LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R Organo Ufficiale AiCARR POSTE ITALIANE SPA – POSTA TARGET MAGAZINE - LO/CONV/020/2010. RISCALDAMENTO RISCALDAMEN RISCALDAMENTO CONDIZIONAMENTO CONDIZIONAMENTO CONDIZIONAMENTO REFRIGERAZI REFRIGERAZION EN ENERGIA ENERGIA U AMBIENTE AMBIE AMBIENTE AM ISSN:2038-2723 CALDO E FREDDO NELL'INDUSTRIA FOCUS POMPE DI CALORE ANNO 4 - OTTOBRE 2013 EURO15 QUANTO E’ SOSTENIBILE L’R422D? IL RISCHIO TERMICO IN AMBIENTI SEVERI FREDDI ADOTTARE LA ISO 50001:2011 AZIENDE E SPRECHI, COME RECUPERARE REQUISITI SISMICI DELLE RETI AERAULICHE QUALITÀ DELL’ARIA NELL’INDUSTRIA FOCUS TECNOLOGIA E INNOVAZIONE ACCUMULO LATENTE PER IL SOLARE “SORPTION TECHNOLOGY”, A CHE PUNTO SIAMO? I VANTAGGI DELLE POMPE DI CALORE MODULARI #22
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La rivista PEr i ProfEssionisti DEGLi iMPianti HvaC&r
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POSTE ITALIANE SPA – POSTA TArgET mAgAzINE - LO/CONV/020/2010.
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ISSN:2038-2723
CALdO E frEddO nell'industriaFOCus POmPE dI CALOrE
ANNO 4 - ottobre 2013
EUrO15
QuantO e’ sOsteniBile l’r422d?il risCHiO terMiCO IN AMBIENTI SEVERI FREDDIADoTTARE lA isO 50001:2011aZiende e sPreCHi, coME REcupERAREreQuisiti sisMiCi DEllE RETI AERAulIcHEQualitÀ dell’aria NEll’INDuSTRIAFOCus teCnOlOGia e innOVaZiOneaCCuMulO latente pER Il SolARE“sOrPtiOn teCHnOlOGY”, A cHE puNTo SIAMo? I VANTAGGI DEllE POMPe di CalOre MOdulari
#22
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dal Regolamento Europeo 305 sui Prodotti da Costruzione.
“Ogni tanto una rilettura del passato aiuterebbe a limitare errori futuri.
Ad un convegno sul risparmio energetico ho sentito un relatore scagliarsi contro la legge 10, colpevo-le, a suo dire, di essere stata troppo timida nei confronti dell’isolamento termico degli edifici. In realtà la legge 10 fu, per l’epoca, una legge lungimirante, tanto da imporre l’obbligo di sistemi in grado di sfruttare le fonti energeti-che rinnovabili negli edifici ad uso pubblico. La legge li indicava chiaramente, dall’eolico al solare termico, dalla cogenerazione alle pompe di calore. Mancava solo il fotovoltaico perché all’epoca la sua tecnologia era una chimera limitata alle missioni spaziali o a qualche film di James Bond.
Purtroppo la legge 10 prevedeva anche una scappatoia, “l’impedimento tecnico”, effettivamente usato a piene mani dai più, spesso senza neppure giu-stificarlo con i numeri, per continuare a proporre sistemi tradizionali di generazione dell’energia. Di innovazione se ne è fatta pochissima, malgrado la chiara volontà dei legislatori e a discapito degli interessi del paese, perdendo così uno dei tanti treni che avrebbero impedito l’oggetti-vo declino dell’Italia nell’ultimo scellerato ventennio.
La legge 10 imponeva anche il calcolo estivo dei consumi energetici, peccato che poi non sia mai seguito il decreto attuativo con il metodo per farlo. Pro-babilmente per questo era timida nei confronti dell’isola-mento: nel clima italiano, in presenza di carichi endogeni medio alti e trasmittanze termiche troppo basse rischiano di aumentare i consumi energetici su base annua, a causa del loro effetto negativo nelle mezze stagioni. Tale effetto si palesa a chi abbia un minimo di dimestichezza con le simulazioni dinamiche, mentre rimane colpe-volmente oscurato dai modelli di calcolo semplificati imposti dalla legislazione vigente, basata sui soli consumi invernali.
L’esempio è emblematico perché spesso in Italia non sono le leggi ad essere sbagliate, ma la loro applica-zione. Se nel caso della legge 10 era inutilmente farragi-noso il calcolo invernale, definito da un decreto attuativo posteriore, in tempi più recenti si deve stigmatizzare la mancanza di una chiara procedura di calcolo per la quota di energia rinnovabile richiesta dal Dlgs 28 del 2011, ancora adesso, alla vigilia dell’aumento del limite al 35%, previsto a gennaio 2014. Anche il Dlgs 28/11 prevede un impedimento tecnico che, allo stato dei fatti scatterà inevitabilmente in molti casi, come ha dimostrato Aicarr nel suo position paper consultabile da tutti nel sito.
Chi deve proporre e poi progettare gli impianti si trova in imbarazzo, perché spesso non sa come muo-versi. La situazione è molto gattopardesca, quindi molto italiana: a grandi proclami segue inevitabilmente il nulla di fatto, soprattutto se si usa l’impedimento tecnico di turno, o qualche altra via di fuga prevista dalla legge, come una sorta di ”tana: liberi tutti”. Visto che i valori mi-nimi sono irraggiungibili si continua a proporre i sistemi tradizionali, tanto la legge lo consente.
