COPIA GRATUITA
2015
L'energia termica da fonti rinnovabili
Associazione Italiana Sportelli Energia
www.greenpoint2020.it
Indice
•
La pompa di calore elettrica e a gas
•
La caldaia a biomassa
•
Il termocamino
•
La stufa a pellet
•
Il collettore solare termico
suggerimenti
•
L'isolamento a cappotto
•
Infissi con taglio termico
•
La classe di consumo energetica
•
Il Conto Termico
Questa breve guida è nata per spiegare in modo
semplice e veloce cosa sono e come funzionano
alcuni sistemi per la produzione di aria e acqua
calda nelle nostre abitazioni, troverete una risposta
ad alcuni termini di uso comune nelle pubblicità e
nei negozi di elettronica ed infine le opportunità
economiche offerte a chi decide di vivere nel
rispetto dell'ambiente.
La_pompa_di_calore
Una pompa di calore preleva (pompa) calore a bassa temperatura e lo cede a una
temperatura più elevata che può essere utilizzata per riscaldare un edificio. Si sfrutta il
principio secondo cui qualsiasi gas sottoposto a pompaggio (compressione) si riscalda.
Una buona pompa di calore consente di ottenere molto calore ambiente con poca energia
motrice (elettricità o gas naturale). ll calore ambiente può provenire da diverse fonti. Le
pompe di calore più diffuse sono quelle aria-aria e aria-acqua, che prelevano il calore
ambiente dall'aria esterna. Esistono anche pompe di calore acqua-acqua, che sottraggono
il calore all'acqua di falda. Ci sono infine pompe di calore acqua glicolata-acqua, che
estraggono il calore dal suolo attraverso collettori tubolari sotterranei o sonde
geotermiche. Le pompe di calore sono utilizzate per il riscaldamento degli edifici, per la
produzione di acqua calda e nei più svariati processi industriali.
Come funziona?
All’interno di un circuito chiuso di tubazioni in rame (in giallo nella figura sopra), scorre un
fluido refrigerante. Il fluido, nel transitare attraverso ciascuno dei componenti della pompa
di calore, modifica il proprio stato da liquido a gassoso e viceversa, assorbendo e cedendo
calore. Il fluido refrigerante che è allo stato gassoso, viene compresso per fargli
aumentare la propria pressione e temperatura. Il fluido refrigerante, transitando attraverso
il condensatore (che è uno scambiatore di calore), cede calore all’aria o acqua da
riscaldare. Nel cedere parte del proprio calore, il fluido passa dallo stato gassoso allo stato
liquido. Attraverso la valvola di espansione, si riducono pressione e temperatura del fluido
refrigerante, che in parte ritorna allo stato gassoso. Tramite l'evaporatore il calore della
sorgente fredda è trasmesso al fluido refrigerante, che passa completamente allo stato
gassoso che è pronto a ricominciare il ciclo attraverso il compressore.
Pompe di calore elettriche aria-aria i cosiddetti “condizionatori”
Queste macchine, che sono le più diffuse e conosciute, utilizzano l’aria come sorgente
termica. Dal punto di vista impiantistico, sono molto semplici da installare e non richiedono
modifiche sostanziali agli impianti preesistenti.
La maggior parte dei modelli è di tipo reversibile: consente cioè di riscaldare in inverno e di
raffrescare in estate. Sono inoltre dotate di sistemi più o meni complessi di filtraggio e
deumidificazione dell’aria, trattamenti che assicurano buoni livelli di salubrità e comfort
termico.
L'aria ha il vantaggio di essere una sorgente di energia disponibile ovunque. Il vero
problema delle pompe elettriche che traggono calore dall'aria esterna è proprio quello
della variabilità delle temperature, in quanto nella stagione fredda, specie con temperature
vicine ai 0°C, esse presentano bassi rendimenti. Se la temperatura dell’aria esterna
durante l’inverno scende spesso sotto i 5°C, e in presenza di elevati tassi di umidità, sarà
necessario prevedere un dispositivo di sbrinamento presso l’evaporatore, ad esempio una
resistenza elettrica.
Di norma, le pompe di calore aria-aria sono composte da due unità separate, una interna
ed una esterna, collegate tra loro da tubazioni nelle quali circola il fluido refrigerante.
Gli elementi principali della sezione esterna sono il compressore e lo scambiatore di
calore, che funge sia da evaporatore (in fase di riscaldamento) che da condensatore (in
fase di raffrescamento). Fanno inoltre parte della sezione esterna la ventola e la valvola
per invertire il ciclo caldo/freddo. Il blocco esterno viene installato sui terrazzi oppure
fissato alle pareti, a seconda dello spazio disponibile.
