soluzione “all-in-one” e sono fortemente dipendenti dalla fascia climatica nonostante la qualità della prestazione energetica dell’edificio sia stata mantenuta costante.

Consumo energetico della soluzione integrata

Parametrizzazione

Una questione chiave è la percentuale di copertura dei fabbisogni di ACS e HVAC che si può raggiungere in diverse

fasce climatiche con un impianto di refrigerazione commerciale dimensionato per coprire il carico di picco di refrigerazione. Per valutare questo aspetto, viene eseguita una serie di simulazioni in cui il carico di refrigerazione Q REF viene mantenuto costante e le richieste dell’impianto HVAC vengono aumentate e diminuite (quindi i parametri α e β) per simulare diversi rapporti tra la superficie del supermercato dedicata

ai prodotti refrigerati e la superficie di vendita totale, oppure una migliore/ peggiore qualità della prestazione energetica dell’edificio. Il parametro γ è stato definito come segue:

(2)

dove si assume che, per un edificio più grande rispetto a quello di riferimento “0” considerato nel paragrafo precedente, l’aumento della domanda di riscaldamento QHEA e della domanda di raffrescamento QAC siano uguali, rispetto all’edificio di riferimento nelle stesse condizioni climatiche.

I casi studio considerati sono:

Caso 0: γ = 100% caso di riferimento descritto nel paragrafo precedente

Caso 1: γ = 116,7%

Caso 2: γ = 83,3%

Caso 3: γ = 66,7%.

Copertura del carico e consumo energetico

La percentuale di copertura dei carichi è riportata in Figura 6. La copertura completa dei fabbisogni dell’impianto HVAC viene raggiunta solo nel caso 3 per quasi tutte le fasce climatiche, a eccezione del carico di riscaldamento nella fascia climatica più fredda (F). La copertura del fabbisogno di riscaldamento mediante recupero di calore va dall’89 al 99% nel caso 0 a seconda della

degli ambienti Q”AC per m2 di superficie di

FIGURA 6 Copertura del fabbisogno energetico per il riscaldamento degli ambienti (HEA) e il raffrescamento (AC) e del fabbisogno energetico per la produzione di ACS nelle sei fasce climatiche selezionate per i quattro casi considerati

fascia climatica; è sempre superiore al 98% nel caso 3 e inferiore al 96% nel caso 1. Il carico frigorifero è interamente coperto praticamente su tutto il territorio italiano a eccezione della fascia A, di estensione trascurabile. Grazie al limitato apporto solare e al contributo positivo dei banchi frigo, la copertura del raffrescamento dell’ambiente interno da parte delle CRU non risulta critica. La produzione di acqua calda è invece un po’ più critica: è garantita fino al 90% nella fascia climatica più fredda del caso 1 e al 99,3% nella fascia climatica più calda per il caso 3.

Il consumo di energia elettrica è stimato per il caso base con sistemi separati: il booster CRU che soddisfa il fabbisogno di refrigerazione e le pompe di calore che contribuiscono a quelli di produzione di ACS e dell’impianto HVAC. Il consumo di energia per le pompe di calore per ciascun tipo di fabbisogno è riportato nella Figura 7 per tutti i casi e le fasce climatiche. Ovviamente il consumo annuo per il raffrescamento degli ambienti diminuisce mentre il consumo per riscaldamento aumenta

dalla fascia climatica più calda A a quella più fredda F. In particolare, nella fascia climatica F la bassa domanda e l’elevato EER consentito dalla favorevole temperatura esterna estiva mantengono trascurabile il consumo di energia elettrica per il raffrescamento.

Nella Tabella 3 è riportato il consumo energetico delle CRU separate, dedicate alla sola refrigerazione (Colonna “CRU separata”), che cambia al variare della fascia climatica, ma rimane costante per diversi valori del parametro γ. La Tabella 3 mostra anche l’incremento del

consumo energetico delle CRU integrate, rispetto alla CRU separata, per le necessità di copertura dei carichi sopra discusse e il risparmio sul consumo energetico totale assumendo che la richiesta residua sia coperta dalla pompa di calore. Si può notare che il consumo di energia elettrica della CRU integrata aumenta sempre rispetto alla CRU separata, quando si passa dalla fascia climatica più calda a quello più fredda, a causa dell’aumento della richiesta di riscaldamento e quindi di un funzionamento transcritico più lungo, forzato dal recupero di calore. Il risparmio energetico totale non diminuisce necessariamente quando l’unità refrigerante integrata necessita di più energia: nel caso 0, caso 1 e caso 2 il risparmio mostra un minimo in corrispondenza del clima intermedio D mentre nel caso 3 per climi più freddi di C il sistema integrato non è energeticamente conveniente in quanto comporta una richiesta energetica totale maggiore rispetto alla soluzione separata.

Conclusioni

Questa simulazione mira a identificare possibili soluzioni efficienti dal punto di vista energetico per un sistema “all-in-one”, che consenta di supplire ai carichi di refrigerazione, riscaldamento e raffrescamento e la produzione di ACS per un ambiente commerciale di riferimento.

Si è riscontrato che un impianto destinato a fornire il carico frigorifero di progetto ai banchi frigo e alle celle frigorifere può coprire efficacemente anche le esigenze di raffrescamento degli ambienti per l’estate, mentre il riscaldamento degli ambienti e l’acqua calda possono essere parzialmente coperti. La copertura quasi totale viene raggiunta solo nel caso 3, cioè quando la superficie dell’area di vendita è la più bassa tra quelle indagate, ma

TABELLA 3 Consumo elettrico annuo per le CRU di refrigerazione nel caso di sistemi separati (caso base, “CRU separata”) e variazione percentuale del consumo energetico delle CRU e del consumo totale di energia elettrica per le soluzioni integrate

FIGURA 7 Consumo di energia elettrica per ACS, HEA e pompa di calore AC

NOMENCLATURA

AC Aria condizionata

BT Bassa temperatura (surgelati)

CDD Gradi Giorno di Raffrescamento

COP Coefficiente di prestazione

CRU Unità di refrigerazione commerciale

ACS Acqua Calda Sanitaria

HDD Gradi Giorno di Riscaldamento

HEA Riscaldamento degli ambienti

HR Recupero di calore

HS Stadio alta pressione

LS Stadio bassa pressione

Q Fabbisogno energetico annuo [kWh a-1 ]

Q" Fabbisogno energetico netto annuo per superficie di vendita

RDC Banchi frigoriferi

REF Refrigerazione

TN Media temperatura (refrigerati)

t Temperatura [°C]

U Valore di trasmittanza termica U di riferimento [W/m2K]

α Rapporto tra i carichi di riscaldamento e di refrigerazione

β Rapporto tra i carichi di raffrescamento e di refrigerazione

γ Parametro definito nell’Equazione (2)

non per le condizioni climatiche più fredde.

Quando la richiesta di riscaldamento aumenta (sia per condizioni climatiche più fredde sia per superfici di vendita più grandi) l’impianto di refrigerazione integrato necessita di più energia ma non necessariamente i risparmi diminuiscono: mostrano valori massimi per le fasce climatiche più calde e più fredde, valori minimi per le fasce climatiche intermedie. Se si considera il rapporto tra le richieste di refrigerazione e le richieste degli impianti HVAC (influenzate dall’area di vendita), l’area di vendita più piccola porta alla copertura più elevata ma con prestazioni energetiche peggiori.

I risultati sono fortemente influenzati da un delicato equilibrio tra le prestazioni dell’unità di refrigerazione

e delle pompe di calore, nonché dal rapporto tra i carichi per l’HVAC e di refrigerazione, in combinazione con le condizioni climatiche. Ciò porta a sottolineare la necessità di un confronto preciso del consumo energetico delle varie configurazioni di sistema, per consentire la massima riduzione delle

RINGRAZIAMENTI

Il testo di questo articolo è una traduzione dell’originale presentato alla 7th IIR conference on Sustainability and the Cold Chain

| April 11-13 | Newcastle, United Kingdom.

emissioni di gas serra insieme a una sostenibilità economica.n

* Paola D’Agaro, Michele Libralato, Gabriele Toffoletti, Giovanni Cortella, DPIA, Università degli Studi di Udine

La ricerca che ha portato a questi risultati ha ricevuto finanziamenti dal MIUR nell’ambito del PRIN2017, progetto “The Energy FLEXibility of Enhanced HEAT Pumps for the Next Generation of Sustainable Buildings (FLEXHEAT)”, contratto 2017KAAECT.

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La qualità dell’aria in ambito vitivinicolo

L’articolo prende in esame il caso di un’applicazione HVAC nell’azienda vitivinicola “Vie di Romans” a Mariano del Friuli (GO), con integrazione di controllo di processo e di climatizzazione ambientale dei locali occupati e dedicati alle postazioni lavorative e all’accoglienza

F. Busato, P. Carraro, L. Zordan*

La qualità dell’aria interna e il controllo termoigrometrico sono elementi determinanti non solo per il benessere degli occupanti ma anche per la gestione di processi.

Nel mondo vitivinicolo oltre al controllo delle condizioni ambientali nei locali dedicati all’accoglienza e agli uffici, la qualità dell’aria riveste un ruolo di particolare

rilievo anche nella produzione del vino che, oltre al mantenimento della temperatura nella fermentazione alcolica in tino, necessita di stabilità e precisione nonché di rimozione della CO2 prodotta nelle fasi di fermentazione alcolica ed eventualmente malolattica.

Questo lavoro illustra il caso studio di un’applicazione HVAC di particolare interesse, che integra la climatizzazione ambientale e quella di processo, con il controllo di temperatura, umidità, anidride carbonica e supervisione dell’impianto.

Introduzione

Gli aspetti dell’HVAC nel mondo delle aziende vitivinicole si articolano essenzialmente nel controllo delle temperature di fermentazione (asportazione di calore) e nel controllo termoigrometrico dei locali in cui avvengono i processi o destinati alla permanenza di persone, siano essi adibiti a spazio lavorativo o di accoglienza.

Il controllo delle temperature di processo, aspetto legato intrinsecamente alla reazione esotermica di fermentazione alcolica (che genera circa 100 kJ di calore per ogni mole di glucosio trasformata in alcol etilico), è un aspetto ben trattato dalla letteratura tecnica specialistica e che prevede la produzione e fornitura di acqua refrigerata che viene inviata a scambiatori di calore in forma di piastre da inserire nei tini di fermentazione o a intercapedini refrigerate a rivestimento dei tini stessi (nel caso in cui questi siano realizzati in acciaio inox). Si tratta di un’applicazione ben conosciuta e che può ben inserirsi a livello di trattazione tecnica nell’ambito dello scambio termico o dell’ottimizzazione energetica di un processo.