I progettisti hanno il potere, e il dovere morale, di modificare questa deriva. Le leggi vanno prima di tutto rispettate nel loro spirito e non si deve cercare tra le righe l’inghippo per aggirarle. Vale lo stesso per le norme che devono essere sempre tenute presenti anche se a volte sono troppe e non sempre valide, come alcune a carattere prescrittivo che tendono troppo ad insegnare al progettista il proprio mestiere piuttosto che limitarsi ad indicare le prestazioni da raggiungere e lasciare libere le capacità individuali.
Alzare la qualità della progettazione, avere il coraggio di innovare è l’unico modo per sopravvivere e dominare il mercato globale. La ricerca e sviluppo non ri-guarda solo l’industria, ma anche e soprattutto il mondo della libera professione. Se non si seguirà il prima possibile questa strada, il declino diventerà irreversibile.
Le occasioni perdute e iL ruoLo dei progettisti
Michele Vio, Presidente AiCARR
L’EFFICIENZA OLTRE LE VOSTRE ASPETTATIVE
PERCHÈ SPRECARE ENERGIA CON UN NORMALE VRF?
Scambiatore di calorea circuito variabile
MULTI V IV introduce il primo scambiatore di calore a circuito variabile,
che permette di determinare il percorso ottimale del refrigerante
in funzione della modalità operativa, aumentando l’efficienza energetica.
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che circola nel sistema in base alle condizioni operative,
per fornire prestazioni sempre ottimali.
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Smart Oil ReturnMULTI V IV avvia il recupero dell’olio in funzione delle segnalazioni fornite da un sensore di livello.In questo modo il recupero dell’olioviene eseguito solo quando necessario,evitando improvvise interruzionidell’operatività.
AiCARR Informa 76 Editoriale 2 Novità prodotti 6
Direttore responsabile ed editoriale Marco Zani
Direttore scientifico Michele Vio
Consulente scientifico Renato Lazzarin
Comitato scientifico Paolo Cervio, Sergio Croce, Francesca Romana d’Ambrosio Alfano, Livio de Santoli, Renato Lazzarin, Luca Alberto Piterà, Mara Portoso, Michele Vio, Marco Zani
Hanno collaborato a questo numero Michele Acerenza, Michele Albieri, Ciro Aprea, Aroldo Bargone, Andreja Burkeljca, Vincent Butala, Andrea Caponi, Gerardo Cardillo, Francesca R. d’Ambrosio Alfano, Pio Faldelli, Adriana Greco, Giovanni Antonio Longo, Angelo Maiorino, Attilio Masoch, Silvia Morassutti, Boris I. Palella, Cristina Ricci, Giuseppe Riccio, Uros Stritih, Tiziano Terlizzese, Gloria Tulino
Pubblicità Quine Srl 20122 Milano – Via Santa Tecla, 4 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 72016740
Direzione, Redazione e Amministrazione 20122 Milano – Via Santa Tecla, 4 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 72016740 e-mail: [email protected]
Servizio abbonamenti Quine srl, 20122 Milano – Via Santa Tecla, 4 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: [email protected] abbonamenti decorrono dal primo fascicolo raggiungibile.
Stampa CPZ spa - Costa di Mezzate -BG
AiCARR journal è una testata di proprietà di AICARR – Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria, Riscaldamento e Refrigerazione Via Melchiorre Gioia 168 – 20125 Milano Tel. +39 02 67479270 – Fax. +39 02 67479262 www.aicarr.orgPosta target magazine - LO/CONV/020/2010.Iscrizione al Registro degli Operatori di Comunicazione n. 12191Responsabilità Tutto il materiale pubblicato dalla rivista (articoli e loro traduzioni, nonché immagini e illustrazioni) non può essere riprodotto da terzi senza espressa autorizzazione dell’Editore. Manoscritti, testi, foto e altri materiali inviati alla redazione, anche se non pubblicati, non verranno restituiti. Tutti i marchi sono registrati.INFORMATIVA AI SENSI DEL D.LEGS.196/2003 Si rende noto che i dati in nostro possesso liberamente ottenuti per poter effettuare i servizi relativi a spedizioni, abbonamenti e similari, sono utilizzati secondo quanto previsto dal D.Legs.196/2003. Titolare del trattamento è Quine srl, via Santa Tecla 4, 20122 Milano ([email protected]). Si comunica inoltre che i dati personali sono contenuti presso la nostra sede in apposita banca dati di cui è responsabile Quine srl e cui è possibile rivolgersi per l’eventuale esercizio dei diritti previsti dal D.Legs 196/2003.
Testata volontariamente sottoposta a certificazione di tiratura e diffusione in conformità al Regolamento C.S.S.T. Certificazione Editoria Specializzata e TecnicaPer il periodo 01/01/2012 - 31/12/2012Tiratura media n. 10.000 copieDiffusione media 9.774 copieCertificato CSST n. 2012-2338 del 27/02/2013 – Società di Revisione Metodo s.r.l.
