Realizzazioni impianti tecnologici

Entropia Zero è in grado di progettare e realizzare impianti tecnologici innovativi nella produzione e utilizzo finale delle risorse energetiche.

 

Impianti di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore e pre-temperazione geotermica dell’aria

 

La condizione dell’aria “indoor” negli edifici civili e industriali, riveste sempre di più una rilevanza per le condizioni di qualità e comfort abitativi. Nell’edilizia moderna, dove si richiedono sempre maggiori prestazioni energetiche agli involucri, il ricambio di aria automatico diventa indispensabile per poter raggiungere classificazioni energetiche di “casa passiva”. Ciò è necessario anche in riqualificazioni energetiche “parziali” (sostituzione soli infissi, cappotti interni senza eliminazione di ponti termici, ecc.) altrimenti si ricade facilmente nella sindrome di “edificio malato”, ovvero quelle condizioni igienico-ambientali (formazione di muffe ecc.) che rendono poco piacevole il soggiorno nell’abitazione.

Gli impianti di Ventilazione meccanica controllata e automatica, infine, evitano di dover aprire le finestre in modo ripetitivo e continuativo (cosa che nessuno fa) per poter avere una qualità accettabile dell’aria nell’edificio, a scapito di una dispersione termica elevata (aria fredda o calda che entra direttamente in ambiente). In pochi sanno che all’interno delle abitazioni c'è formazione continua di sostanze nocive per la salute e le cose, come vapori, emissioni di anidride carbonica dalle persone, esalazione delle più svariate sostanze durante le fasi di cottura dei cibi, rilascio di ulteriori sostanze da parte di superfici verniciate e mobili, ecc.; con una ventilazione meccanica la presenza di tali sostanze è ridotta al minimo e l’aria presa dall’esterno può essere trattata a piacimento, scegliendo gli opportuni filtri, al fine di minimizzare anche gli allergeni presenti naturalmente all’esterno.

Gli impianti di Ventilazione meccanica controllata possono essere centralizzati o separati per singolo alloggio/unità abitativa. 

Facciamo un breve esempio di un impianto VMC singolo:

Appartamento mq 80, Volume Aria 216 mq, Provincia di Milano

Con un ricambio teorico tradizionale, assicurato dall’apertura delle finestre, e considerando la Temperatura interna di 20°C e quella esterna di -5°C, avremmo una dispersione per ventilazione pari a circa 918W. Con un ricambio di aria tramite ventilazione meccanica controllata ad alta efficienza (90% di recupero calore), funzionante 24H e con una potenza del ventilatore di 60W, avremmo una dispersione per ventilazione pari a circa 152W, Risparmio Energetico pari a circa l’83% nelle condizioni peggiori e un risparmio medio stagionale pari circa al 78%, ovvero circa 1900kWh non consumati, per un risparmio monetario di circa € 170 / anno. Il costo per realizzare un impianto di questo tipo può variare dai 3000 ai 5000 €; ovviamente se si guarda solo il denaro non conviene fare tale intervento ma se ragioniamo in termini di qualità dell’aria, benessere termico anche estivo e comfort abitativo, la scelta è vincente! Aggiungiamo anche il fatto che abbiamo un miglioramento della classe energetica dell’edificio e quindi un maggior valore monetario.

RAFFRESCAMENTO ESTIVO (FREE COOLING)

Gli impianti di Ventilazione meccanica possono essere utilizzati anche per ottenere un indubbio beneficio nella stagione estiva, tramite il meccanismo del free cooling ovvero, in tarda sera e per tutta la notte, viene effettuata una sovra-ventilazione per abbassare la temperatura degli ambienti, con indubbio beneficio per tutta la giornata.

PRE-RISCALDAMENTO E PRE-RAFFRESCAMENTO GEOTERMICO

In alcune situazioni favorevoli, in termini di spazio a terreno disponibile, è molto conveniente pre-riscaldare e pre-raffrescare l’aria esterna tramite l’utilizzo di pozzi geotermici, che assicurano un aumento o una diminuzione della temperatura dell’aria di almeno 10°C.

 

Impianti termici radianti a soffitto con bassissima inerzia termica per l’emissione di caldo e freddo e trattamento aria

 

Il soffitto radiante è un sistema di climatizzazione estiva e invernale ad alta efficienza, composto da particolari pannelli in alluminio rivestito che contengono al loro interno uno scambiatore di calore in grado di cedere per irraggiamento l’energia termica del fluido circolante (acqua) all’ambiente, abbinati, nella sola stagione estiva, ad un sistema di trattamento e distribuzione di aria, cui è affidato il controllo dell’umidità relativa e l’integrazione della potenza necessaria per raggiungere in ambiente le migliori condizioni di confort, anche in situazioni particolarmente gravose.