Il controllo termoigrometrico e di qualità dell’aria è viceversa un aspetto innovativo all’interno delle aziende. La diffusione del condizionamento dell’aria nei moderni edifici – necessaria da un lato date le caratteristiche termofisiche degli involucri e dall’altro a causa delle maggiori esigenze di comfort sia per gli uffici che per i locali destinati all’accoglienza – rende necessario ripensare l’impiantistica all’interno delle cantine, garantendo condizioni accettabili in termini di temperatura, umidità relativa e concentrazione di anidride carbonica.

Inoltre, vi sono alcuni processi di vinificazione che possono avvenire, per scelta stilistica, senza il controllo della temperatura all’interno del contenitore (tino di vinificazione). Quando si sceglie di far maturare il vino in “barrique” (contenitore in legno da 225 l), “tonneaux” (contenitori in legno da 500 l) o comuni recipienti al di sotto dei 1000 l di capienza, tradizionalmente il controllo della temperatura e dell’umidità è lasciato alle proprietà termofisiche della cantina (quasi sempre interrata in questi casi). In taluni casi, quando

lo stile di vinificazione si ispira alla tradizione della Borgogna, anche la fermentazione (in questo caso soltanto per i vini bianchi) avviene anch’essa all’interno di barrique e tonneaux. Di conseguenza lo smaltimento del calore di fermentazione è demandato alle condizioni termoigrometriche naturali della cantina ipogea e a un’opportuna distribuzione spaziale delle piccole botti.

Il problema dello smaltimento della CO2 in eccesso rappresenta invece un punto critico. Durante una fermentazione alcolica per ogni litro di mosto che fermenta vengono mediamente prodotti oltre 50 l di CO2 (per un vino a 12,5% Vol circa 52 l di CO2 per ogni litro di mosto, responsabili – purtroppo – di molti gravissimi incidenti sul lavoro nelle cantine durante la pulizia dei tini; incidenti che, quasi durante ogni vendemmia, si registrano nel nostro Paese). Per lo smaltimento dell’anidride carbonica la tradizione vuole che ci si affidi al ricambio naturale dell’aria; tuttavia, l’usanza tradizionale di far entrare per primi i cani nelle cantine ipogee (la CO2 è più pesante dell’aria e tende a stratificare in basso) dimostra quanto la tradizione non abbia mai garantito l’affidabilità nel raggiungimento del risultato finale.

Nel caso della costruzione di una nuova cantina, o dell’ampliamento di una cantina esistente secondo standard di efficienza energetica, igiene, ricambio dell’aria e comfort, è necessario quindi pensare all’impiantistica HVAC in una prospettiva integrata di contributo al controllo di processo e climatizzazione dei locali occupati e dedicati alle postazioni lavorative e anche all’accoglienza, esigenza quest’ultima che sta diventando un fattore distintivo tra i produttori.

La cantina

L’azienda vitivinicola “Vie di Romans” è una delle principali cantine friulane, un vero e proprio punto di riferimento, nonché uno dei protagonisti dell’Olimpo enologico italiano.

Fondata oltre un secolo fa dalla famiglia Gallo all’interno della zona a denominazione di origine Friuli Isonzo, la Cantina deve il nome alla sua posizione, adiacente a un’antica strada romana, Vie di Romans nel gergo della zona, che diventa quasi un toponimo a designare la strada che, in tempi antichi, collegava Aquileia a Cividale del Friuli.

L’importante sviluppo commerciale dell’azienda, parallelo a quello qualitativo, ha creato l’opportunità per la realizzazione di un ampliamento della struttura. Nel 2021

FIGURA 1 Vista del nuovo edificio oggetto dell’ampliamento dell’azienda vitivinicola “Vie di Romans”

iniziarono i lavori di costruzione di un nuovo edificio, in stile moderno e lineare, per gli uffici amministrativi e direzionali, oltre alla costruzione di una nuova barricaia e di spazi da dedicare a eventi di valorizzazione e promozione dei prodotti vinicoli dell’azienda.

La conclusione dei lavori e la successiva cerimonia di inaugurazione è avvenuta a ottobre 2023 alla presenza di varie autorità politiche locali, tra cui l’assessore regionale alle Risorse agroalimentari Stefano Zannier. In Figura 1 si apprezza l’estetica del nuovo edificio dell’azienda.

L’impianto HVAC

Per la descrizione dell’impianto meccanico a servizio del nuovo edificio è utile partire dall’esterno e più precisamente dalle 4 pompe di calore reversibili aria/acqua utilizzate per la fornitura dell’energia termofrigorifera necessaria all’intero edificio, per un totale di circa 280 kW termici. Due di queste unità, poste in parallelo idraulico, sono a servizio dei locali amministrativi/direzionali e degli spazi dedicati agli eventi aziendali.

Le altre due pompe di calore – sempre collegate in parallelo idraulico – sono invece a servizio esclusivo della zona “barricaia”. La Tabella I riporta le principali caratteristiche e i dati di targa delle macchine termofrigorifere installate, mentre la Figura 2 riporta una suggestiva fotografia delle macchine a servizio del nuovo edificio.

Uffici amministrativi/direzionali e spazi dedicati agli eventi

L’impianto meccanico a servizio di questi locali si compone di un sistema di riscaldamento/raffrescamento radiante a pavimento e di un sistema di ventilazione meccanica controllata (“aria neutra”) ad alta efficienza energetica. La distribuzione aeraulica nei vari locali è affi-

TABELLA I Principali caratteristiche delle pompe di calore a servizio del nuovo edificio

Pompe di calore a servizio degli uffici e degli spazi per gli eventi

Pompe di calore a servizio esclusivo della barricaia

Quantità

Tipologia di unità

Tipo di compressori

Recuperatore di calore

Potenza frigorifera nominale unitaria

[@12/7 °C, AE 35 °C]

EER

Potenza termica nominale unitaria

[@40/45 °C, AE 7 °C]

COP / SCOP LT

Gas refrigerante

Certificazione

2 2

A/W, ad alta efficienza energetica in versione silenziata (LN)

Ermetici tipo “scroll”

DS – desurriscaldatore -

81,3 kWf

62,5 kWf

3,28 3,34

80,6 kWt

3,30 / 3,65

63,1 kWt

3,39 / 3,66

HFC – R32 (GWP100,AR4 = 675)

Eurovent

F

FIGURA 3 Foto da catalogo del regolatore di portata

FIGURA 4 Particolare di installazione di alcuni regolatori di portata

data a un serie di circa 20 regolatori di portata “intelligenti” ciascuno dotato di scheda elettronica integrata e sistema di comunicazione wireless per l’interfacciamento con la rete di regolazione.

Ciascun regolatore fornisce il corretto apporto di aria primaria in ogni singolo ambiente in funzione dei valori di temperatura, umidità, VOC (Composti Organici Volatili) e CO2 misurati da appositi sensori direttamente in ambiente. L’unità di trattamento aria,

dotata di regolazione elettronica integrata propria del costruttore, alimenta tutta la rete di distribuzione aeraulica recuperando dall’aria estratta oltre l’80% di energia termica sensibile e latente, grazie a un recuperatore entalpico rotativo ad alta efficienza. Il trattamento prevede una batteria di scambio termico reversibile per riscaldamento e raff reddamento, alimentata dalle pompe di calore e una batteria di post riscaldamento estivo, alimentata dal

recupero termico delle pompe di calore stesse, per gestire la deumidificazione estiva. Il set point della temperatura di mandata, tendenzialmente neutro rispetto agli ambienti, può variare automaticamente per dare un contributo termico sensibile, qualora ve ne fosse la necessità. La Figura 3 e la Figura 4 riportano dei particolari fotografici dei regolatori di portata.

Anche l’impianto radiante è gestito direttamente dallo stesso sistema in sinergia con l’impianto aeraulico. Qualora l’apporto termico radiante non risultasse sufficiente per una specifica esigenza, le batterie di post riscaldamento/raffreddamento presenti in ogni ambiente possono aumentare o diminuire la temperatura dell’aria di mandata per raggiungere e mantenere le condizioni ambiente desiderate, incrementando, se necessario, anche la portata d’aria, secondo la sequenza logica illustrata in Figura 5.

Ottimizzazione idronica in ambiente (“wise water”)

Ogni terminale è dotato di valvola di regolazione comandata dai dispositivi I/O del sistema. In base al posizionamento di tutte le valvole di regolazione presenti, il sistema stesso ottimizza la temperatura dell’acqua in circolazione incrementandola o abbassandola a seconda dell’effettivo fabbisogno, dapprima intervenendo sul set point del circuito secondario di distribuzione, poi, in secondo step, direttamente sulle pompe di calore. Questo sistema consente due importanti vantaggi:

• miglior funzionamento del terminale senza pendolazioni;

• minor consumo per la produzione di acqua calda e/o refrigerata.

FIGURA 5 Sequenza logica di regolazione della temperatura ambiente

FIGU RA 6 Foto della UTA a servizio degli uffici e degli spazi dedicati agli eventi

Ottimizzazione aeraulica

Anche la prevalenza utile generata dai ventilatori è a set point scorrevole ottimizzato per generare in ogni momento la pressione sufficiente a soddisfare la richiesta che è, per sua stessa natura, variabile. Questo accorgimento permette un significativo risparmio di energia assorbita dai ventilatori e consente ai terminali di controllare con maggior precisione le portate d’aria in ogni singolo

ambiente. La Figura 6 riprende una fotografia dell’UTA a servizio dell’edificio.

Sistema di gestione e supervisione

Il sistema di supervisione centralizzata offre all’utente un’interfaccia grafica semplice e intuitiva per la gestione

dell’impianto. La comunicazione avviene tramite rete Ethernet verso i principali componenti dell’impianto stesso (pompe di calore, UTA, ecc.) mentre i dispositivi in ambiente sono stabilmente connessi mediante una innovativa tecnologia wireless digitale che, sfruttando i principi della rete mesh

FIGURA 7A Interfaccia grafica del sistema di gestione e supervisione impianto SWII

FIGURA 7B Interfaccia grafica del sistema di gestione e supervisione impianto SWII

e gli algoritmi di coesistenza cognitiva, garantisce una comunicazione costante e affidabile tra tutti i dispositivi in campo.