TESTARE L’EFFICIENZA
12 Aziende e sprechi energetici: quanto conta la disinformazione?Uno studio condotto da Aba Impianti rileva fra tutte le aziende analizzate sei fattori comuni che portano a sprechi facilmente eliminabilia cura della Redazione
EFFICIENZA E BENEFICI
14 Confindustria, dall’efficienza energetica potenziale di crescita di 65 miliardi di euro l’annoAdottando le best available technologies risparmio di 5,7 miliardi di euro annui, circa il 10% della bolletta energetica nazionalea cura della Redazione
ISO 50001:2011
17 Il Sistema di Gestione dell’Energia secondo la ISO 50001:2011A più di due anni dall’entrata in vigore delo Standard Internazionale ISO 50001:2011 “Energy management systems – Requirements with guidance for use” il punto su definizioni, obiettivi, strumenti operativi e campi di applicazionedi Tiziano Terlizzese, Andrea Caponi e Cristina Ricci
SISTEMI FILTRANTI
24 Qualità dell’aria anche nell’industriaUna corretta scelta del sistema filtrante consente di risparmiare notevolmente sui costi energetici del funzionamento di un impiantodi Gloria Tulino e Michele Acerenza
AMBIENTI DI LAVORO
28 Il rischio termico in ambienti severi freddiNella progettazione dei cosiddetti “ambienti freddi” generalmente si dà gran peso alla progettazione degli impianti tecnologici trascurando gli aspetti ergonomici. Un approccio del genere può portare a dei rischi anche per la salute dell’uomodi Francesca R. d’Ambrosio Alfano, Giuseppe Riccio, Boris I. Palella
SORPTION TECHNOLOGY
36 Sviluppi nelle tecnologie ad assorbimento e adsorbimentoStato dell’arte e sviluppi futuri della “Sorption Technology”: i sistemi a sostanze assorbenti liquide (assorbimento) e solide (adsorbimento) sia a circuito chiuso che a circuito apertodi Giovanni Antonio Longo
FLUIDI FRIGORIGENI
46 Quanto è sostenibile l’R422D?La sostituzione dell’R22 con l’ R422D: analisi di impatto ambientale in termini di effetto serradi Ciro Aprea, Gerardo Cardillo, Adriana Greco, Angelo Maiorino
SISTEMI MODULARI
56 Pompe di calore modulari: prestazioni energeticheLa diffusione delle pompe di calore negli impianti di riscaldamento è appena cominciata, ma potrà avere successo se i prodotti proposti dai costruttori saranno in grado di adattarsi anche agli impianti tradizionali a radiatoridi Michele Albieri, Pio Faldelli, Attilio Masoch e Silvia Morassutti
PROGETTARE CONSAPEVOLMENTE
64 Requisiti sismici delle reti aeraulicheAl fine di soddisfare i requisiti sismici delle reti aerauliche imposti dalle attuali disposizioni legislative, nella progettazione si deve procedere alla valutazione, dimensionamento, calcolo e verifica degli elementi che compongono gli staffaggi e dei sistemi di ancoraggio alla struttura dell’edificiodi Aroldo Bargone
MATERIALI A CAMBIAMENTO DI FASE
72 Accumulo latente per il solareL’energia solare, in combinazione con una pompa di calore e un dispositivo di accumulo di calore latente, può soddisfare circa il 50% del fabbisogno annuale di calore per un’abitazione a basso consumo energeticodi Uros Stritih, Andreja Burkeljca e Vincent Butala
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Novità ProdottiESSENZIALE, MA COMPLETOSi chiama Elios Basic il nuovo regolatore Seitron, centralina analogica, sem-plice ed essenziale per il controllo di impianti a pannelli solari termici. Gra-zie a tre ingressi per sonde di temperatura NTC e 2 uscite a relé, può gestire sia la pompa di circolazione dell’impianto principale che una fonte inte-grativa, in caso l’apporto solare sia insufficiente. L’utilizzo è intuitivo: una grande manopola permette di selezionare il punto d’intervento della sor-gente integrativa; con uno dei due selettori si setta il Delta T desiderato fra collettore e accumulo (da 5°C a 20°C), mentre con l’altro si imposta lo spe-gnimento e l’accensione, con e senza integrazione. Sul pannello è presente anche un tasto Test, per verificare in ogni momento il funzionamento della pompa di circolazione. La funzione antigelo si può impostare su 3 livelli tra-mite un selettore interno. Infine, attraverso i due LED posti sul lato destro della centralina, è possibile visualizzare l’accensione del regolatore e l’atti-vazione/disattivazione della pompa di circolazione. Alimentato a 230 Vac, Elios Basic è alloggiato in un robusto contenitore in ABS autoestinguente di colore bianco (182x87x37 mm). www.seitron.it
DUE COMPRESSORI PER LA MASSIMA EFFICIENZAi-FX (1+i) di Climaveneta è il primo chiller che abbina un compressore vite a velocità fissa (1) con un compressore vite inverter (+i) per migliorare le prestazioni in termini di efficienza energetica EER e ESEER sia a pieno carico che ai carichi parziali. I compresso-ri montati su queste macchine sono frutto di una stretta collaborazione con Bitzer, che li realizza su progetto e specifiche Climaveneta. Gestiti da logiche di controllo evolu-te che ne esaltano peculiarità e benefici, i due compressori lavorano in sintonia privile-giando l’efficienza della macchina in ogni condizione, per superare i limiti tradizional-mente imposti a pieno carico da sistemi full inverter e ai carichi parziali da compressori vite a velocità fissa. Il risultato — spiega la società — è un’unità che lavora sempre
