TECNOLOGIE Da alcuni anni la climatizzazione estiva è sul banco degli imputati. Nuove tecnologie si affacciano per aumentarne la sostenibilità 58 C limatizzazione. C’è chi la considera uno spreco energetico e chi la causa principale dei black-out estivi e per molti è un problema non solo energetico, ma anche ambientale. Eppure il mercato della climatizzazione è tra quelli più promettenti, con un incremento costante negli anni. La voglia di comfort in estate, insomma, è una esigenza alla quale sempre meno persone sanno rinunciare anche perché, se ci si riferisce al settore residenziale, il costo dei condizionatori è sempre più basso e la capacità di acquisto aumenta. La soluzione di un problema individuale, il controllo del microclima, ha però delle ricadute verso l’ambiente esterno che non possono essere trascurate ed è forte la preoccupazione sia a livello nazionale, sia comunitario, sugli effetti ambientali negativi della climatizzazione estiva residenziale che è quasi incontrollabile. Quello dei condizionatori rimane un problema che non può essere risolto vietando il diritto al QUALENERGIA ANNO IV - N.1 comfort ma opeGENNAIO-FEBBRAIO 2006 rando in una logi- Condizionamento ed efficienza di Giuliano Dall’O’* ca di sistema che, ponendo l’obiettivo del raggiungimento del comfort estivo, consideri tutte le variabili in gioco evitando le facili ma pericolose scorciatoie del “fai da te” ossia il condizionatore acquistato e installato come se fosse un elettrodomestico. Le scelte impiantistiche dipendono da due fattori, il primo è legato all’ambiente mentre il secondo è legato all’edificio, a come è concepito, a come è in grado di proteggere l’ambiente interno dal fattore climatico maggiormente responsabile ossia la radiazione solare. Per quanto riguarda l’ambiente esterno va osservato come in questi ultimi anni le medie delle temperature dell’aria in estate si siano innalzate. All’effetto della radiazione solare diretta che colpisce pareti, serramenti e coperture si somma quello dovuto al reirraggiamento da parte dell’ambiente esterno. Modificare il microclima attraverso interventi di urbanizzazione e riurbanizzazione è dunque la prima regola. Se il Global warming nella sua forte criticità è un fenomeno a livello planetario non sempre compreso, l’effetto ambientale generato dalle isole di calore d’estate è sempre di più percepito. In presenza di una situazione ambientale sempre meno confortevole si innescano allora dei cicli che si autoalimentano: maggiore caldo porta a un maggiore ricorso ai condizionatori che a loro volta cedono all’ambiente una quantità di calore data dalla somma tra il calore sottratto agli ambienti e l’equivalente termico dell’energia elettrica spesa. Circolo vizioso Il calore prodotto dai condizionatori contribuisce ad aumentare il valore della temperatura esterna che a sua volta incentiva il ricorso a nuovi condi- zionatori. Spezzare questo ciclo è possibile attraverso una riprogettazione degli spazi esterni e delle coperture degli edifici. Il Gruppo Heat Island dell’Lbnl di Berkley ha sviluppato un sofisticato programma per analizzare e quantificare i benefici energetici e ambientali derivanti dall’impiego di superfici riflettenti e vegetazione urbana. Questa ricerca valuta e quantifica i benefici diretti e indiretti ottenibili attraverso questi interventi. I risultati ottenuti in località campione negli Usa sono incoraggianti dal momento che in alcuni casi si sono ridotti i consumi anche del 40 - 50%. Una riduzione del carico termico estivo la si può ottenere attraverso una corretta progettazione dell’edificio e una efficiente gestione dell’impianto. Fondamentali sono i sistemi di schermatura e le caratteristiche dell’involucro in genere. Importanti sono le scelte impiantistiche interne: una illuminazione efficiente, oltre a ridurre i consumi di energia a parità di servizio, riduce i carichi interni da rimuovere e l’energia richiesta per la climatizzazione. Studi effettuati dimostrano come sia possibile, con costi economici bassi, ridurre il consumo energetico estivo fino al 30 - 40%. Una progettazione corretta dal punto di vista energetico rende gli ambienti più vivibili in estate e molto spesso la climatizzazione o non è necessaria o lo è in periodi limitati, quindi con consumi energetici trascurabili. L’intervento sull’esistente è una scelta individuale e perciò l’impianto autonomo rappresenta l’unica soluzione. La scelta ovviamente dovrà