In questa pagina vengono analizzati alcuni degli interventi possibili sull'impianto termico per migliorare l'efficienza degli edifici.

INTERVENTI SULL'IMPIANTO

IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE

   - Caldaia a condensazione

   - Pompe di calore

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CALDAIA A CONDENSAZIONE

Descrizione e prestazioni

Le caldaie tradizionali, comprese quelle definite "ad alto rendimento" pari al 91-93%, disperdono gran parte del calore prodotto attraverso l’espulsione dei fumi di combustione. Questi, infatti, sono ricchi di vapore acqueo, proveniente dal processo di combustione (circa 1,6 kg per m3 di gas) e la quantità di calore in esso contenuta, definito calore latente, rappresenta ben l'11% dell'energia liberata dalla combustione. La caldaia a condensazione, invece, può recuperare gran parte del calore latente contenuto nei fumi espulsi attraverso il camino, raffreddando i fumi fino allo stato di liquido saturo (o in taluni casi a vapore saturo umido), così da utilizzare il calore per preriscaldare l'acqua di ritorno dall'impianto. L'acqua fredda di ritorno dall'impianto termico viene spinta all'interno dello scambiatore di calore nel punto più "freddo" e distante dalla fonte di calore, al fine di sottrarre calore dai fumi e farli condensare in acqua. Poiché i fumi escono quasi freddi dalla caldaia a condensazione, non hanno la "forza" di risalire su una canna fumaria, perché sono pesanti e devono essere smaltiti tramite un sistema di tiraggio forzato azionato da un ventilatore. In questo modo la temperatura dei fumi di uscita (che si abbassa fino a 40 °C) mantiene sempre lo stesso valore della temperatura di mandata dell'acqua, ben inferiore quindi ai 140-160 °C dei generatori ad alto rendimento ed ai 200-250 °C dei generatori di tipo tradizionale. Questo modo si ottengono rendimenti maggiori con un consumo energetico minore. La quantità di energia risparmiata può dipendere da diversi fattori, ma principalmente: dal tipo di caldaia precedentemente installata, qualora già esistente, (in tal caso il risparmio sarà tanto maggiore quanto maggiore sarà le differenza di rendimento delle due caldaie), dal tipo di impianto di riscaldamento installato (le caldaie a condensazione consentono il massimo risparmio con impianti a bassa temperatura di esercizio come i pannelli radianti), dalle condizione medie di esercizio. In generale i rendimenti più alti di questo tipo di caldaie consentono di abbattere oltre alle emissioni di CO2 anche le emissioni di NOx (ossidi di azoto e le loro miscele). Per lo smaltimento della condensa la norma UNI 11071 prevede la presenza di due impianti di smaltimento: uno per eliminare la condensa proveniente dalla caldaia stessa e uno per eliminare la condensa proveniente dal sistema di scarico dei fumi. In pratica si tratta di costruire due sifoni uno per la caldaia e uno per lo scarico dei fumi. Le condense provenienti dai due sifoni devono poi confluire in un pozzetto che le raccoglie prima di essere scaricate nella fognatura

Come si realizza l’intervento

I risultati migliori, di norma, si ottengono con gli impianti realizzati nelle nuove costruzioni, specie se già progettati per installare generatori a condensazione. Questi impianti, avranno dei costi supplementari rispetto ai tradizionali, che però verranno ammortizzati durante l’utilizzo. Negli impianti esistenti, invece, è necessario valutare la fattibilità dell’operazione. Dovranno, infatti, essere adottati alcuni accorgimenti per garantire il migliore rendimento dell’impianto e assicurare il risparmio all’utilizzatore. Particolare attenzione, inoltre, bisognerà prestare ai condotti fumari, poiché per gli apparecchi a condensazione, nella maggior parte dei casi, costituiscono un sistema che funziona in pressione e ad umido. Pertanto, prima di poter adeguare l’impianto, si dovrà verificare, la compatibilità del camino a ricevere i condensati dei prodotti della combustione. In un impianto esistente, infine, si dovrà predisporre il sistema di scarico delle condense e verificare la compatibilità dei materiali degli scarichi domestici per ricevere i condensati. Se il materiale con cui sono stati realizzati non risultasse idoneo, si potrà sopperire installando un neutralizzatore di condense prima dell’ingresso nel sistema di scarico domestico. Per ottimizzare l’efficienza dell’impianto bisognerà anche prevedere un controllo della temperatura ambiente più evoluto rispetto al tradizionale termostato ambiente on/off. Ad esempio, si potrà installare una sonda esterna e un cronotermostato ambiente, programmabile su due livelli di temperatura e sulle diverse esigenze giornaliere/settimanali.