alla massima efficienza possibile, in ogni situazione operativa e in qualsiasi periodo dell’anno, con una riduzione della spesa di energia elettrica pari al 21% e un abbatti-mento delle emissioni indirette di CO2 del 15% rispetto ad altre proposte chiller in clas-se A. Risparmi che consentirebbero di raggiungere in soli due anni il ritorno sull’investi-mento (payback). Disponibili con un range di potenza da 567 a 1.273 kW, tutte le unità sono certificate Eurovent e rispondono agli standard imposti dal protocollo internazio-nale di sostenibilità ambientale LEED. www.climaveneta.it
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efficienza energetica (EER) dichiara-to è 5,2 (modello da 10 hp), uno dei più elevati della categoria; inoltre, il sistema di recupero dell’olio ad alta pressione (HiPOR) incrementa l’ef-ficienza del compressore preservan-done nel tempo il corretto funzio-namento. Riducendo al minimo le perdite in condizioni di carico par-ziale — nota il costruttore — Mul-ti V IV è in grado di offrire prestazio-ni migliori del 30% rispetto al suo predecessore in termini di efficien-za energetica integrata; implemen-tando la tecnologia HiPOR, le presta-zioni dell’apparecchio in modalità di riscaldamento (COP) sono aumenta-te del 6,7%, e in modalità di raffred-damento (EER) del 5,4%. I nuovi per-corsi differenziati del refrigerante per il riscaldamento e il raffreddamen-to contribuiscono ad un incremen-to del 15% dell’efficienza energetica integrata. Inoltre, il controllo attivo del refrigerante di LG regola auto-maticamente la quantità di refrige-rante in circolo aumentando ulterior-mente l’efficienza del 3%. Multi V IV è anche più flessibile: il range opera-tivo in modalità di raffreddamento è stato esteso da -5°C a -10°C, così da fornire una soluzione per ambien-ti che necessitano di essere raffred-dati tutto l’anno, come le sale CED. Inoltre, lo sbrinamento differenziato della batteria dell’unità esterna au-menta il comfort interno e permette di aumentare la capacità del sistema del 27% nei climi più rigidi. Un’altra tecnologia per il risparmio energetico intelligente consiste nel sensore pre-senza neve, che attiva i ventilatori per rimuovere la neve accumulata solo quando necessario. www.lgnewsroom.it
VRF DI ULTIMA GENERAZIONELG Electronics ha introdotto la nuova generazione di sistemi a portata di refrigerante variabile (VRF) Multi IV, con-centrato di quattro tecnologie esclusive: un compressore ad alta efficienza, lo scambiatore di calore con percorsi differenziati a seconda della modalità operativa (riscaldamento o raffreddamento), il controllo sul recupero dell’o-lio e il controllo sul refrigerante in circolo, che insieme concorrono ad aumentare l’efficienza energetica. L’indice di
#228
Novità Prodotti
A VOLTE BASTA UN SOLO COMPRESSORE È destinato ad applicazioni residenziali per riscaldamento, raffrescamento e produzione di ac-qua calda sanitaria il nuovo sistema Yutaki S80 proposto da Hitachi Air Conditioning Europe. La pompa di calore aria/acqua con unità esterna e modulo interno a doppio ciclo frigorifero, può produrre acqua calda fino a 80°C per il riscaldamento anche quando la temperatura ester-na è molto bassa (fino a -20°). Il rendimento è ottimizzato in modo intelligente grazie alla tec-nologia “Smart Cascade”: in funzione della temperatura esterna, l’unità di controllo attiva solo uno o entrambi i compressori, riducendo gli sprechi energetici. Durante i periodi meno fred-di, o quando la temperatura esterna è più mite, viene bypassato il secondo stadio frigorifero, mentre la produzione di acqua calda è comunque garantita attraverso il primo stadio. Nella stagione più fredda, il sistema attiva automaticamente il secondo stadio frigorifero, assicu-rando una produzione di acqua calda ad elevata temperatura. www.hitachiaircon.com
POMPA DI CALORE PER IL RESIDENZIALE CON TECNOLOGIA DC INVERTER Nella gamma di pompe di calore, Emmeti introduce Mirai Split, sistema versatile e compatto per il riscaldamento e il raffreddamento di ambienti residenziali. L’ap-parecchio è composto di due sezioni: l’unità interna, con gruppo idronico, e l’unità esterna con circuito frigorifero a R410A.
Range di impostazione della temperatura fino a 55°Il controllo elettronico è predisposto per l’integrazione con fonti energetiche al-ternative e si adatta a diverse tipologie di impianto, come ventilconvettori, pan-nelli radianti e produzione di ACS, con un range di impostazione della tempera-tura di mandata dell’acqua che può raggiungere i 55°C. Facile da installare e dalle dimensioni ridotte, Mirai Split si adatta anche ai piccoli spazi. Inoltre, i compo-nenti dell’impianto termico, come il vaso di espansione, gli strumenti per il con-trollo della temperatura e il sistema circolatore, sono già presenti all’interno del-la macchina.
Fino a -20° non serve l’antigeloIl sistema opera anche a temperature esterne molto basse e fino a -20°C, riferisce l’azienda, non è necessario utilizzare antigelo nell’acqua dell’impianto termico, poiché nell’unità esterna viene fatto circolare solamente gas refrigerante.