La sezione interna è invece una sorta di armadietto – o più armadietti - dotati di
scambiatore di calore dal quale l’aria calda o fredda viene immessa negli ambienti, con
l’aiuto di piccoli ventilatori. L’aria può anche essere distribuita in più ambienti mediante
canalizzazioni. L’installazione ideale per la sezione interna è quella a controsoffitto, anche
se la grande varietà di modelli presenti sul mercato consente una certa flessibilità
impiantistica.
Le pompe di calore composte da una sezione interna e da una esterna sono disponibili
nelle configurazioni “monosplit”, in cui l’unità interna è composta di un unico armadietto, è
la soluzione più comune ed è l' ideale per piccoli locali, e la configurazione “multisplit” al
servizio di ambienti di medie-grandi dimensioni.
I “condizionatori” a pompa di calore
Pompe di calore elettriche aria-acqua
Le pompe di calore aria-acqua possono produrre acqua calda sanitaria e per il
riscaldamento e, nel ciclo inverso, acqua fredda utilizzabile per raffrescare gli ambienti,
svolgono le funzioni di caldaia e condizionatore, utilizzando l’acqua come fluido di lavoro
all'interno degli ambienti. Anche queste pompe sono dotate di un’unità interna e di un’unità
esterna. L’unità interna ha le funzioni di caldaia, e nel ciclo inverso produce acqua
refrigerata.
Poiché l’acqua, per riscaldarsi/raffreddarsi, necessita di grandi superfici di scambio
termico, di norma le pompe aria-acqua sono più ingombranti rispetto ai modelli aria-aria e
presentano taglie medie superiori. Un impianto aria-acqua è anche tecnicamente più
complesso e quindi più costoso, dal momento che comporta l’installazione di un sistema di
distribuzione dell’acqua. Il modo migliore per sfruttare le potenzialità di riscaldamento e
raffrescamento di queste pompe è quello di utilizzare un sistema a larga superficie di
scambio termico (i pannelli radianti) oppure un sistema a ventilazione. I sistemi radianti (a
soffitto, a parete, a pavimento) hanno il vantaggio di sfruttare bene le temperature
intermedie, cioè di non necessitare di acqua troppo calda o troppo fredda. Ad esempio il
raffrescamento radiante avviene distribuendo acqua a circa 15°C. I sistemi a ventilazione
(ventilconvettori) sono identici, nel funzionamento, a quelli abbinati alle pompe di calore
aria-aria: dalla sorgente di calore o di freddo viene "soffiato" nell'ambiente un getto d'aria
alla temperatura necessaria al condizionamento._Anche in questo caso temperature
invernali molto rigide influiscano negativamente sulle prestazioni delle pompe.
Per installazioni in località che hanno inverni rigidi, è opportuno prevedere l’integrazione
tra la pompa di calore e un sistema ausiliario di riscaldamento. In inverno, quindi, la
pompa di calore provvede al preriscaldamento dell’acqua, che viene poi inviata alla
caldaia per essere riscaldata fino alla temperatura impostata.
Esempio di scaldacqua a pompa di calore.
Cos'è una pompa di calore a gas?__________________________________________
La pompa di calore a gas è una pompa di calore che funziona a gas naturale. Consente di
combinare i molteplici vantaggi del gas naturale al principio di funzionamento di una
pompa di calore. Grazie allo sfruttamento del calore ambiente, rinnovabile e gratuito, è
possibile migliorare ulteriormente il rendimento rispetto alle caldaie a gas a
condensazione.
Pompa di calore con motore a gas
La pompa di calore con motore a gas è molto simile a una pompa di calore elettrica. In
modo analogo, il calore ambiente viene trasportato da un livello di temperatura inferiore a
un livello di temperatura superiore mediante un fluido di lavoro (chiamato anche fluido
refrigerante). Il fluido effettua ininterrottamente lo stesso ciclo. Nel condensatore, il fluido
passa dallo stato gassoso allo stato liquido cedendo il calore ambiente assorbito. Il fluido
liquido giunge quindi nell'evaporatore, dove assorbe il calore ambiente ed evapora (forma
gassosa); il ciclo ricomincia quindi nel compressore.
Il compressore di una pompa di calore a gas è azionato da un motore a gas (in una pompa
di calore elettrica da un motore elettrico). Il motore a gas, proprio come il motore di
un'automobile, genera calore. Questo calore non va perso, bensì utilizzato a sua volta per
il riscaldamento. L'intero processo della pompa di calore può anche essere invertito, per
cui l'apparecchio si trasforma in una macchina frigorifera che può essere utilizzata in
estate per raffrescare gli edifici.