Due screenshot dell’interfaccia grafica sono visibili in Figura 7a e 7b: nella prima immagine (Figura 7a) si apprezza come, attraverso la planimetria del fabbricato, sia possibile monitorare in tempo reale tutti i parametri ambientali di ciascun locale (temperatura, umidità, VOC, CO2), mentre nella seconda schermata (Figura 7b) viene visualizzato l’andamento temporale degli stessi parametri: nello specifico, la linea retta azzurra è il set point di temperatura; la linea gialla

rappresenta il valore di temperatura effettivo misurato. Si può notare come la portata d’aria (in verde la mandata e in rosso la ripresa) diminuisca al raggiungimento del set point di temperatura; a ciò consegue un peggioramento della qualità dell’aria (linea arancione – concentrazione VOC) ma questo peggioramento viene subito compensato da un successivo aumento della portata d’aria. La temperatura rimane stabile grazie al controllo combinato dell’impianto radiante e della batteria di post riscaldamento.

La struttura concettuale della rete wireless con tecnologia mesh è riportata in Figura 8; ogni dispositivo contribuisce alla generazione della rete facendo da ponte radio per i dispositivi circostanti, in questo modo la comunicazione è garantita anche in ambienti radio affollati, difficili o schermati, mantenendo comunque una potenza di trasmissione RF sempre molto bassa (<0,05 W)

Barricaia

La barricaia è un locale affascinate per definizione: il luogo in cui il vino viene fatto affinare in botti in legno per un periodo più o meno lungo a seconda del vitigno e della tipologia di prodotto che si vuole ottenere. La barricaia Vie di Romans è posta a una profondità di circa 9 metri e sviluppata su una superficie di 2.500 m2; custodisce circa 600 botti di rovere francese o di Slavonia, con capienza di 228 litri cadauna, corrispondenti quindi a 1.370 ettolitri, equivalenti a circa 180.000 bottiglie di pregiato nettare divino. Una visione prospettica della barricaia è visibile in Figura 9. Il controllo termoigrometrico della barricaia è un aspetto fondamentale, che si riflette direttamente sulla

FIGURA 8 Struttura di una rete wireless con tecnologia Mesh

FIGURA 9. La bellissima e ampia barricaia di “Vie di Romans”, posta a 9 metri sottoterra

FIGURA 10 Schema funzionale delle UTA a servizio della barricaia

qualità del vino e sul contenuto nelle botti.

La richiesta del committente è di mantenere costante durante tutto l’anno il valore di temperatura pari a 15 °C, con una umidità relativa dell’80%.

Questo è reso possibile grazie a 2 unità di trattamento aria con sezione di ricircolo e sistema di recupero entalpico rotativo, ciascuna dotata di modulo di integrazione termica caldo/freddo che, per quanto visto prima, utilizza il fluido vettore proveniente dalle due pompe di calore reversibili esterne, collegate in parallelo idraulico. Lo schema funzionale delle UTA è riportato in Figura 10.

La sezione di ricircolo delle due unità è concepita in modo da poter misurare (e quindi stabilire) la portata di aria esterna indipendentemente dalla portata d’aria totale generata.

L’apporto di aria esterna viene stabilito automaticamente in base alla concentrazione di CO2 rilevata dalle sonde poste sulla ripresa. Una sonda di pressione differenziale a monte e a valle del recuperatore di calore (di cui è nota la perdita di carico) consente di misurare la portata di aria esterna, mentre il ventilatore di espulsione (anch’esso dotato di misuratore di portata integrato) controlla l’espulsione per bilanciare correttamente i flussi.

Essendo questo un trattamento dedicato al processo di fermentazione e maturazione del vino, viene lasciata all’utente la possibilità di stabilire manualmente l’apporto di aria esterna o di farla gestire in automatico dall’unità.

Per garantire il corretto grado di umidità relativa durante tutto l’arco dell’anno, le due UTA devono effettuare la deumidifica durante il periodo estivo. Diversamente, nel periodo invernale è invece necessario procedere con una umidificazione dell’ambiente, ottenuta grazie all’impiego di umidificatori esterni ad acqua pressurizzata che sfruttano l’energia potenziale impartita all’acqua da una pompa volumetrica, per ottenere una finissima nebulizzazione tramite speciali ugelli atomizzatori. Anche la gestione degli umidificatori viene effettuata dalla regolazione integrata delle due unità di trattamento aria (regolazione propria del costruttore delle UTA) mediante un segnale 0-10 V.

I processi fermentativi del vino e il loro impatto nell’IAQ

Veniamo adesso a un aspetto importante legato al processo di vinificazione, che impatta direttamente sulla qualità dell’aria ambiente: la fermentazione alcolica e, in misura minore, la cosiddetta fermentazione malolattica

(o semplicemente “malolattica”).

La fermentazione alcolica è il processo chiave nella produzione di vino; si tratta di un complesso fenomeno biochimico nel corso del quale particolari lieviti trasformano gli zuccheri presenti nel mosto (glucosio e fruttosio) in alcol etilico, anidride carbonica e numerosi prodotti secondari –tra cui acidi, alcoli superiori, glicerina – che determinano le qualità aromatiche e gustative del vino. Qui sotto

LIEVITI

la formula generale che sintetizza la formazione di etanolo e CO2 a partire dal glucosio.

Per quanto di nostro interesse, tra i sottoprodotti di fermentazione dei quali si deve tenere conto troviamo CO2 e calore, quest’ultimo nella misura di circa 25 kcal (104,6 kJ) ogni 180 g di zucchero convertito.

Un altro evento, successivo alla fermentazione alcolica e che avviene nel contesto della maturazione del vino,

C₆H₁₂O₆ ® 2CH₃CH₂OH + 2CO₂ + prodotti secondari + calore

UTA a servizio degli uffici e degli spazi per gli eventi

UTA a servizio esclusivo della barricaia

Quantità 1 2

Portata d’aria nominale unitaria

Tipo di recupero aeraulico

Regolazione

Parametri di controllo

Regolazioni di terze parti, dalle UTA

Certificazioni

12.000 m3/h 10.000 m3/h

Rotativo, entalpico

Integrata, propria del costruttore

Temperatura, umidità, VOC + CO 2

Batterie di Post-riscaldo in ambiente

Eurovent VDI6022

Temperatura, umidità, CO 2

Umidificatori esterni ad acqua pressurizzata

Eurovent VDI6022

TABELLA II Principali caratteristiche delle unità di trattamento aria

Glucosio Alcol etilico Anidride carbonica

FIGURA 11 Foto di una delle due UTA a servizio della barricaia

è la fermentazione malolattica, che può seguire sia la vinificazione in bianco che quella in rosso.

A essere rigorosi, la malolattica non è una vera e propria fermentazione ma, dal punto di vista chimico, è una reazione di decarbossilazione, ossia di trasformazione dell’acido malico in acido lattico a opera dei batteri lattici (lattobatteri) che si trovano nel vino, con formazione di anidride carbonica che può rendere il vino leggermente frizzante ma che poi si allontana spontaneamente con la maturazione.

BATTERI LATTICI C₄H₆O₅ ® C₃H₆O₃ + CO₂

Il risultato della fermentazione malolattica è la diminuzione sostanziale dell’acidità del vino, con il conseguente miglioramento delle proprietà organolettiche: l’acido lattico è infatti più “debole” del malico e decisamente più delicato.

Possono subire la malolattica sia i vini rossi che i vini bianchi, ma in tutti i casi, comunque, essa è accompagnata dal rilascio in ambiente di anidride carbonica.

Nel caso di Vie di Romans, la maggior parte della produzione riguarda vini bianchi che fermentano direttamente in barricaia, liberando in questo locale una elevata quantità di CO2. Solo i vini rossi, che sono in quantità marginale, fermentano in recipienti d’acciaio in altri locali per poi fare la malolattica nelle barriques di legno in barricaia.

Ora, come noto, la CO 2 risulta tossica per l’uomo a una concentrazione del 2,5%, anche se già a partire da una concentrazione dello 0,08% (800 ppm) le prestazioni, la concentrazione e il benessere umano sono compromessi. Pertanto, è assoluta-

mente necessario controllare la concentrazione di CO2 all’interno della barricaia ed eseguire, qualora vengano superati i valori di soglia previsti, dei cicli di “lavaggio” dell’ambiente grazie a opportuni ricambi d’aria.

Per assolvere a tale funzione si utilizzano due unità di trattamento aria da 10.000 m3/h cadauna che, oltre a garantire la costanza termoigrometrica, controllano i valori di CO2 in ambiente, mantenendolo salubre, mediante l’impiego di opportuni sensori. Una delle due macchine è visibile in Figura 11, mentre la Tabella II riporta i parametri

Integrazione del sistema

Il progetto dell’impianto è stato realizzato seguendo un approccio “olistico” di sistema; pertanto, tutti i componenti e gli elementi in campo sono dotati di regolazione (propria del costruttore) e sono stati connessi tra loro in una rete unica gestita da un supervisore generale che sovrintende alle funzioni di ottimizzazione e gestisce

tutto l’impianto HVAC, secondo una precisa architettura di sistema, come si evidenzia in Figura 12.

Conclusioni

L’ampliamento della cantina Vie di Romans a Mariano del Friuli (GO) ha costituito un’importante occasione per ripensare gli impianti di condizionamento in ottica integrata di benessere degli occupanti e condizionamento dell’aria per il controllo del processo produttivo.

Sono state messe in atto soluzioni all’avanguardia dal punto di vista tecnologico che consentono di garantire flessibilità nel controllo delle condizioni termoigrometriche e di qualità dell’aria, con regolazione continua e un grado elevato di interazione tra gli elementi del sistema, grazie a una supervisione progettata ad hoc per l’applicazione e che è possibile grazie al sistema WISE.n

* Filippo Busato, Universitas Mercatorum, Roma, ex Presidente AiCARR

Pierantonio Carraro, Swegon Italia, Socio AiCARR

Luca Zordan, Swegon Italia. Consiglio direttivo AiCARR

Ringraziamenti

Azienda vitivinicola “Vie di Romans” – Mariano del Friuli (GO)

Grimel Impiantistica Tecnologica – Fontanafredda (PN)

Climotec sas – Vittorio Veneto (TV)

Acido Malico Alcol etilico Anidride carbonica

FIG URA 12 Architettura di governo dell’impianto

Controllo ottimale di sistemi ibridi per il riscaldamento di edifici basato sulla previsione del carico termico: valutazione di un modello autoregressivo e analisi energetica

La seguente tesi ha riguardato lo sviluppo di una strategia predittiva per il controllo ottimale degli impianti ibridi caldaia-pompa, basata su metodologie machine-learning

M.