DC InverterEssendo progettata per uso residenziale, la tipologia di alimentazione la rende compatibile agli standard di fornitura elettrica previsti. Questo grazie anche alla tecnologia DC Inverter, che permette la modulazione della potenza erogata dal-la macchina, in maniera proporzionale all’effettiva richiesta di “freddo” o “caldo” dell’ambiente.www.emmeti.com
PLUS
Irraggiamento a bassa temperatura
Riscaldamento ventilato
Raffrescamento
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CARATTERISTICHE
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Bi2+ è il vincitore del premio iF product design award 2013 nella categoria buildingsm selezionato da una giuria di esperti e designers riconosciuti a livello internazionale.
Bi2+ si è aggiudicato il premio Reddot Design Honourable Mention 2013, per la perfetta integrazione tra tecnologia e design.
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combustibile, Estía 4 offre una nuova tecnologia con componenti innovati-vi quali il compressore rotativo Twin-Rotary e l’inverter con controllo vet-toriale. I valori di COP e EER, rispetto alle gamme precedenti, raggiungono il valore di 4,88 per l’efficienza in ri-scaldamento nella taglia da 11 kW e la temperatura dell’acqua nella fun-zione freddo arriva a 7°c.
Impostazione della temperatura automatica o in base a un valore prefissatoGrazie al sistema Inverter di Toshiba viene erogata solo la potenza termi-ca necessaria e di conseguenza vie-ne regolata anche la temperatura dell’acqua, adattando i livelli di ri-scaldamento all’effettiva esigenza degli ambienti nei quali la corretta distribuzione dell’acqua nel circuito è assicurata dall’impiego di una pom-pa in classe energetica A. Il tecnico installatore può scegliere se impo-stare un valore prefissato di tempe-ratura per l’acqua calda oppure im-postare la funzione di controllo in modo automatico di regolazione del-la temperatura dell’acqua in funzio-ne della temperatura esterna. Anche l’ultimo sistema Estía 4 è composto da un’unità esterna a pompa di ca-lore, un’unità idronica e un serbato-io dell’acqua calda sanitaria. È rapido da installare e non necessita di canne fumarie che richiederebbero un ulte-riore intervento edilizio.www.toshibaclima.it
NUOVO SISTEMA TOSHIBA A POMPA DI CALORE ARIA/ACQUAToshiba presenta al mercato il nuovo sistema a pompa di calore aria-acqua Estìa 4, disponibile in sei modelli, tre in monofase e tre in trifase, da 8 a 16 kW. Adattabile anche in fabbricati già dotati di caldaia tradizionale, a gas o a
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Novità ProdottiNUOVO CONDENSATORE AD ARIA COMPATTO ED EFFICIENTERidurre i costi complessivi, diminuire l’impatto ambientale e andare incontro alle esi-genze di minore spazio. Con questi obiettivi, Heatcraft Europe ha lanciato una nuova gamma di condensatori ad aria, commercializzate con il marchio Friga-bohn.
Costi ridotti di installazione e manutenzioneI costi di installazione sono ridotti grazie all’utilizzo di scambiatori a microcanali, che permettono di ridurre l’uso di refrigerante (fino al 75% in meno), e all’impianto modu-lare, che prevede la possibilità di utilizzare un solo condensatore ad aria.Oltre ad essere prodotti utilizzando un unico materiale, l’alluminio, gli scambiatori di calore sono brasati attraverso un processo in grado di minimizzare il rischio di perdite. Inoltre ogni modulo “a forma di V” comprende due scambiatori che possono essere fa-cilmente rimossi e sostituiti. Un altro vantaggio nell’utilizzo della tecnologia a micro-canali è l’elevata resistenza meccanica dello scambiatore di calore che agevola le ope-razioni di manutenzione, consentendo l’impiego di idropulitrici.
Impatto ambientaleLa riduzione dell fluido refrigerante e l’efficienza del sistema influiscono anche sui va-lori TEWI (Total Equivalent Warming Impact) che risultano piuttosto bassi. Inoltre, i
condensatori a microcanali sono completamente riciclabili ed hanno quindi un impat-to positivo sul costo finale del ciclo di vita del sistema.
IntegrazioneLe problematiche della carenza di spazio e del rumore sono state affrontate offrendo la possibilità di combinare l’originale forma a “V” del sistema con soluzioni di ventila-zione diverse, che ne consentono l’installazione in spazi ristretti, offrendo al contem-po una significativa riduzione dei livelli di rumore fino a 19 dB (A) a 10 m per modulo.www.heatcrafteurope.com
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AICARR_aprile_130411 OK:Layout 1 13-04-2011 13:00 Pagina 1
LA TERMOCAMERA PER L’INSTALLATORE FLIR Systems lancia la nuova gamma di termocamere Serie Ex, capa-ci di rilevare guasti incipienti e individuare problemi di isolamento.
Di facile utilizzo Grazie all’obiettivo fisso che non richiede messa a fuoco, le termo-camere della nuova serie sono in grado di misurare temperature fino a +250°C. Inoltre, producono istantaneamente immagini termo-grafiche in formato JPEG con tutti i dati necessari alla misura del-la temperatura.