Vantaggi:

• risparmio nell’ordine del 15-20% sulla fornitura di acqua calda sanitaria a 80 °C, e del 20-30% per acqua calda sanitaria a 60 °C;
• migliori prestazioni a carico parziale;
• risparmio nell’ordine del 40% per il riscaldamento in combinazione con impianto a pannelli radianti;

Svantaggi:

• costo più elevato rispetto alla caldaia tradizionale;
• smaltimento della condensa (leggermente acida).

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POMPE DI CALORE

Descrizione e prestazioni

La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un fluido a una temperatura più bassa ad un altro a temperatura più elevata. Una pompa di calore è costituita da diversi componenti all’interno dei quali circola, in un sistema chiuso, un fluido che viene sottoposto a cambiamenti di stato durante nei quali si realizzano le variazioni di temperatura e conseguentemente gli scambi termici con l’ambiente interno (da riscaldare o raffreddare) e l’elemento esterno (utilizzato come sorgente di calore o come sistema in cui espellere il calore estratto dall’ambiente interno raffreddato).

In generale una pompa di calore è costituita dai seguenti elementi:

• compressore;
• condensatore;
• valvola di espansione;
• evaporatore.

Le pompe di calore possono essere utilizzate sia per la climatizzazione estiva sia per quella invernale, grazie ad una valvola (inverter) che è in grado di scambiare tra loro le funzioni di condensatore ed evaporatore, fornendo caldo in inverno e freddo in estate. Le pompe di calore sono oggi utilizzate anche per la produzione di acqua calda sanitaria. Vi sono differenti tipologie di pompe di calore, in funzione del serbatoio termico sfruttato e dell’elemento riscaldato o raffreddato (che può essere aria o acqua); in particolare, si individuano le seguenti tipologie, in funzione della sorgente esterna (sorgente fredda):

• aria-acqua;
• aria-aria;
• acqua-acqua;
• terra-acqua.

L’aria, come sorgente esterna, ha il vantaggio di essere reperibile ovunque; tuttavia, la potenza resa dalla pompa diminuisce con il diminuire della temperatura. Per aumentare il rendimento è possibile utilizzare come sorgente fredda l’aria interna viziata che deve comunque essere rinnovata. L’acqua di falda e/o il terreno, come sorgenti fredde, hanno il vantaggio di subire minori sbalzi di temperatura e quindi avere un rendimento pressoché costante.

Dal punto di vista del risparmio energetico, le pompe di calore sono tra i sistemi di generazione più convenienti. In genere, infatti,  hanno un coefficiente di prestazione (COP) molto elevato. Il COP (coefficient of performance) indica la quantità di lavoro prodotto rispetto all'energia utilizzata, in altre parole, questo significa che una pompa di calore (o una macchina in genere) è in grado di fornire più energia di quella impiegata per il suo funzionamento. L’elevato livello di prestazione, si traduce in un drastica diminuzione di energia primaria impiegata e di conseguenza una sostanziale riduzione delle emissioni di CO2 nell’ambiente.

Come si realizza l’intervento

Per la scelta di una pompa di calore per la climatizzazione è necessario considerare:

• condizioni climatiche e morfologiche del luogo in cui è ubicato l’edificio: sono fondamentali per la scelta della tipologia di pompa di calore da adottare. Nel caso di pompe di calore con sorgente fredda ad aria, l’andamento della temperatura esterna influenza il COP della macchina; la conoscenza delle condizioni climatiche permette quindi di valutare l’efficacia dell’intervento impiantistico. La conoscenza delle condizioni morfologiche del luogo consente invece di determinare la fattibilità dell’installazione di pompe di calore con sorgente fredda acqua o terra;
• caratteristiche tipologiche dell’edificio: questo consente di definire gli spazi disponibili per l’installazione della pompa di calore;
• condizioni di impiego: a seconda dell’utilizzo è possibile scegliere la tipologia di pompa di calore; ad esempio, nel residenziale si utilizzano di solito pompe di calore aria-aria del tipo “split”, facilmente utilizzabili anche in appartamenti.

Vantaggi:

• utilizzo sia invernale che estivo;
• diverse tipologie ne permettono l’utilizzo in diverse situazioni (dalla stanza singola ai grandi ambienti);
• utilizzo di refrigeranti naturali, con impatto molto basso;
• possibilità di accoppiamento con fonti rinnovabili (solare fotovoltaico) per la produzione dell’energia necessaria al suo stesso funzionamento;
• bassi costi di esercizio grazie a coefficienti di prestazione molto alti.

Svantaggi:

• necessità di ampi spazi per la realizzazione nel caso di pompe geotermiche;
• nel caso di pompe di calore del tipo aria-aria o aria-acqua le condizioni della temperatura esterna influenzano il COP;
• costi iniziali abbastanza sostenuti.

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