Bizzarri*

Introduzione

Tra le tecniche per l’efficientamento energetico degli edifici, in grado quindi di ridurne l’impatto ambientale,

una delle strade principali è l’installazione di sistemi di riscaldamento ad alta efficienza. Le pompe di calore

(Heat Pumps – HPs) e in particolare le Air-Source Heat Pumps (ASHPs) sono una delle tecnologie più promettenti

e si stanno infatti ampiamente diffondendo anche in ambito residenziale. Uno dei problemi legati all’uso delle ASHP è che esse si trovano a lavorare nelle peggiori condizioni operative, sia in termini di efficienza che di effettiva capacità di soddisfare il carico, nei momenti più critici della stagione di riscaldamento, quando la richiesta termica è maggiore. Questo è stato il driver principale per lo sviluppo dei sistemi di riscaldamento ibridi (Hybrid Heating Systems – HHS), costituiti dall’integrazione di una pompa di calore aria-acqua e una caldaia tradizionale o a condensazione. Negli ultimi anni gli HHS hanno registrato una crescita notevole in tutta Europa e soprattutto in Italia, il più grande mercato UE per i sistemi ibridi [1]. È quindi fondamentale riuscire a utilizzare questi sistemi in modo efficiente, concretizzando così le loro potenzialità in termini di risparmio energetico, economico e di emissioni di CO2

In questo contesto, il presente lavoro mira a sviluppare una strategia di controllo per inseguire il funzionamento ottimale di un sistema ibrido, scegliendo ora per ora il generatore termico più efficiente da attivare e la temperatura di mandata ai terminali. Per fare ciò, è prima necessario valutare le prestazioni dei due generatori, dipendenti dalle condizioni esterne, dalla temperatura di mandata richiesta e dal carico termico. La previsione della richiesta termica dell’edificio può essere ottenuta con metodologie data-driven, in grado di modellare qualsiasi edificio solo sulla base dei dati di monitoraggio, anche se non sono note le caratteristiche costruttive e le specifiche condizioni di occupazione interna. Come tecnica per la previsione oraria del carico è qui utiliz-

zata una modellazione autoregressiva (AR), adatta all’andamento ripetitivo del fabbisogno di riscaldamento in un edificio. Un modello regressivo è poi utilizzato per prevedere la temperatura di mandata ottimale. Queste previsioni servono come input nei modelli dei generatori, permettendo così di valutare le potenziali prestazioni e di scegliere conseguentemente la configurazione migliore per il sistema ibrido. Note le prestazioni, è valutata la spesa energetica in diversi casi studio, rappresentativi del parco edilizio italiano.

La collaborazione con Immergas

S.p.A. è stata essenziale per lo svolgimento di questa attività e per la definizione dell’obiettivo di ricerca. Sulla procedura di seguito descritta è stata congiuntamente depositata la domanda di brevetto EP4266134.

Stato dell’arte

Studi iniziali sulle pompe di calore ibride segnalano evidenti potenzialità in termini di risparmio energetico ed economico [2-4]. Il risparmio economico risulta evidente rispetto all’uso della sola caldaia, ma non è altrettanto

evidente rispetto all’utilizzo della sola pompa di calore, dato che gli alti costi d’investimento per l’acquisto di due generatori risultano difficilmente sostenibili senza un’apposita campagna d’incentivazione. Queste conclusioni sono state raggiunte in contesti climatici molto diversi tra loro.

Studi successivi si sono concentrati anche su aspetti riguardanti il dimensionamento, discutendo l’influenza della temperatura di cut-off e di quella bivalente. Mentre per pompe di calore piccole risulta più efficiente l’uso di una modalità di funzionamento integrativa, nel caso di HP ben dimensionata l’uso di un sistema alternativo può semplificare notevolmente il controllo e garantire comunque un funzionamento potenzialmente quasi ottimale [5, 6]. La Figura 1 mostra la due differenti modalità di funzionamento disponibili, integrativa o alternativa, differenziate in base alle due temperature caratteristiche.

Letteratura più recente ha evidenziato l’importanza delle strategie e dei metodi di controllo utilizzati nel funzionamento dei sistemi ibridi. Alcuni studi [7, 8] hanno sviluppato e analizzato le potenzialità di strategie di controllo ottimizzate. Tra esse però, nessuna prende in considerazione una modellazione del sistema edificio-impianto.

Il lavoro di D’Ettorre et al. [9] ha invece studiato l’applicazione di controllo predittivo a un sistema ibrido, ottenendo rilevanti risparmi rispetto ad altre strategie di controllo grazie all’inclusione nell’algoritmo della modellazione dell’edificio. Tuttavia, i controlli predittivi di questo

FIGURA 1 Logiche di funzionamento integrativa e alternativa per sistemi ibridi

tipo solitamente si basano su modelli fisici dell’edificio, che richiedono una grande quantità di informazioni sul contesto in cui sono applicati e difficilmente possono essere proposti su ampia scala.

Infatti, esistono tre approcci principali per modellare il carico termico di un’edificio: white-box (modellazione fisica), black-box (modellazione data-driven) o grey-box (approccio ibrido tra le due). L’analisi qui riportata si è basata sulla metodologia black-box, che permette di prevedere la richiesta termica dell’edificio quando informazioni sullo specifico caso studio sono scarse o assenti. Questi metodi possono essere implementati direttamente nell’elettronica della macchina semplicemente includendo la misurazione di alcune variabili esterne, interne e/o di funzionamento. I modelli fisici sono invece meno versatili, poiché devono includere anche informazioni aggiuntive sul sistema edificio-impianto.

Tra i metodi black-box, quelli statistici possono essere implementati in modo semplice, risparmiando risorse computazionali e garantendo una maggiore interpretabilità del modello [10]. Al contrario, mostrano limitazioni significative per quanto riguarda l’orizzonte di previsione e la capacità di modellare dati non lineari. Tra le tecniche statistiche per la previsione si è qui utilizzata l’autoregressione (AR), la quale non richiede altre informazioni oltre ai precedenti dati di monitoraggio del carico termico stesso. Quindi è necessario un numero limitato di sensori presenti nell’impianto [11-13] e una ridotta capacità di storage dei dati.

Metodi

Previsione del carico termico e applicazione al sistema ibrido

Considerato il potenziale di risparmio energetico ed economico offerto dai sistemi ibridi, questa tesi presenta una strategia di controllo che cerca di avvicinarsi al funzionamento ideale dell’HHS. Questo obiettivo può essere raggiunto cercando di prevedere la richiesta termica dell’edificio e la temperatura di mandata, sull’ora successiva, scegliendo conseguentemente la modalità di funzionamento ritenuta ottimale. Le informazioni ottenute dalla previsione sono infatti utilizzate per stimare l’efficienza della caldaia e della pompa di calore, così da poter selezionare e attivare il generatore più conveniente.

La metodologia autoregressiva è stata scelta per la previsione della potenza termica media oraria. L’AR stima la richiesta termica considerando solo n valori del carico termico registrati nelle ore precedenti – dove n rappresenta il periodo di autoregressione – attraverso la combinazione lineare:

Q(t+1) = f1 ∙ Q(t–n+1) + f2 ∙ Q(t–n+2) + … + fn ∙ Q(t) dove Q(t+1) è il carico termico dell’edificio previsto per l’ora successiva e fi sono i coefficienti autoregressivi, ovvero i pesi assegnati agli n valori precedenti del carico Q. Essendo una metodologia data-driven, la previsione AR richiede un primo periodo di allenamento, la cui durata è qui indicata con j. Durante questa finestra temporale è acquisita un’ampia base di dati che è utilizzata

per caratterizzare i coefficienti fi che meglio si adattano ai valori noti. Prima della conclusione del primo allenamento non è possibile effettuare la previsione del carico. Dopodiché, i coefficienti rimangono invariati per un periodo di qualche settimana, indicato con m, dopo il quale viene effettuato un nuovo allenamento. La metodologia è schematicamente illustrata nella Figura 2.

I coefficienti autoregressivi f i sono identificati mediante approssimazione ai minimi quadrati durante il periodo di allenamento. Una volta completato, i coefficienti sono moltiplicati agli n valori precedenti del carico termico, ottenendo la previsione per l’ora successiva. I valori di j, n e m sono stati sottoposti a un’analisi di sensitività per individuare i valori in grado di portare a migliori accuratezze predittive.

Inoltre, è anche necessaria una metodologia per stimare la corrispondente temperatura di mandata all’uscita del generatore. In questo caso è stata considerata una modellazione grey-box che riproduce la fisica dei terminali, a partire dal dato di previsione del carico termico.

Infine, è necessario introdurre metodologie per la stima delle performance dei due generatori costituenti il sistema ibrido. Il comportamento della caldaia a condensazione è stato caratterizzato come suggerito dalla procedura presente nell’Appendice B2 della norma tecnica UNI/TS 11300-2 [10], mentre il rendimento della HP è caratterizzato a partire dalle temperature di funzionamento e dal fattore di carico in termini di frequenza, attraverso l’equazione:

COPg T T h f f mandata esterna compr maxT =

T TT mandata mandataesterna con g e h funzioni polinomiali, stimate da un best-fitting su dati raccolti in una precedente campagna sperimentale, ancora svolta in collaborazione con Immergas S.p.A. Per il sistema ibrido è stata scelta una logica di funzionamento alternativa, poiché la pompa di calore è stata dimensionata per coprire l’intero carico di progetto dell’edificio. Ciò significa che l’ASHP e la caldaia funzionano in modo asincrono, con lo switch tra i due generatori stabi-

FIGURA 2 Rappresentazione grafica dei passaggi temporali utilizzati per addestrare e applicare il modello autoregressivo

lito in base a un criterio specifico. In ottica di un controllo ottimale, lo switch è scelto in modo da minimizzare i costi orari. Il controllore, sulla base delle performance stimate, sceglie il valore del booleano HPON – che definisce l’accensione della pompa di calore – che, ora per ora, minimizza la funzione obiettivo:

dove COPi e η rappresentano le efficienze prestazionali della HP e della caldaia; cel e c gas sono invece il costo al kWh dell’energia elettrica e del gas, rispettivamente.