FunzioniLe termocamere sono dotate di una fotocamera integrata e della tec-nologia MSX, che produce immagini di alta qualità in tempo rea-le; in questo modo sarà possibile aggiungere maggiori dettagli alle immagini termografiche, consentendo così una maggiore rapidità nell’inquadratura del soggetto e anche nella produzione di rappor-ti più ordinati e comprensibili. Inoltre, il software FLIR Tools, scarica-bile gratuitamente per tutti gli utenti della Serie Ex, consente di im-portare immagini termiche in un PC. Per disporre di funzioni di analisi avanzate è possibile utilizzare il software opzionale FLIR Tools+.www.flir.com
#2212
A pesare sull’inefficienza energetica degli edifici aziendali italiani è l’alto livello di disinforma-zione del proprietario o gestore. Sono in
pochi a conoscere le cause degli sprechi energetici così come i benefici, anche economici, ricavabili da semplici interventi riqualicativi. È questa la con-clusione a cui è arrivato uno studio condotto da Aba Impianti srl, con il patrocinio di Kyoto Club e la collaborazione di Gemco (piattaforma dedicata all’efficienza energetica e alla mobilità sostenibile) che, dopo aver portato avanti nel corso dell’ultimo anno una serie di audit energetici su un campione di imprese italiane, ha raccolto i risultati ottenuti e li ha elaborati in un report.
I costi energetici sono considerati intangibili e inabbattibili
Dallo studio è innanzitutto emerso come la maggiorparte delle imprese, di diverse tipologie e dimensioni, facciano maggiore attenzione, per abbattere i propri costi d’impresa, agli aspetti infra-strutturali e al costo della manodopera interna e delle materie prime per lo sviluppo del prodotto. Mentre i costi energetici vengono raramente con-siderati come fattori di spreco, in parte perché, riferiscono gli analisti, sono considerati “costi impos-sibili da abbattere” in parte perché vengono visti come “elementi non tangibili”.
Inoltre, sono emersi ulteriori ele-menti dai quali si evince che:• in molti casi la conoscenza delle
aziende in merito al discorso “effi-cienza energetica e abbattimento dei consumi” è strettamente limi-tata alla parola “fotovoltaico”;
• c’è una scarsa conoscenza relativa ai meccanismi finanziari e fiscali che non solo permettono ma age-volano le aziende per questa tipo-logia di interventi;
• è insufficiente la conoscenza rela-tiva alle reali possibilità di risparmio sui consumi ottenibili con semplici interventi di efficienza energetica.
Campagna informativaA fronte di tali risultati, Aba
Impianti ha deciso di dare avvio ad una campagna informativa dal titolo “Risparmio sostenibile come risorsa per l’impresa”, che prevede anche la possibilità di usufruire della consulenza tecnica gratuita di un consulente energetico con il quale poter visionare i propri con-sumi aziendali. L’iniziativa, lanciata ufficialmente il 21 e il 28 maggio, sarà per il momento limitata alle sole aziende di Lombardia, Piemonte, Valle d’Aosta, Veneto, Emilia Romagna e Toscana.� n
I risultati del report in dettaglioSono stati rilevati sei fattori comuni fra tutte le
aziende analizzate che portano ai sopracitati sprechi:• l’assenza di sistemi efficienti di regolazione delle
centrali termiche;• la presenza di involucri edilizi datati e non pro-
priamente isolati che comportano una conse-guente dispersione di calore;
• la mancanza di sistemi di gestione dei carichi elettrici, con riferimento particolare ai sistemi di illuminazione;
• l’utilizzo di corpi illuminanti obsoleti a scarsa efficienza energetica;
• la presenza di sistemi di monitoraggio dei cari-chi elettrici inefficienti;
• la presenza di generatori di calore obsoleti, quali centrali termiche a gasolio o bollitori elettrici
AUDIT ENERGETICI. I risultati dello studio, condotto da Aba Impianti srl con il patrocinio di Kyoto Club e la collaborazione di Gemco, sono il frutto di una campagna di diagnosi energetica svolta su un campione di imprese italiane
Uno studio condotto da Aba Impianti rileva fra tutte le aziende analizzate sei fattori comuni che portano a sprechi facilmente eliminabili
a cura della Redazione
Aziende e sprechi energetici, quanto contala disinformazione?
Testare l’efficienza
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#2214
A ttraverso efficaci politiche per lo sviluppo dell’ef-ficienza energetica, nel solo periodo 2014-2020 si potrebbe ottenere una crescita della
produzione industriale italiana di oltre 65 miliardi di euro in media all’anno, rispetto allo scenario base, con un incremento del numero di occupati di circa 500.000 unità. Queste le potenzialità del settore dell’energia efficiente illustrate dal vice presidente di Confindustria, Aurelio Regina, in occasione della presentazione lo scorso 1 ottobre a Roma della terza edizione del rapporto “Smart Energy project”.
Miliardi di euro di risparmi in bolletta e taglio CO2
«Particolarmente significativo risulta il contri-buto al tasso di crescita medio annuo dell’eco-nomia che potrebbe raggiungere un valore del 0,5% attraverso l’adozione delle best available technologies», ha dichiarato Regina. Sul fronte dell’impatto positivo sulla bolletta energetica, «l’a-dozione dello scenario Best Available Technologies potrebbe determinare un risparmio di oltre 5,7 miliardi di euro annui, circa il 10% della bolletta
politiche ambientali di sostenibilità vanno integrate di più con le poli-tiche sull’efficienza e sulle rinnova-bili; serve la capacità di sviluppare accordi di filiera integrati per il mercato nazionale e soprattutto internazio-nale; occorre intervenire in sede euro-pea sui vincoli di spesa che bloccano molti investimenti ad alto potenziale, e adottare un approccio strutturale, coraggioso e coerente sulle politiche per l’efficienza energetica, abbando-nando l’impostazione congiunturale.
