Condizionamento ed efficienza

TECNOLOGIE
Da alcuni anni
la climatizzazione
estiva è sul banco
degli imputati.
Nuove tecnologie
si affacciano
per aumentarne
la sostenibilità
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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
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