Applicazione del controllo a un insieme di edifici residenziali

Data l’importante influenza delle condizioni climatiche e della tipologia edilizia sulle prestazioni del sistema ibrido, per ottenere un’analisi completa e generale, sono stati presi in considerazione diversi climi e tipologie di abitazioni. Per considerare condizioni caratteristiche del clima italiano, sono considerate tre città appartenenti alle zone climatiche più diffuse: Parma, Firenze e Bari, rispettivamente in zona climatica E, D e C. Per ognuna di queste, sono poi considerate tre abitazioni tipo: un appartamento costruito negli anni ’80 con termosifoni, una villetta costruita negli anni ’90 con termosifoni e una villa ad alta efficienza costruita negli anni 2000, più isolata e avente come terminale di riscaldamento/raffrescamento un pavimento radiante.

È inoltre fondamentale definire la presenza di persone all’interno degli edifici, che incide rilevantemente sul carico termico. Inizialmente sono stati considerati alcuni profili di

occupazione tipici di un utilizzo domestico, specifici per ciascuna tipologia abitativa. Successivamente, sono state introdotte variazioni dei profili base con due diversi livelli di randomizzazione, uno heavy e uno light, creando una variabilità più coerente con gli scenari reali.

Tutti i casi studio finora descritti sono stati simulati utilizzando il software di modellazione dinamica TRNSYS 17 e considerando l’anno meteorologico tipo, ottenendo in output il fabbisogno energetico orario dell’edificio. Utilizzando poi le equazioni di scambio termico dei terminali emissivi si è stimata la temperatura di mandata. In questo modo è stato creato il dataset per l’allenamento e la validazione del modello AR.

Per valutare le potenzialità della metodologia proposta, il controllo predittivo è paragonato a 3 scenari benchmark:

• caso di riferimento (Reference): sola caldaia a condensazione;

• caso attuale (Current): temperatura di mandata da legge climatica e priorità a HP, quando le condizioni lo permettono;

• caso ideale (Ideal): controllo ottimale,

TABELLA 1 Migliori risultati in termini di accuratezza predittiva (HRE) ottenuti in ciascun caso di studio

basato sulla previsione oraria ideale del carico termico della temperatura di mandata;

• caso previsionale (AR): controllo quasi-ottimale, basato su previsione AR del carico termico e della temperatura di mandata.

Quest’ultimo è lo scenario di interesse proposto nel presente studio.

Risultati

Analisi dei risultati del metodo proposto su casi studio TRNSYS

L’analisi del controllo predittivo è svolta utilizzando un codice scritto in ambiente MATLAB. Inizialmente è valutata l’accuratezza predittiva dell’AR, poi le previsioni sono implementate nella simulazione del sistema di controllo, arrivando a valutare la spesa energetica per una stagione di riscaldamento.

Per quantificare l’accuratezza predittiva è introdotta una misura dell’errore relativo orario (Hourly Relative Error –HRE), che rappresenta una stima integrale e normalizzata della differenza rispetto al valore effettivo del carico:

HRE QQ Q i prevista ideale i i ideale = ∑ ∑

La Tabella 1 presenta i valori di errore HRE in ciascun caso studio, corrispondenti alle combinazioni ottimali di j , n e m. Il periodo di autoregressione risulta ampio nei casi di studio con profili di occupazione regolari, ma con l’introduzione della randomizzazione sono sufficienti pochi giorni. Il valore di m non ha invece un’influenza importante sull’accuratezza.

Risultati analoghi si sono ottenuti anche per la previsione della temperatura di mandata. Dalla tabella si nota come la previsione sia buona soprattutto negli edifici più datati (anni ’80 e ’90), mentre al crescere della rilevanza di carichi praticamente casuali – come

quelli interni o solari – l’accuratezza sembra decrescere. La Figura 3 mostra la capacità predittiva oraria del modello su un caso studio selezionato.

Successivamente, applicando la previsione all’intera stagione e introducendo la logica di funzionamento selezionata per l’HHS, può essere valutata la spesa energetica complessiva. Il confronto con i 3 scenari di riferimento è mostrato in Figura 4.

In tutti i casi studio risulta evidente il risparmio assicurato dall’utilizzo del sistema ibrido caldaia-pompa di calore. In particolare, nei primi 6 casi di studio, corrispondenti a edifici più vecchi e dove la previsione era più accurata, il controllo predittivo AR assicura notevoli possibilità di risparmio anche rispetto all’HHS con la metodologia di controllo attualmente in uso. Il risparmio è reso possibile da una scelta più oculata della temperatura di mandata, che quindi aumenta il numero di ore in cui può funzionare l’HP. Invece, negli edifici più nuovi con terminali radianti a bassa temperatura, l’HP è già ampiamente utilizzata con il controllo attuale e la metodologia predittiva è fortemente penalizzata dalla ridotta accuratezza, che causa un maggiore utilizzo della caldaia.

Validazione sperimentale preliminare dell’algoritmo

di previsione

Infine, è stata svolta un’analisi preliminare su dati misurati in edifici reali. I dati di potenza termica e temperatura di mandata sono stati ottenuti con un tempo di campionamento di 10 minuti e mostrano un funzionamento molto discontinuo del sistema, con frequenti on-off. Il database è stato utilizzato solo per testare l’accuratezza predittiva, a seguito dell’aggregazione su un

FIGURA 4 Costi da coprire, nei diversi casi di studio con randomizzazione heavy dell’occupazione, normalizzati al costo del caso reference

FIGURA 5 Confronto tra dato reale e previsione, su uno specifico edificio, per una giornata di fine febbraio

FIGURA 3 Accuratezza predittiva del modello in una settimana di gennaio – Firenze, villa degli anni ’90 con randomizzazione light dell’occupazione. A sinistra è presentato il carico termico di riscaldamento, a destra la temperatura di mandata ai terminali

timestep orario. I risultati mostrano un chiaro aumento degli errori a causa del comportamento estremamente più irregolare, ma in Figura 5 è mostrato come il modello possa ancora seguire, almeno qualitativamente, gli andamenti del carico e della temperatura.

Conclusioni

Nel presente lavoro è stato sviluppato un metodo di controllo predittivo per il controllo ottimale degli impianti ibridi caldaia-pompa di calore. La metodologia comprende una prima fase di previsione autoregressiva del carico di riscaldamento e della temperatura di mandata, che vengono poi utilizzati come input per la modellazione dei generatori e guidano la scelta della

migliore configurazione del sistema ibrido da adottare sull’ora successiva.

L’accuratezza della previsione AR è risultata pienamente accettabile negli appartamenti anni ’80 e nelle ville anni ’90. Tuttavia, questo dato non è ritenuto significativo, visto che lo scopo finale della metodologia non è la previsione del carico, ma l’uso di una previsione –più o meno corretta – per migliorare la strategia di controllo dei sistemi ibridi.

Infatti, applicando la stima AR al controllo predittivo, la metodologia qui proposta è risultata ampiamente più efficiente rispetto a una strategia di controllo normalmente implementata negli impianti HHS, con risparmi introno al 20% negli edifici meno recenti e su tutte le zone climatiche considerate.

Il presente lavoro, frutto di adattamento successivo, è fra i vincitori del Premio Tesi di Laurea 2023 assegnato da AiCARR per le migliori tesi focalizzate su tematiche inerenti l’efficienza energetica e il benessere sostenibile.

BIBLIOGRAFIA

[1] European Heating Industry, Heating Market Report 2021, Brussels, Belgium, 2021.

Negli edifici anni ’80 e ’90 il controllo predittivo fornisce prestazioni paragonabili, sia in termini economici che di energia primaria, a quelle che sarebbero ottenibili con una previsione ideale. In questi casi studio il risparmio è stato ottenuto principalmente attraverso un maggiore utilizzo della pompa di calore.

Invece, nell’applicazione alle ville più recenti dove già la previsione era meno accurata, la regolazione attualmente in uso è risultata conveniente quasi quanto il caso di previsione ideale, corrispondente a un controllo ottimale. Infatti, in questi edifici la pompa di calore viene già ampiamente utilizzata, grazie alle minori temperature di mandata richieste dal terminale radiante. In questi casi studio, quindi, non sembra esserci necessità di un significativo miglioramento della strategia di controllo.n

* Marco Bizzarri, DESTEC, Università di Pisa

Relatori

Prof. Daniele Testi, Dott.ssa Eva Schito, Dott. Paolo Conti

[2] Klein K, Huchtemann K, Müller D. Numerical study on hybrid heat pump systems in existing buildings. Energy and Buildings 2014; 69, 193-201.

[3] Park H, Nam KH, Jang GH, Kim MS. Performance investigation of heat pump–gas fired water heater hybrid system and its economic feasibility study. Energy and Buildings 2014; 80: 480-489.

[4] Di Perna C, Magri G, Giuliani G, Serenelli G. Experimental assessment and dynamic analysis of a hybrid generator composed of an air source heat pump coupled with a condensing gas boiler in a residential building. Applied Thermal Engineering 2015; 76: 86-97.

[5] Bagarella G, Lazzarin R, Noro M. Annual simulation, energy and economic analysis of hybrid heat pump systems for residential buildings. Applied Thermal Engineering 2016; 99: 485-494.

[6] Dongellini M, Naldi C, Morini GL. Influence of sizing strategy and control rules on the energy saving potential of heat pump hybrid systems in a residential building. Energy Conversion and Management 2021; 235.

[7] Ma Y, Zaheeruddin M. Dynamic Modeling, Adaptive Control and Energy Performance Simulation of a Hybrid Hydronic Space Heating System. Building Services Engineering Research and Technology 2018; 39: 406-429.

[8] Li G. Parallel loop configuration for hybrid heat pump – gas fired water heater system with smart control strategy. Applied Thermal Engineering 2018; 138: 807-818.

[9] D’Ettorre F, Conti P, Schito E, Testi D. Model predictive control of a hybrid heat pump system and impact of the prediction horizon on cost-saving potential and optimal storage capacity. Applied Thermal Engineering 2019; 148: 524-535.

[10] Amasyali K, El-Gohary NM. A review of data-driven building energy consumption prediction studies. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2018; 81: 1192-1205.

[11] Pedersen L, Stang J, Ulseth R. Load prediction method for heat and electricity demand in buildings for the purpose of planning for mixed energy distribution systems. Energy and Buildings 2008; 40 (7):1124-1134.