Negli ultimi anni, osserva Confindustria, gli investitori istitu-zionali si sono mostrati molto inte-ressati al tema della green economy, ma hanno manifestato più difficoltà nell’affidamento dei progetti di riqua-lificazione energetica. È necessario quindi un confronto continuo con tali investitori, da perseguire attraverso una precisa scelta in sede UE.�n
energetica nazionale. I potenziali benefici in ter-mini del costo della CO2 evitata ammontano ad oltre 270 milioni di euro all’anno», ha precisato il vice presidente di Confindustria.
Costi-efficaciaIl Rapporto degli industriali stima che sul bilan-
cio dello Stato l’effetto netto delle eventuali politi-che volte ad incentivare l’efficienza energetica «è di circa 10,5 miliardi di euro in 7 anni, ovvero l’im-patto annuo sarebbe di 1,5 miliardi di euro. Tuttavia in termini di una valutazione costi-efficacia, a fronte di questo investimento pubblico, il beneficio col-lettivo lordo sarebbe di circa 42,2 miliardi di euro, ovvero un beneficio netto di oltre 31 miliardi di euro. In altri termini significa che ogni euro di inve-stimento pubblico ne produce oltre 4 di beneficio collettivo in termini di risparmio energetico ed ester-nalità ambientali evitate», ha sottolineato Regina.
Le misure da adottareQuali sono le aree prioritarie sulle quali interve-
nire nei prossimi anni? Secondo Confindustria le
Adottando le best available technologies si può ottenere un risparmio di 5,7 miliardi di euro annui, circa il 10% della bolletta energetica nazionale
a cura della Redazione
Confindustria: dall’efficienza energetica potenziale di crescita
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D a diversi anni a questa parte le organizzazioni commerciali, industriali e istituzionali sono costrette ad affrontare la questione della
gestione energetica. Ma non sempre lo fanno con la dovuta attenzione e consapevolezza. La presenza di macchinari e componenti energeticamente effi-cienti è condizione necessaria ma non sufficiente a garantire l’efficienza dell’intero sistema; i pro-duttori di motori, pompe e compressori hanno significativamente aumentato le performance dei loro prodotti, ma questi ultimi si trovano ad essere
e parziali delle prestazioni energe-tiche, mentre miglioramenti dura-turi e sostenibili sono possibili solo attraverso un approccio integrato e sistemico al problema dell’approvvi-gionamento e trasformazione dell’e-nergia all’interno di una generica organizzazione o azienda.
L’aspetto energia deve essere considerato in ogni fase della dinami-che gestionali di una organizzazione:
parte di un sistema più complesso, sottoposto a scenari di produzione variabili che potrebbero cambiarne le condizioni di utilizzo. Si sottolinea inoltre come la diffusione attuale di componenti energeticamente efficienti non supportati da una loro corretta gestione generi spesso risultati infe-riori alle aspettative, causando, come effetto col-laterale aggiuntivo, quello di scoraggiare ulteriori investimenti per l’efficienza energetica. Il ricorso saltuario ai processi di gestione dell’energia può generare esclusivamente miglioramenti temporanei
A più di due anni dall’entrata in vigore dello Standard Internazionale ISO 50001:2011 “Energy management systems – Requirements with guidance for use” il punto su definizioni, obiettivi, strumenti operativi e campi di applicazione
di Tiziano Terlizzese, Andrea Caponi e Cristina Ricci *
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acquisti di beni e servizi, manutenzione impianti-stica e formazione del personale, solo per citarne alcune. A tal fine sono stati sviluppati diversi stan-dard normativi per l’implementazione di Sistemi di Gestione dell’Energia. Tali standard, tra cui il recente standard internazionale ISO 50001:2011, rappresentano un importante strumento gestionale a disposizione delle organizzazioni che vogliono puntare ad una efficienza energetica aziendale di tipo sistemico e non solo legata all’efficacia del singolo intervento.
The energy managemenT sysTems according To iso 50001:2011The International Standard ISO 50001:2011 “Energy management systems: requirements with guidance for use” was issued on the 15th of June 2011. The Standard establishes a framework for any kind of organization to implement an Energy Management System. The main objectives of the present paper are as follows: showing the opportuni-ties for organizations due to the application of the Standard as well as providing operative tools for its implemen-tation. After a brief introduction, the normative international background is presented. Then, terms and definitions of the Standard, goals and field of application, are presented, together with an analysis of its diffusion, both in an Italian and International context. Finally, the analysis of a case study has been exemplified and innovative methods and operative tools applied to a complex organization with several production sites have been demonstrated. Keywords: energy consumption saving, energy policies, legislation
Figura 1 – Energy Management (DANISH DS 2403:2001)Tabella I – Principali standard nazionali sui Sistemi di Gestione dell’Energia
dai primi sTandard ad oggiNumerose iniziative nazionali ed internazionali sono andate nella direzione di for-mulare standard per l’implementazione di Sistemi di Gestione dell’Energia. Tali standard, definiti a partire dal 2000, hanno costituito la base per la predisposi-zione della ISO 50001, pubblicata il 15 giugno 2011 a seguito di un lavoro di coor-dinamento ed integrazione fra le varie proposte esistenti, operato del Comitato di Progetto ISO/PC 242. In Tabella I si elencano i più importanti standard finora pubblicati. Un’analisi comparata consente in primo luogo di evidenziarne quat-tro principali elementi comuni:• elaborazione di un piano strategico e opportunamente documentato che com-