Pompa di calore a gas e CO2
Nel confronto con tutti gli altri vettori energetici fossili, il gas naturale è quello più rispettoso
dell'ambiente. Questo è dovuto alla struttura chimica del gas naturale che presenta un
maggiore contenuto energetico per atomo di carbonio, superiore del 25% circa rispetto a
quello dell'olio combustibile. Ciò significa che le emissioni di anidride carbonica (CO2),
corresponsabili dell'effetto serra, risultano del 25% inferiori rispetto a quelle dell'olio
combustibile, perché per produrre la stessa quantità di energia viene bruciato il 25% in
meno di carbonio.
Il rendimento (che indica l'energia utile prodotta con l'energia del gas utilizzata) già ottimo
di una caldaia a gas a condensazione è di circa il 110%. Una pompa di calore a gas
raggiunge rendimenti del 130 – 150% a seconda dell'esecuzione, superiore di circa il 25%
a quello di una caldaia a gas. Le emissioni di CO2 per quantità di energia utile prodotta
possono pertanto essere ulteriormente ridotte del 25% (persino del 50% circa rispetto
all'olio combustibile).
Ascoltando o leggendo una pubblicità di climatizzatori, ti sei mai chiesto cosa
vuol dire
INVERTER?
Nei condizionatori con funzionamento ad inverter la potenza del compressore inizialmente
è massima per poi diminuire gradualmente fino al raggiungimento del valore di
temperatura impostato, e poi viene impiegato solo il minimo necessario per mantenerlo,
senza però fermarsi, a differenza dei condizionatori con funzionamento on-off in cui il
compressore funziona sempre alla massima potenza.
La caldaia a biomassa
Cos’è la biomassa.
La biomassa è costituita da materiali di origine animale e vegetale che non hanno subìto
processo di fossilizzazione. Si tratta di una fonte rinnovabile perché la CO2, sviluppata
durante la produzione di energia per combustione, non aumenta quella presente
nell’atmosfera. Infatti, si tratta della stessa che le piante hanno assorbito dall’ambiente e
che restituirebbero nella fase di degradazione organica.
I tipi di biomasse più utilizzati sono:
• legna a ciocchi, stagionata o essiccata;
• cippato costituito da scaglie di legno sminuzzato, con alto potere calorifico e rapida
combustione;
• pellets costituito da pastiglie di legno macinato, pressato a forma di cilindretti, resa
calorica elevata e poco ingombro;
• nocciolame secco tritato;
• scarti cerealicoli e trito vegetale solido.
Cos’è la caldaia a biomassa
La caldaia a biomassa è costituita da un contenitore in lamiera all’interno del quale è
presente un contenitore più piccolo detto camera di combustione. Qui la biomassa è
massificata, poi bruciata.
I fumi generati dalla combustione sono espulsi dalla canna fumaria. Nel percorso tra
camera di combustione e canna fumaria, i fumi caldi vengono a contatto con lame di
metallo.
Successivamente sono costretti a transitare all'interno di tubi, immersi nell'acqua
dell'impianto di riscaldamento. La maggior parte del calore, che si sviluppa durante la
combustione, è trasferito all'acqua contenuta nella caldaia e poi utilizzato per riscaldare i
termosifoni.
I tipi di caldaie a biomassa.
Le caldaie a biomassa si differenziano in base al tipo di combustibile usato:
• caldaie a pellet, adatte in appartamenti per la facile reperibilità del combustibile. Hanno
un buon rendimento;
• caldaie a cippato, sono più flessibili e adatte per i grandi consumatori che possono
stoccare enormi quantità di combustibile (almeno 100 m3);
• caldaie a legna, adatte per chi possiede legna propria o per chi necessita di caldaie di
media potenza (10-40 kW). In tal caso si possono usare caldaie a legna "a fiamma
inversa", in grado di bruciare con elevata efficienza, fino al 90%.
Risparmiare con le caldaie a biomassa.
Le caldaie a biomassa permettono di risparmiare almeno fra il 20% e il 50% rispetto ai
sistemi tradizionali a gas metano e a gasolio. Inoltre l'impiego di combustibili a biomassa
permette di limitare la dipendenza da fonti non rinnovabili. Gli impianti a biomassa costano
indicativamente da 1,5 a 3 volte in più degli impianti con caldaie a gas. Per un'abitazione il
costo potrà essere recuperato in qualche anno, grazie al risparmio garantito.