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[13] Dagnely P, Ruette T, Tourwé T, Tsiporkova E, Verhelst C. Predicting Hourly Energy Consumption. Can Regression Modeling Improve on an Autoregressive Baseline? Data Analytics for Renewable Energy Integration 2015; 9518.

Il nuovo D.Lgs. 36/2023: efficienza e trasparenza nella gestione degli appalti pubblici

Secondo un’analisi di due associazioni di categoria – AiCARR e OICE –, il nuovo Codice degli appalti presenta ancora qualche criticità in termini di semplificazione, digitalizzazione, sostenibilità ambientale e programmazione

G. Lupoi, F. Ruggiero*

Il nuovo codice degli appalti (D.Lgs. 36/2023) ha acquisito piena efficacia dal 1º luglio 2023 e ha come obiettivo la riorganizzazione e la semplificazione del precedente codice (D.Lgs. 50/16) in linea con il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza, nonché l’esigenza di risolvere le incompatibilità del vecchio codice con la disciplina europea che ha comportato, negli anni passati, l’apertura di alcune procedure di infrazione da parte della Commissione europea.

Questo nuovo strumento normativo, più agile e snello nella sua applicazione, è teso a promuovere la concor-

renza e la competitività nel settore delle costruzioni con impatti significativi sullo sviluppo economico per raggiungere gli standard di efficienza, qualità e innovazione dei Paesi europei più avanzati.

Molto è stato già scritto sul nuovo decreto a quasi un anno dalla sua emanazione, così come molti sono i convegni e i seminari organizzati per approfondire i contenuti amministrativi, tecnici e legali dei suoi articoli e allegati. In questo

articolo saranno riportate alcune riflessioni e considerazioni di due importanti associazioni di categoria come AiCARR (Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria, Riscaldamento, Refrigerazione) e OICE (Organizzazioni di Ingegneria e di Consulenza), su alcuni argomenti cruciali per la qualità del prodotto edilizio, cercando di spiegare il punto di vista degli operatori del settore della progettazione edile e impiantistica.

Struttura del Decreto

legislativo 36/2023

La legge n. 78/2022 del giugno 2022 delegava il Governo alla emanazione di un nuovo codice che fosse adeguato alla disciplina europea. Il 31 marzo 2023 dopo quasi tre mesi di iter parlamentare, durante il quale sono state apportate modifiche non banali, il nuovo codice è stato pubblicato sulla Gazzetta per entrare in vigore dal 1° luglio 2023.

Il codice è composto da 5 libri, 229 articoli e 38 allegati. Tra gli aspetti positivi di quest’impianto normativo è sicuramente la presenza al suo interno degli allegati, che lo rendono immediatamente esecutivo senza ricorrere, come di solito avviene, a decreti attuativi che ne inficiano la sua pronta attuazione.

In merito a questo, occorre comunque precisare che, come indicato nel decreto stesso, “In sede di prima applicazione del codice (…)” ben 35 dei 38 Allegati sono abrogati “a decorrere dalla data di entrata in vigore di un corrispondente regolamento adottato ai sensi dell’articolo 17, comma 3, della legge 23 agosto 1988, n. 400, con decreto del Ministro delle Infrastrutture e dei Trasporti, che lo sostituisce integralmente anche in qualità di allegato al codice”. Nessuno dei decreti è stato emanato entro i 90 giorni previsti (28 settembre 2023) e al momento non si hanno ancora informazioni a riguardo.

Luci e ombre del nuovo codice

OICE, AiCARR, le Rete delle Professioni Tecniche e il Consiglio Nazionale Ingegneri (CNI) hanno avanzato diverse richieste e proposte durante le interlocuzioni istituzionali, a cui hanno partecipato direttamente e indirettamente con l’obiettivo di contribuire al

perfezionamento di una legge fondamentale, di uno strumento di crescita economica più efficiente e giusto finalizzato ad accelerare le fasi di affidamento, progettazione e costruzione di un’opera pubblica e intervenendo su quello che non ha funzionato negli anni precedenti.

Molte di queste richieste, purtroppo, non sono state recepite e questo comporta un giudizio negativo su alcuni punti. Occorre, comunque, riconoscere tutti quegli aspetti positivi che il nuovo codice ha introdotto, considerando anche l’attuale livello di modernità ed efficienza della nostra Pubblica Amministrazione.

Partendo dai lati positivi è sicuramente una assoluta novità l’inserimento di principi guida che introducono il decreto in cui, come rimarcato dal CNI, compaiono per la prima volta le parole risultato, fiducia, accesso al mercato, buona fede ed equo compenso.

L’Italia ha affrontato diverse sfide per ridurre la burocrazia nei processi amministrativi, basti pensare, ad esempio, alla legge n. 241 del 1990 che aveva l’obiettivo di efficientare i processi amministrativi dettando tempi e responsabilità per funzionari e dirigenti. I risultati, a 34 anni della legge citata, non depongono a favore della sburocratizzazione delle procedure amministrative e dell’obiettivo del risultato che il nuovo codice ha introdotto, ma la volontà di inserire questi principi all’inizio del testo costituiscono quei buoni propositi che hanno l’obiettivo di guidare la PA, evitando le eccessive distorsioni e un rapporto “re-suddito” a cui abbiamo assistito molto spesso negli ultimi anni.

In quest’ottica sicuramente va apprezzato lo sforzo fatto dal Consiglio di Stato e dal Ministero, rilevantis-

simo soprattutto sui temi legati alla digitalizzazione del procedimento di gara che da anni gli attori del settore auspicano, affinché sia reso più semplice e veloce per concentrare le risorse umane e professionali sui contenuti delle offerte e sullo studio dell’intervento.

Nel nuovo codice il tema della digitalizzazione è trattato nella Parte II del Titolo II con 18 articoli (artt. 19-36) per sancire che “Le stazioni appaltanti e gli enti concedenti assicurano la digitalizzazione del ciclo di vita dei contratti nel rispetto dei principi e delle disposizioni del codice dell’amministrazione digitale”.

L’introduzione dell’e-procurement nei contratti pubblici riduce la burocrazia, aumenta la partecipazione delle imprese e la competitività e garantisce una gestione più efficiente delle risorse pubbliche.

In questo contesto si inserisce la positiva apertura all’applicazione di un sistema di qualificazione anche per i progettisti, soluzione che permetterebbe di risparmiare risorse pubbliche e private.

Analogamente, l’art. 43 comma 1 del codice rende obbligatoria la progettazione BIM per opere esistenti di importo superiore a 1 milione di euro a decorrere dal 1° gennaio 2025 e, di conseguenza, le stazioni appaltanti e gli enti concedenti devono obbligatoriamente adottare “metodi e strumenti di gestione informativa digitale delle costruzioni” per la progettazione e la realizzazione delle stesse, così come disciplinato dall’Allegato I.9.

Secondo un recentissimo studio dell’Anac, sono 12.000 le amministrazioni pubbliche che in Italia operano come stazioni appaltanti qualificate. Di queste quasi 3.700 si sono qualificate ai sensi degli articoli 62 e 63 del codice.

L’Allegato I.9 stabilisce che le stesse dovranno attuare un piano di formazione specifica del personale nell’utilizzo di metodi e strumenti BIM, così come avviare un piano di acquisizione e di manutenzione degli strumenti hardware e software, nonché avere al loro interno figure BIM, così come definite nella normativa UNI 11337 parte 7 (Allegato I.9 Art. 1 comma 3).

Questo significa nuove assunzioni, corsi di formazione, acquisto di hardware e software con un investimento economico importante, senza contare che una parte di questi soldi (quella che riguarda i software, per le licenze) andrà spesa tutti gli anni. A fronte di ciò, la sua introduzione porterà senza dubbio, risparmi notevolissimi nel tempo: l’Inghilterra, per esempio, ha già registrato una riduzione del 20% di costi delle opere pubbliche.

Anche su questo punto, alla luce della conoscenza diretta della situazione in diverse stazioni appaltanti, occorrerà uno sforzo organizzativo eccezionale della nostra PA per recuperare il tempo perduto e per riuscire a parlare la stessa lingua dei progettisti e dei valutatori nel più breve tempo possibile.

Passando adesso agli aspetti meno positivi del codice, si rileva che nel corso dell’iter del provvedimento era stata sottolineata con forza l’esigenza, fatta peraltro propria anche dai pareri delle commissioni parlamentari, di tenere conto di temi quali la centralità del progetto, la concorrenza e soprattutto la specificità dei servizi di ingegneria e architettura che da sempre hanno regole specifiche, risalenti anche ai regolamenti della Legge Merloni del ’94 e che hanno favorito la qualità e lo sviluppo dell’offerta.

Il primo nodo critico è quindi quello della mancata riproduzione, negli allegati del nuovo codice, delle regole contenute nelle linee guida 1/2016 dell’Anac che già all’epoca del decreto 50/2016 avevano colmato il vuoto derivante dall’abbandono della disciplina regolamentare.

Non è un caso che le pubbliche amministrazioni, private di riferimenti, stiano richiedendo requisiti sempre diversi con maggiore onere per tutto il settore. A questo vanno poi sommate le incertezze provocate dall’entrata in vigore della legge 49/23 sull’equo compenso, non del tutto coordinata con il nuovo codice.

Il secondo rilevante problema è relativo al fatto che il progetto esecutivo viene relegato al margine del ciclo di realizzazione dell’opera, con il rischio che si riattivino fenomeni incrementali di varianti e riserve che possono fare esplodere la spesa pubblica e ritardare la realizzazione degli interventi. In altre parole, emerge una sostanziale indifferenza non soltanto verso il progetto e la sua qualità, come se il progetto non fosse un elemento centrale di un’opera, ma anche verso il mondo dei professionisti e delle società di ingegneria e di architettura.

Altro problema, serissimo, per quanto riguarda l’accesso al mercato e alla concorrenza, risiede nella limitazione a tre anni dei requisiti per partecipare alle procedure di gara, una scelta che fin dall’inizio era stata contestata nella fase di predisposizione del decreto e che è stata mantenuta nel testo finale, creando rilevanti ostacoli agli operatori economici. Scelta, peraltro, non coerente con il sistema di qualificazione delle imprese di costruzioni alle quali i requisiti sono richiesti in un arco temporale di 15 anni.