ricadere sui condizionatori che garantiscono una maggiore efficienza. In particolari condizioni climatiche la soluzione di condizionatori reversibili in grado cioè di EFFICIENZA CONSUMI invertire il ciclo e di funzionare come pompe di calore in inverno può essere valutata come alternativa al più tradizionale impianto di riscaldamento a combustibile. Efficienza centralizzata Dal punto di vista dell’efficienza i migliori risultati si ottengono sugli impianti centralizzati. Nel settore terziario questi impianti sono molto diffusi mentre non lo sono nel settore residenziale anche se non mancano alcuni casi di nuove realizzazioni. La scelta di un impianto di climatizzazione centralizzato anche per le residenze non deve essere vista in modo negativo, dal momento che la sua mancanza induce l’utente a ricorrere al condizionatore autonomo. L’impianto di condizionamento centralizzato, inoltre, consente di realizzare soluzioni a basso impatto ambientale. Una di queste è la tri-generazione nella quale un’unica centrale di co-generazione produce in inverno acqua calda ed energia elettrica, mentre l’acqua calda prodotta in estate viene utilizzata per alimentare delle macchine ad assorbimento che producono acqua refrigerata. Le macchina refrigeranti ad assorbimento, alimentate con vettori caldi o direttamente con il metano possono costituire una alternativa valida alle macchine più tradizionali a compressione e soprattutto una risposta efficace all’emergenza black-out. La loro efficienza più bassa, ma soprattutto il loro costo più elevato, richiedono comunque una analisi costi-benefici che diventa interessante se il vettore termico è prodotto da un sistema di co-generazione o deriva direttamente da cascami termici caldi che altrimenti non sarebbero recuperati, oppure da un costo energetico del gas consumato in estate agevolato da una tariffa differenziata. E se l’acqua calda fosse prodotta con un impianto solare? Troppo bello per essere vero dal momento che in queste applicazioni l’offerta energetica coincide in pratica con la richiesta di freddo. Gli impianti di condizionamento a energia solare (solar cooling) sono stati installati fin dai primi anni Settanta con risultati incoraggianti. Gli impianti di questo tipo in Europa sono poche centinaia: non molti per definire degli standard impiantistici correnti ma sufficienti per garantire la maturità di queste tecnologie ancora costose ma efficienti, affidabili e soprattutto prive di impatto ambientale. Tra le diverse opzioni tecnologiche per la climatizzazione estiva lo scambio termico attraverso il terreno è una soluzione interessante. A differenza del solar cooling gli impianti già installati sono tanti: si parla di trenta-quaranta mila installazioni in Svizzera e di più di cinquantamila installazioni in Svezia. La tecnologia dello scambio con il terreno attraverso sonde geotermiche che possono raggiungere profondità superiori ai 120 metri si è sviluppata per il riscaldamento attraverso l’accoppiamento con pompe di calore. Ma visto che la pompa di calore altro non è che una macchina frigorifera, il passaggio dal riscaldamento invernale al condizionamento estivo non comporta complicazioni: mentre in inverno il terreno viene raffreddato in estate il terreno viene riscaldato diventando così una sorgente nella quale scaricare il calore sottratto all’edificio. Se il carico termico specifico dell’edificio non è elevato diventa possibile scambiare in modo diretto con un costo energetico irrilevante, mentre nel caso in cui sia necessario fornire più freddo è opportuno attivare la macchina frigorifera che in queste particolari condizioni lavora con una efficienza elevata. L’energia elettrica necessaria per alimentare la macchina frigorifera può essere fornita anche da un impianto fotovoltaico che consente di far diventare il sistema un impianto a energia zero. La climatizzazione estiva eco-compatibile non è quindi utopia ma una realtà che deve essere incentivata in funzione delle reali possibilità di azione. Le opportunità tecnologiche che oggi il mercato offre si devono confrontare in modo sinergico con azioni di sostenibilità che riguardano gli spazi urbani ma anche gli edifici. Intervenire in modo globale è la vera risposta all’ emergenza della climatizzazione estiva, che deve essere gestita più che demonizzata: e gli strumenti ci sono. *Dipartimento B.E.S.T Politecnico di Milano 59 QUALENERGIA ANNO IV - N.1 GENNAIO-FEBBRAIO 2006