Esempio di caldaia a biomassa
Il termocamino
Il termocamino è un sistema di riscaldamento domestico che offre vantaggi in termini di
risparmio economico e di tutela dell'ambiente, alimentato a legna o a pellet (spiegare cos'è
il pellet) come combustibile, in sostituzione o in supporto agli impianti tradizionali alimentati
a metano, gasolio o gpl. E' un camino a camera chiusa, tramite un vetro termico
richiudibile, più efficiente del camino standard a camera aperta consentendo un buon
risparmio energetico grazie al recupero di buona parte del calore prodotto che andrebbe
perso nella canna fumaria. Inoltre il termocamino può essere rivestito in qualsiasi modo,
quindi esteticamente ha l'aspetto di un semplice e tradizionale camino.
Funzionamento termocamino ad aria
Il termocamino ad aria ha un'intercapedine di aria tra il rivestimento esterno e quello
interno che viene riscaldata dal nucleo interno attivo del camino stesso con in aggiunta un
sistema di ventilazione forzata per far circolare l'aria nell'intercapedine stessa dall'esterno
verso l'interno e viceversa e delle bocchette di aerazione. È concettualmente molto simile
ad una stufa, più economico e facile da installare rispetto a quello ad acqua in quanto non
allacciato al sistema di riscaldamento dei termosifoni e con una resa maggiore rispetto al
camino standard aperto perché buona parte del calore prodotto va a riscaldare l'aria
dell'intercapedine anziché disperdersi nella canna fumaria. Come tale può essere
impiegato nell'efficientamento energetico di vecchi camini di pregio senza doverli
smantellare. In alcuni modelli è possibile creare delle canalette d'aria per distribuire l'aria
calda prodotta nell'intercapedine ai vari ambienti da riscaldare dell'abitazione.
Funzionamento termocamino ad acqua
Nel termocamino ad acqua, l'acqua del circuito dei termosifoni si riscalda circolando nello
scambiatore di calore del camino e all'interno dell'intercapedine che si estende sul fondo
del camino stesso. L'intercapedine è realizzata con lamiera di acciaio o ghisa di notevole
spessore. In fase di accensione, per agevolare l'avvio della combustione, la serranda fumi
resta in posizione di apertura, in modo che i fumi possano defluire verso la canna fumaria
senza ostacoli. Quando la combustione è ben avviata, chiudendo il portellone si chiude
automaticamente anche la serranda fumi. In questo assetto, i fumi prima di raggiungere la
canna fumaria deviano in modo da lambire, e cedere calore, sia alle intercapedini che allo
scambiatore di calore.
Esempio di termocamino
Stufe a pellet
Le stufe a pellet sono pratiche ed efficienti, rappresentano il perfetto connubio tra comfort
e risparmio. Questo tipo di stufa può costituire l’impianto primario per il riscaldamento e
per la produzione di acqua calda sanitaria oppure può integrare il sistema termoidraulico
tradizionale ed essere abbinata al solare termico. La resa termica è garantita dalle
caratteristiche del focolare, progettato per assicurare un elevato scambio termico e per
durare nel tempo in virtù del suo notevole spessore. Quasi tutti i modelli di stufa a pellet
sono gestiti da una sofisticata scheda elettronica che garantisce il costante monitoraggio
attraverso la gestione e la verifica dei parametri di funzionamento. Un’attività continua che
garantisce la resa ottimale del prodotto evitando così spreco di combustibile e
ottimizzando al massimo le caratteristiche della stufa. Come tutte le stufe a legna o a
pellet, il cassetto cenere è estraibile e semplice da svuotare.
Esempio di stufa a pellet
Il legno in pellet è un combustibile
ricavato dalla segatura essiccata e
poi compressa in forma di piccoli
cilindri con un diametro di alcuni
millimetri, tipicamente 6–8 mm.
Il cippato è legno ridotto in
scaglie con dimensioni variabili
da alcuni millimetri ad un paio di
centimetri, può essere prodotto
da scarti di lavorazioni agricole e
forestali ed è utilizzato per la
generazione elettrica in centrali a
biomasse.
I collettori solari termici
I collettori solari termici catturano l'energia dal sole e lo trasferiscono all'acqua come
calore per fornire riscaldamento e acqua calda sanitaria per l'edilizia . Lo fanno con uno o
più collettori solari posizionati in modo che il sole illumina direttamente su di essi . I
collettori sono spesso situati sui tetti degli edifici o in aree aperte adiacenti all'edificio .