L’OICE a luglio 2023 ha messo a punto un “disciplinare-tipo” che aggiorna il precedente “bando-tipo” Anac e che si muove nel senso di favorire l’accesso al mercato, la concorrenza e la qualità delle offerte. In questi mesi si sta riscontrando che una stazione appaltante su due sta seguendo di fatto le indicazioni OICE, consapevole che più concorrenza significa anche selezionare offerte di maggiore qualità. Si rinnova, quindi, l’invito alle stazioni appaltanti a proseguire in tal senso (come anche confermato dalla bozza del bandotipo redatta dell’ANAC) richiedendo i requisiti professionali su un periodo

temporale di dieci anni e non tre, così da rendere effettivo l’accesso al mercato da parte delle piccole e medie imprese, come peraltro lo stesso codice appalti auspica.

Non ultimo, all’interno del nuovo codice sono presenti norme giuste ma ambigue nella loro declinazione come, ad esempio, il divieto alla richiesta di gratuità delle prestazioni professionali unitamente alla possibilità di ammettere una deroga al divieto qualora opportunamente motivata. Se un principio viene affermato, è opportuno non lasciare alcun fraintendimento, soprattutto in un settore come il nostro nel

quale parlare di prestazioni gratuite è evidentemente un “no sense”.

Idee e nuova visione del Codice Appalti

La ricetta, ribadita con forza, è quella che la chiave per accelerare la spesa pubblica e rispettare i tempi vada sempre cercata nella qualità del progetto esecutivo e nella valorizzazione dell’ingegneria e dell’architettura.

Non convincono molto le scelte fatte anche su altri temi, alcune francamente incomprensibili, oppure semplicemente spiegabili con una scelta di campo a favore del mondo pubblico e delle imprese di costruzioni.

Ne sono prova, per tutte, le scelte fatte sull’appalto integrato ormai liberalizzato e sul ripristino dell’incentivo del 2% per la progettazione quando svolta dalle Amministrazioni. Una marcia indietro antistorica, antieconomica e contraria a quanto sta succedendo sul mercato, come dimostrano i dati sugli affidamenti di progettazione del 2023, in linea con quelli del 2022 e raddoppiati rispetto al 2021.

In altre parole, mentre la domanda pubblica aumenta e, quindi, la progettazione (oltre ai supporti al RUP – Responsabile Unico del Progetto) viene sempre più esternalizzata, il Governo sembra voler riportare all’interno delle pubbliche amministrazioni una fase progettuale (sempre più complessa, alla luce del nuovo progetto di fattibilità tecnico-economica) invece di incentivare e di premiare i dipendenti per la gestione dell’iter procedurale della realizzazione di un’opera.

Fra affidamenti fiduciari fino a 140.000 euro e incentivi interni di progettazione, il rischio reale è di ripetere quelle prassi opache del passato che il codice del 2016 aveva giustamente bloccato e impedito. Anche su questo le idee proposte sono molto semplici: il compito principale della PA è quello di programmare, controllare e guidare il processo, lasciando al mercato la redazione dei progetti. Questo soprattutto alla luce delle innovazioni tecnologiche richieste e rafforzate proprio dal nuovo codice che enfatizza la digitalizzazione anche della

fase progettuale, con richieste implicite di investimenti in risorse umane e tecnologiche sopra evidenziate.

La PA deve essere formata e aggiornata per gestire l’iter di esecuzione dei lavori, lasciando al mercato lo svolgimento di servizi tecnici altamente specialistici e qualificati come i servizi di ingegneria e architettura che richiedono una rilevante multidisciplinarietà.

In termini generali non si comprende poi per quali ragioni i pubblici dipendenti, che già sono remunerati per lo svolgimento delle loro attività di istituto, debbano essere incentivati a svolgere il proprio lavoro senza legarlo almeno al risultato, al sostanziale rispetto dei tempi e dei costi dell’intervento.

Conclusioni

Il nuovo codice degli appalti pubblici deve rappresentare lo strumento su cui costruire un sistema più equo, efficiente e orientato alla crescita economica.

A settembre dello scorso anno il Ministro delle Infrastrutture aveva annunciato un decreto correttivo per sistemare errori compiuti, probabilmente per la fretta con la quale era stato emanato; ma a dicembre 2023 è stata fatta marcia indietro e, al momento, non si registra alcun intervento correttivo per sanare le ombre sopra evidenziate e giungere a un testo che abbia il pregio di puntare a una maggiore chiarezza e a una sistemazione organica della materia e di scommettere sulla semplificazione, sulla digitalizzazione dell’intero processo, sulla sostenibilità ambientale e sulla programmazione, elementi centrali per una buona riuscita di un’opera pubblica.

Per fare questo è necessario che tutti gli attori che intervengono nel processo di realizzazione di un’opera pubblica, cioè PA, professionisti, società di ingegneria e imprese di costruzioni, facciano la loro parte per migliorare l’efficienza delle procedure e la qualità del prodotto edilizio, non dimenticando il ruolo delle Università affinché, nonostante il ritardo accumulato, riescano finalmente a formare tecnici che sappiano approcciare il progetto con la mentalità multidimensionale e integrata del BIM.n

* Giorgio Lupoi, Presidente OICE

Francesco Ruggiero, Politecnico di Bari, Delegato territoriale AiCARR Puglia

A settembre il 40° Convegno nazionale di AiCARR

Si svolgerà a Peschiera del Garda, il prossimo 26 settembre, il 40° Convegno nazionale AiCARR. Tra i temi all’ordine del giorno e oggetto di discussione del convegno le strategie e le tecnologie per un’industria competitiva, energeticamente efficiente e pulita. In Italia, infatti, il comparto industriale è al terzo posto per consumi energetici. In generale, poi, i consumi elettrici soddisfano il 40% del fabbisogno energetico finale del settore (poco meno del 40% è la quota soddisfatta tramite il gas naturale). La strada da percorrere per AiCARR è quella di lavorare alla riduzione dell’utilizzo di energia primaria non rinnovabile per rispettare i vincoli di decarbonizzazione posti dall’Unione europea, come le recenti crisi internazionali ci stanno insegnando. I costi legati all’energia rappresentano un problema non solo per l’Italia, ma per l’intera Europa e si riflettono nel rapporto con gli Usa e la Cina, con conseguenze anche di natura geopolitica, oltre che di competizione economica. Sul versante economico, infatti, i prezzi troppo alti legati all’energia hanno un effetto negativo sulla nostra manifattura ed è necessario che il legislatore e i decisori attuino soluzioni con cautela per salvaguardare il sistema economico non solo domestico, ma anche continentale. Per questi motivi possiamo affermare che la più grande sfida della nostra epoca è quella della decarbonizzazione, poiché il cambiamento climatico è già in atto e non possiamo perdere ulteriore tempo, nel rispetto degli standard di Parigi 2015. Le soluzioni richiamate dai Governi hanno bisogno di essere attuate e condivise dalle realtà economiche al fine di migliorare la propria sostenibilità, competitività e immagine verso il consumatore, esplorando diverse soluzioni. A tal fine le imprese

si stanno dotando anche di tecnologie innovative, di nuovi modelli organizzativi e gestionali nel processo produttivo. Obiettivo del Convegno è quello di mettere insieme contributi di interesse per il settore HVAC (e non solo) incentrati sulla valutazione dell’effetto di azioni per il risparmio energetico, relative all’aumento dell’efficienza energetica e all’installazione di impianti a fonte rinnovabile, utili a ridurre e decarbonizzare il fabbisogno energetico del settore industriale. Nuove strategie di integrazione di componenti innovativi per

la sostenibilità energetica ed ambientale, il benessere e la salubrità dell’ambiente lavorativo, assieme a nuovi approcci per la progettazione dei fabbricati e degli impianti saranno i temi principali del convegno. Vi aspettiamo dunque il prossimo settembre a Peschiera del Garda per il 40° Convegno nazionale di AiCARR dedicato a “Strategie e tecnologie per un’industria competitiva, energeticamente efficiente e pulita”. Maggiori informazioni al seguente link: https://tinyurl.com/40AICARRCONF

AiCARR alla REHVA Student Competition 2024

Marco Bizzarri sarà il candidato di AiCARR per la REHVA Student Competition 2024, il concorso organizzato durante l’Annual Meeting da REHVA, la Federazione delle associazioni europee di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria. Durante il concorso verranno premiati gli studenti più meritevoli nel campo HVAC, offrendo loro una preziosa opportunità di mostrare le proprie capacità e conoscenze. L’edizione 2024 si terrà a Istanbul il 16 maggio prossimo. L’Italia sarà rappresentata da Marco Bizzarri del Dipartimento di Ingegneria Energetica dell’Università degli Studi di Pisa, uno dei quattro vincitori del Premio Tesi di Laurea AiCARR 2023.

La tesi di Bizzarri è intitolata “Building Heating Load Prediction for Optimal Control of Hybrid Heat Pumps: Evaluation of an Autoregressive Model and Energy Analysis” ed è disponibile nella Biblioteca online di AiCARR. Il lavoro si concentra sullo sviluppo di una strategia di controllo del funzionamento ottimale di una pompa di calore ibrida, con l’obiettivo di ottimizzare la temperatura di mandata alle unità terminali e scegliere il generatore termico più appropriato in ogni ora di funzionamento. Auguriamo quindi a Marco Bizzarri il miglior successo in questa avventura!

Un nuovo modulo nel catalogo corsi di AiCARR Formazione

- Il principio del DNSH (Do No Significant Harm) nel PNRR: adempimenti e applicazione

Il Dispositivo per la ripresa e la resilienza, Regolamento UE 241/2021, stabilisce che tutte le misure dei Piani nazionali per la ripresa e resilienza (PNRR) debbano soddisfare il principio di “non arrecare danno significativo agli obiettivi ambientali”. Questo vincolo si traduce in una valutazione di conformità degli interventi previsti al principio del “Do No Significant Harm” (DNSH), con specifico riferimento al sistema di tassonomia delle attività ecosostenibili indicato all’articolo 17 del Regolamento (UE) 2020/852. Il rispetto del principio Do No Significant Harm (DNSH), quindi, nasce per collegare la crescita economica alla tutela dell’ecosistema al fine di garantire che gli interventi previsti dai PNRR nazionali non impattino in maniera significativa sull’ecosistema, particolarmente in riferimento ai sei obiettivi ambientali introdotti dalla Tassonomia Europea (Reg. 852/2020). I professionisti che collaborano con le Amministrazioni per la riqualificazione del vasto patrimonio immobiliare, di grande valenza storica, hanno la necessità di ottemperare a quanto viene loro richiesto in tema di rispetto del principio DNSH. In risposta a tale sentita esigenza, AiCARR Formazione ha predisposto un nuovo modulo con l’intento di approfondirne la tematica e, soprattutto, gli adempimenti necessari.