Grazie ai bassi gradienti di temperatura, tale sistema consente, rispetto ad altre soluzioni impiantistiche, di realizzare eccellenti condizioni di benessere, con minori consumi energetici, connessi alla migliore efficienza del sistema di produzione e alle minori perdite di distribuzione.

La migliore prestazione in termini di benessere è legata alla bassa velocità dell’aria, dal momento che il calore viene fornito o sottratto all’ambiente soprattutto per irraggiamento, nonché al fatto che l’ottimale valore della temperatura operativa viene raggiunto con una minore temperatura ambiente: ciò dà luogo anche a minori dispersioni di calore verso l’esterno, nel caso di riscaldamento invernale.

Dal punto di vista estetico, inoltre, il sistema ha il vantaggio di non presentare alcun impatto visivo, rimanendo perfettamente integrato nel soffitto mentre, dal punto di vista funzionale, la superficie radiante resterà sempre libera da qualsiasi interferenza legata ad esigenze di arredamento.

Il controllo dell’intero sistema è affidato a moduli di gestione dedicati, in grado di adattare istante per istante la quantità di calore fornito alle reali esigenze, nonché di governare la definizione del ciclo di funzionamento (riscaldamento/climatizzazione), gli orari di accensione e spegnimento, la funzionalità automatico/spento/manuale. Ciascun ambiente può inoltre essere regolato singolarmente, tramite l’apposito termostato, differenziando ulteriormente il set-point locale in relazione alle richieste dell’occupante.

Il sistema è quindi in grado in ogni momento di adeguarsi automaticamente alle variazioni di carico, sia in fase di riscaldamento che di climatizzazione estiva.

La regolazione invernale, grazie alla ridotta inerzia termica del sistema, non richiede logiche complesse ma è gestita dal semplice controllo della temperatura ambiente e della temperatura di mandata a punto fisso.

Per il regime di funzionamento estivo, il sistema consente il controllo di tutti i parametri termo-igrometrici necessari al raggiungimento delle migliori condizioni di confort, tenendo anche conto della limitazione prudenziale della temperatura superficiale, mantenuta costantemente al di sopra del valore di rugiada, al fine di evitare fenomeni di condensa. La performante regolazione estiva è infatti in grado di percepire la caratteristica istantanea del carico termico ambiente, distinguendo il SENSIBILE (temperatura) dal LATENTE (umidità): in funzione della condizione rilevata, il sistema determina istantaneamente in che modo e in quale rapporto distribuire l’energia da fornire ai locali, preferendo, per motivi di confort, lo scambio termico per irraggiamento.

Una prerogativa importante del sistema è il controllo continuo e proporzionale dell’energia all’unità di trattamento aria, costantemente adeguata al carico latente, ovvero alle richieste più estreme di temperatura.

Tali capacità consentono una risposta costantemente efficiente, anche in situazioni particolarmente critiche, per esempio a causa di elevati carichi latenti, dovuti ad esempio al sovraffollamento dei locali o ad avverse condizioni di umidità esterna.

La climatizzazione con pannelli radianti a soffitto si presenta come una valida scelta impiantistica, in grado di assicurare ottime condizioni di benessere con un apprezzabile risparmio energetico”, constatando che:

  • La differenza verticale di temperatura tra 1,1 m e 0, 1m dal pavimento è dell’ordine di 1 °C, decisamente inferiore al limite tollerabile di 3 °C;
  • L’umidità relativa dell’aria ambiente si mantiene intorno al 54%, valore all’interno dei valori consigliati;

 

 

CARATTERISTICHE TECNICHE DEL SISTEMA:

Soffitto in Riscaldamento con ΔT tra temperatura acqua di alimentazione del pannello e temperatura ambiente di 10°K; potenza di 100 W/mq.

Soffitto in Raffrescamento con ΔT tra temperatura acqua di alimentazione del pannello e temperatura ambiente di 10°K; potenza di 120 W/mq.