L'energia del sole riscalda il collettore, che attraverso i suoi tubi di rame riscalda quindi
l'acqua che viene restituita ai serbatoi di massa di accumulo termico . I collettori solari
termici sono diversi dai collettori solari fotovoltaici , nel senso che traducono l'energia del
sole in acqua riscaldata invece di elettricità . Una grande differenza è che i collettori solari
termici sono molto meno costosi , ma sono 3-4 volte più efficienti, un rendimento dell'80 %
contro il 15 % per il fotovoltaico . L'efficienza dei collettori solari varia con la differenza
della temperatura dell'acqua nel collettore e la temperatura dell'aria esterna, maggiore è la
differenza , minore è l'efficienza del collettore . Ci sono due tipi di pannelli solari termici
tipici , a schermo piatto e a tubi sottovuoto . Entrambi hanno fino ad un 80% di efficienza di
conversione dell'energia solare in acqua calda . Un tipico sistema a pannello solare
termico comprende :i collettori solari, le tubazioni che trasportano l' acqua da e per i
collettori e dell'accumulo termico, il fluido termico. La dimensione e il numero dei collettori
è determinata dalla quantità di energia che è necessario per l'edificio, la posizione
dell'edificio , quantità di energia solare disponibile , e l'efficienza dei collettori .
Perché è importante ?
Un pannello solare termico è importante per la sostenibilità di un edificio , perché collega
direttamente l'edificio ei suoi occupanti ad una fonte di energia naturale della terra : il sole.
Il sole è la fonte di tutta la nostra energia .Si tratta di una fonte rinnovabile di energia
senza emissioni di anidride carbonica . Riduce i costi di gestione dell'edificio fornendo
l'energia per riscaldare l'edificio e fornire acqua calda .
Esempio di collettore solare a tubi
Suggerimenti.
Come incrementare l'efficenza energetica del tuo immobile?
L'isolamento a cappotto
Il “cappotto” è un sistema d’isolamento termico dall’esterno, che ha lo scopo di isolare in
modo sicuro e continuo pareti costituite anche da materiali diversi.E' uno dei metodi per
mantere la temperatura interna di un manufatto edilizio superiore (in inverno) o inferiore (in
estate) a quella esterna, si ha creando un particolare rivestimento sulle pareti.
L' isolamento a cappotto (o cappotto isolante) è una tecnica edilizia per la coibentazione
termica e acustica delle pareti di un edificio: a differenza di altri metodi, esso si ottiene
applicando il materiale isolante all'esterno invece che negli ambienti interni o dentro la
parete.
Infissi in alluminio con taglio termico
Per evitare che parte del calore generato dal nostro impianto di riscaldamento vada perso
verso l'esterno è stato creato un profilo particolare di infissi che presenta al suo interno
un'anima in plastica che unisce le due facciate della struttura in alluminio. Questa
soluzione è definita taglio termico proprio perché la conducibilità termica dell'alluminio e il
rispettivo flusso viene interrotto, ”tagliato” da questo materiale termoisolante. In inverno
avremo una minore dispersione di calore verso l’esterno, in estate otterremo una
temperatura interna meno influenzata dal calore esterno. Il vetro oltre ad essere a camera
d'aria è anche basso emissivo contenente molte volte il gas argon per aumentare
l'isolamento termico.
Lo sapevi che...
La classe di consumo energetico, detta anche classe di efficienza energetica, è una
suddivisione della scala di consumi degli elettrodomestici, normata dall'UE, che indica i
consumi annuali espressi in kWh (kilowatt/ora) di un elettrodomestico tramite lettere dalla
A+++ (che consuma meno energia) alla G (che consuma di più).
Incentivi ECONOMICI per la produzione di energia termica
A partire dal 2013 il "Conto termico" (Dm sviluppo economico 28 dicembre 2012) ha
introdotto un incentivo in conto capitale per sostenere i seguenti interventi:
Sono ammessi all'incentivo per questa tipologia di intervento sia le amministrazioni
pubbliche che i soggetti privati.
Novità
Dal 1° Luglio 2014 è diventata operativa la nuova tariffa di rete per i consumi ad alta
efficienza approvata dall'Autorità per l'energia. Dal mese di luglio, infatti, i clienti domestici
che riscaldano la propria abitazione utilizzando esclusivamente pompe di calore elettriche
possono chiedere di partecipare alla sperimentazione della nuova tariffa D1, basata su un
prezzo del kilowattora costante rispetto ai consumi di energia elettrica. La nuova tariffa
consente di pagare un costo più aderente a quello effettivo per i servizi di rete (trasporto,
misura e gestione del contatore).
Oggi la spesa per questi servizi è circa il 35% della bolletta di un cliente domestico "tipo",
con 2700 kWh/anno di consumi e 3 kW di potenza impegnata, ma per chi consuma di più,
può arrivare a pesare fino a circa metà della bolletta.