CFP: per ingegneri

Il calendario

16 e 17 aprile

I quattro corsi sulle centrali termofrigorifere e idriche

Rappresentano un appuntamento fondamentale per i tecnici del sistema edificio-impianto, i gestori di strutture pubbliche o private e gli energy manager i quattro corsi dedicati alle diverse tipologie di centrale: termica, idrica e frigorifera. Proposti a giugno in diretta streaming con l’obiettivo di offrire una panoramica esaustiva sull’argomento, i quattro moduli partono dai componenti delle centrali per arrivare ad analizzarne l’architettura generale e a definire le regole di base per il loro corretto collegamento all’impianto.

CFP:per ingegneri

Il calendario

4 e 5 giugno - Centrali termiche

10 e 11 giugno - Centrali e impianti idrici - Sistemi di scarico acque reflue

13 e 14 giugno - Centrali frigorifere

18 e 19 giugno - Macchine frigorifere e pompe di calore: fondamenti

AgorAiCARR facilita lo scambio di pareri tra Soci

Domanda posta da un Socio AiCARR: “In un edificio terziario con impianto di climatizzazione a espansione diretta e ricambio dell’aria con VMC a flussi incrociati ad alta efficienza senza batteria, a vostro avviso è necessario isolare i canali dell’aria di immissione ed estrazione dagli ambienti che passano nei cavedi e nei controsoffitti? Ci sono delle normative di riferimento in tal senso? Visto che si tratta di aria neutra è possibile prevedere uno strato di isolamento con spessori inferiori a quelli previsti dal DPR 412/93?”. Risposta a cura di un Socio AiCARR indentificato come esperto nella materia: “Quando è nato il DPR 412/93 non avevano pensato alla VMC! Fatto sta che nei primi cataloghi (oltre 20 anni fa) delle aziende del settore si trovavano prevalentemente canali in acciaio zincato e non si parlava di isolamento degli stessi. Adesso, invece, sono le stesse aziende a consigliare dei canali con materiale isolante di facile posa. Ve ne sono anche di tipo flessibile, molto interessanti come prestazioni fonoassorbenti. Riguardo alle

normative di riferimento, non mi sembra che ci siano spessori minimi raccomandati per i canali di VMC. Quindi direi che sia possibile utilizzare canali con spessori di isolamento consigliati dalle aziende del settore. Varrebbe la pena ragionare sul tratto di canalizzazione che corre verso le bocchette di immissione, dopo il recuperatore di calore. Forse quel tratto, se corre in un cavedio freddo, varrebbe la pena di isolarlo per non fare perdere il calore appena “rubato” al recuperatore. Osservo come le aziende consiglino spesso di usare il canale flessibile coibentato nei cavedi freddi anche solo per facilità e velocità di posa.” Riservato esclusivamente agli associati, AgorAiCARR offre la possibilità di porre quesiti in ambito professionale, tecnico o normativo, scegliendo tra alcune categorie tematiche. Il servizio, accessibile direttamente dalla home page del sito di AiCARR, è concepito come un dialogo tra Soci; pertanto, ciò che può emergere dalle domande e risposte non riflette la posizione ufficiale dell’Associazione riguardo alla tematica trattata.

È aperto il Call for Papers per Clima 2025

Entro il prossimo 31 luglio 2024 sarà possibile inviare abstract per il 15° REHVA HVAC World Congress “CLIMA2025”, programmato dal 4 al 6 giugno 2025, presso il Politecnico di Milano

– Campus Milano Bovisa. CLIMA 2025 rappresenta il principale congresso scientifico internazionale nel campo del riscaldamento, della ventilazione e dell’aria condizionata (HVAC). Sarà AiCARR

l’associazione organizzatrice di questa tre giorni, continuando il grande successo dell’edizione 2022, organizzata dall’associazione olandese TVVL. Il tema di questa edizione italiana è “Decarbonized, healthy and energy concious buildings in future climates”, un argomento che sottolinea l’importanza fondamentale del settore HVAC in tutti i

suoi aspetti. A CLIMA 2025, professionisti, accademici e aziende del settore HVAC avranno l’opportunità unica di partecipare a una discussione internazionale su temi di stretta e importante attualità. Il congresso sarà presieduto dal Presidente di AiCARR, Claudio Zilio. Maggiori informazioni sono disponibili su: https://www.climaworldcongress.org/

Approvate le regole operative per le CER

Il Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica ha approvato, con decreto direttoriale, le Regole Operative relative al decreto CER (Comunità Energetiche Rinnovabili) entrato in vigore il 24 gennaio scorso. Un passaggio atteso che consente di rendere realtà il documento sviluppato dal GSE per la disciplina delle procedure per l’accesso alle tariffe incentivanti e ai contributi in conto capitale previsti dal PNRR. Commentando la pubblicazione, il Presidente del GSE Paolo Arrigoni ha spiegato l’importanza delle CER per la transizione energetica, sottolineando che “le Comunità energetiche rinnovabili

e in generale l’autoconsumo diffuso, sono uno strumento fondamentale per garantire al Paese una transizione energetica orientata alla decarbonizzazione dei consumi, all’indipendenza energetica e alla democratizzazione dell’energia”. Il Presidente Arrigoni ha ricordato, poi, come “il GSE, braccio operativo del Governo, è a fianco del MASE già dalla prima tappa a Bologna del Tour dedicato alle CER con nostri esperti che si confronteranno con le imprese, le associazioni e gli enti locali”. Ricordiamo ai Soci, che nella sezione normativa del sito AiCARR è possibile scaricare i testi legislativi.

Save the date per l’Assemblea Generale AiCARR

Il prossimo 12 aprile, presso l’Aula Magna dell’edificio 1 del Rettorato del Politecnico di Milano –Campus Leonardo, si terrà l’Assemblea Generale AiCARR. La giornata sarà articolata in due momenti distinti per offrire un’approfondita analisi delle tematiche di attualità nel settore.

La mattina prevede lo svolgimento di un seminario durante il quale quattro esperti del settore affronteranno argomenti di rilevanza cruciale. Tra i temi principali figurano la Transizione 5.0, il nuovo regolamento F-GAS, le Comunità Energetiche Rinnovabili e la revisione della Direttiva sulla Prestazione Energetica degli Edifici. Questi esperti condivideranno le loro competenze e offriranno chiarezza su questioni cruciali che stanno plasmando il panorama dell’efficienza energetica e della sostenibilità.

in cui il Presidente Claudio Zilio farà il punto sull’anno appena trascorso. Durante questo incontro, verranno discussi gli sviluppi, i successi e le sfide affrontate nel corso dell’anno, offrendo così un’opportunità per la riflessione e la pianificazione futura.

Rischio Legionella nella gestione degli edifici: i moduli di aggiornamento

Accanto al Percorso sulla gestione del rischio Legionella, con certificazione finale per Esperto in Gestione del rischio Legionellosi (EGL), AiCARR Formazione propone su questo delicato argomento due moduli di aggiornamento, in cui viene sottolineato il riferimento al recepimento italiano (D.Lgs 18/23) della direttiva europea sulle acque destinate al consumo umano. I moduli, in programma in diretta web a maggio e a giugno e frequentabili in modo indipendente l’uno dall’altro, sono pensati per offrire interessanti spunti di aggiornamento a quanti si occupano di rischio Legionella e di prevenzione correlata. I due corsi sono affidati a docenti di grande esperienza in materia e sono riconosciuti validi ai fini dell’obbligo formativo annuale previsto all’interno dello schema di certificazione di BV-CEPAS per EGL ai fini del mantenimento della certificazione professionale.

CFP: per ingegneri

Il calendario

28 e 29 magg io - Le nuove frontiere sulla prevenzione delle legionellosi anche in riferimento al D.Lgs 18/23

12 giugno - Protocolli Internazionali ASHRAE di Controllo del Rischio legionellosi

L’edizione 2024 del Percorso sulla gestione dell’energia nell’industria

Ritorna in diretta web a partire dal 6 giugno il Percorso dedicato alla gestione dell’energia nell’industria, giunto ormai alla sua terza edizione. Gli impianti presenti negli stabilimenti industriali necessitano di grande competenza, non solo in fase di progettazione, ma anche di installazione e soprattutto di gestione e di manutenzione, perché il loro funzionamento ottimale comporta grandi risparmi in termini energetici e quindi economici. Il Percorso, caratterizzato da una serie di moduli della durata di 4 oppure di 8 ore, affronta molteplici tematiche, spaziando dalle caratteristiche costruttive degli ambienti industriali a quelle degli impianti al loro servizio, a quelle degli impianti specifici per le lavorazioni, quali aria compressa, vapore tecnologico, recupero termico e altri. All’interno del Percorso e di ciascun modulo, viene posta grande attenzione ai problemi connessi alla tariffazione dei singoli servizi di stabilimento con i relativi aspetti contrattuali. Questa proposta formativa è rivolta a progettisti termotecnici, Energy Manager, EGE, responsabili di stabilimento e a chi si occupa di gestione dell’energia all’interno di stabilimenti industriali.

CFP: per ingegneri

Il calendario è pubblicato sul sito di AiCARR Formazione

Nel pomeriggio, l’attenzione si sposterà sull’Assemblea Generale AiCARR, momento fondamentale

L’evento rappresenta un’occasione unica di networking e per rimanere aggiornati sulle ultime novità e interagire con i leader di settore. Save the date, per partecipare a un’esperienza informativa e importante, il 12 aprile presso il Politecnico di Milano.

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

www.quine.it per avere la copia cartacea e la copia digitale in anteprima

#84 Efficienza energetica Tecnologie per la sostenibilità

#85 Industria e terziario Refrigerazione

#86 Residenziale Climatizzazione

#87 Edifici scolastici Riscaldamento

#88 Edifici per la sanità Pompe di calore

#89 Design sostenibile

Sistemi di automazione e controllo

Tutti gli ARRETRATI li trovi su www.quine.it

Editore: Quine srl · Via G. Spadolini, 7 · 20141 Milano - Italia · Tel. +39 02 864105 · Fax. +39 02 70057190

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