 

 

Impianti di termoregolazione e contabilizzazione energetica a livello condominiale

 

Nella maggioranza dei condomini, la regolazione termo-climatica dell’impianto avviene tramite termostato di caldaia con centralina climatica e quindi, di fatto, la termo-regolazione avviene solo tramite regolazione della temperatura dell’acqua di mandata dell’impianto, in base alla temperatura esterna. Questo implica che vi siano notevoli inefficienze nella gestione della temperatura interna alle singole abitazioni. Nei locali assolati o nei locali dove vi sono abbondanti apporti interni (cucine) la temperatura sale considerevolmente rispetto ai valori di riferimento (T ambiente 20 °C). La semplice suddivisione in zona giorno e zona notte – e contestuale regolazione delle temperature – apporta un notevole risparmio in energia consumata.

Statisticamente, 1 °C in più rispetto al necessario aumenta fino al 7% il consumo di energia. Risparmi variabili tra il 10% ed il 30% (casi peggiori) si possono ottenere adottando uno o più termostati ambiente, con valvole termostatiche applicate ad ogni radiatore e pilotate dal termostato stesso con un sistema senza fili (wireless) e quindi con costi di installazione bassissimi. In aggiunta alla termoregolazione è necessario prevedere un sistema di contabilizzazione del calore, in modo tale che ogni singola unità abitativa possa monitorare i propri consumi. Il costo per ottenere ciò può variare tra € 100 e € 200 per corpo scaldante con un ritorno dell’investimento stimabile in 3 anni.

 

 

Generazione di calore e freddo in pompa di calore con scambio geotermico

 

 

L’energia sotto forma di calore preveniente dalla Terra è sicuramente una delle poche risorse eco-compatibili al 100% e fruibile da tutti, sempre e ovunque presente. Il calore presente nel terreno può essere utilizzato efficacemente da una pompa di calore, tramite scambio con acqua di falda, sonda geotermica ad acqua o liquido/gas refrigerante.

 

Le sonde geotermiche di uso attuale possono essere di tre tipi:

  • A sviluppo orizzonatale: una serpentina viene interrata a circa 2 mt di profondità nel terreno ed esegue un percorso tipo a spirale. Per ottenere dei buoni rendimenti abbiamo bisogno di una superficie a terreno circa il doppio della superficie da climatizzare. È possibile utilizzare anche il raffrescamento passivo.
  • A sviluppo verticale: si effettuato trivellazioni di circa 100-150 mt di profondità e si inseriscono 4 tubi (2 di mandata e 2 di ritorno). La potenza che è possible estrarre è circa 50W/m. È possibile utilizzare anche il raffrescamento passivo.
  • Moduli di scambio geotermico compatto: in una trincea larga circa 50 cm e profonda 2,3 mt, vengono inseriti moduli compatti della dimensione di 1,8mt x 2mt, collegabili in serie e in parallelo, al fine di ottenere la potenza desiderata. La potenza media estraibile è circa 450W/mt calcolata sullo sviluppo lineare. È sicuramente la soluzione con il rapporto Costo/Rendimento migliore. Non è possibile utilizzare il raffrescamento passivo.

 

Impianti di cogenerazione e trigenerazione ad alta efficienza

 

Con il temine Cogenerazione si intende la produzione contemporanea di energia elettrica (e/o meccanica) e termica attraverso un unico processo di generazione.

 

 

L’ottimizzazione energetica in unico processo di generazione consente vantaggi rilevanti rispetto alla generazione delle stesse quantità di energia prodotte con processi separati. Questo vantaggio risulta evidente dal semplice confronto riportato nelle due figure qui sopra, in cui, a fronte di uguali quantitativi energetici da rendere disponibili presso le utenze termica ed elettrica, il sistema cogenerativo utilizza un quantitativo di combustibile inferiore (in molti casi anche in modo marcato) rispetto al quantitativo complessivo necessario per la generazione separata. Entropia Zero è in grado di effettuare studi di fattibilità tecnici-economici per consigliare il miglior sistema Cogenerativo in termini di qualità e ritorno economico e successivamente di realizzare l’intervento “chiavi in mano”.

Nella Cogenerazione, il calore prodotto dalle macchine per la generazione elettrica è recuperato, sotto forma di acqua calda o vapore o altro, e utilizzato sia come calore di processo (per processi industriali quali ad esempio l’essicazione e il riscaldamento) sia per la climatizzazione ambientale e la produzione di ACS. Ulteriori cascami termici o esuberi di produzione termica possono essere utilizzati in macchine frigorifere ad assorbimento, per la produzione del freddo o in unità di trattamento dell’aria. La produzione del freddo si può ottenere anche con sistemi frigoriferi a compressione, alimentati con l’elettricità prodotta dal sistema cogenerativo. Se si ha produzione contemporanea anche di freddo si parla di Trigenerazione.