prenda gestione e periodico monitoraggio;• predisposizione di politiche e procedure relative ad ogni attività legata ai con-
sumi energetici, dall’acquisto all’utilizzo vero e proprio;• identificazione di opportuni indicatori di performance, tipici dell’organizzazione,
che consentano di misurare gli effettivi progressi;• adozione dell’approccio plan-do-check-act per il miglio-
ramento continuo. In generale, come esemplificato in Figura 1, schema tratto dallo standard danese DS 2403:2001, tutte le norme nazio-nali concepiscono un Sistema di Gestione dell’Energia come un processo costituito da diversi stadi, ciascuno dei quali a sua volta richiede diversi steps (Figura 1A); inoltre, l’intero processo può e deve essere ripetuto cicli-camente, per realizzare la tendenza al miglioramento continuo (Figura 1B).In Tabella II si presenta un confronto tra nove diversi standard. Risulta evidente come essi trattino in maniera parallela e simile le medesime tematiche: lo standard statunitense è stato ad esempio sviluppato seguendo i principi di gestione ISO, lo standard danese fa espli-citi riferimenti alla ISO 14001, gli Standard irlandese e svedese sono formalmente legati a quello danese, e lo standard cinese è stato sviluppato assumendo quello statunitense quale modello. Tutto ciò ha senza dubbio favorito lo sviluppo di uno standard internazionale. Si
sottolinea inoltre che, per incentivare le organizzazioni all’adozione di un Sistema di Gestione dell’Energia, molte nazioni hanno sviluppato programmi aggiuntivi, quali accordi volontari e politiche fiscali incentivanti, in molti casi determinanti nella diffusione delle buone pratiche. L’ultima colonna della Tabella II, che riporta il grado di penetrazione in ambito industriale degli standard analizzati, offre una prospettiva chiara sull’efficacia di tali politiche di supporto: le percentuali più alte sono registrate dal Giappone, in cui l’adozione del Sistema di Gestione dell’Ener-gia è cogente, e in Danimarca, che dal 1992 adotta una politica fiscale legata alle emissioni di CO2. Viceversa, la penetrazione negli USA è inferiore al 5%, perché nonostante la precoce pubblicazione dello standard, il governo non lo ha mai pro-mosso esplicitamente; attualmente è in fase di implementazione un programma-pilota, il Superior Energy Performance, per coinvolgere maggiormente le imprese con una formazione completa in ambito energetico.
Tabella II – Confronto tra i principali standard energetici (Mckane et al., 2007)
BACKGROUND NORMATIVO
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delle prestazioni energeti-che. Il secondo output della diagnosi energetica è la defi-nizione di opportuni indica-tori di prestazione energetica (energy performance indica-tors), che consistono in valori quantitativi definiti secondo una metodologia ben speci-ficata e documentata, neces-sari al monitoraggio e alla misurazione delle effettive prestazioni energetiche. A valle della definizione di energy baseline e energy performance indicators, l’or-ganizzazione deve determi-nare obiettivi e traguardi: per obiettivi si intendono precisi traguardi di prestazione ener-getica coerenti con la poli-tica scelta; i traguardi sono invece obiettivi di dettaglio, specifici e quantificabili. Gli elementi precedentemente descritti costituiscono i dati in ingresso per l’elaborazione di piani d’azione mirati, cia-scuno dei quali con precise responsabilità, tempistiche e metodologie per la veri-fica dei relativi risultati;
DO: è la fase di implementazione vera e propria. Presupposto fonda-mentale per la piena operatività del Sistema di Gestione dell’E-nergia è un’adeguata compe-tenza di tutti i soggetti coinvolti negli usi energetici significativi.
performance, servizi, beni o energia, e un input in termini di energia;
• Sistema di Gestione dell’Energia: insieme di ele-menti correlati o interagenti per stabilire una politica energetica e obiettivi energetici, non-ché i processi e le procedure per raggiungere tali obiettivi;
• politica energetica: definizione da parte dell’or-ganizzazione della direzione che intende intra-prendere in riferimento alle sue prestazioni energetiche, formalmente espressa dall’Alta Direzione;
• uso energetico: modalità o tipologia di appli-cazione dell’energia;
• uso energetico significativo: uso energetico che comporta un rilevante consumo energetico e/o offre un elevato potenziale di miglioramento delle prestazioni energetiche.
Ciclo PDCALa norma si basa sul ciclo di Deming o ciclo
PDCA (Plan–Do–Check–Act) per il miglioramento continuo, come illustrato in Figura 2. Nello spe-cifico contesto della Gestione dell’Energia, l’ap-proccio PDCA si declina come segue:PLAN: è la fase di pianificazione, che inizia con
la definizione del campo di applicazione e della politica energetica dell’organizza-zione. In questa fase è prevista l’effettua-zione di una diagnosi energetica finalizzata ad individuare gli usi energetici dell’or-ganizzazione e ad identificare possibili interventi di efficientamento. Tale analisi è propedeutica alla predisposizione di uno scenario di riferimento dei consumi energetici (baseline o benchmark energe-tico), che deve considerare un orizzonte temporale adeguato e che servirà come parametro di confronto per la valutazione
L’approccio della ISO 50001:2011La necessità di uno standard internazionale
è emersa dal mondo industriale e in particolare dall’UNIDO (United Nations Industrial Development Organization), per formulare una risposta comune alla proliferazione di standard nazionali e regio-nali. La norma ISO 50001, pubblicata il 15 giugno 2011, si articola in 4 capitoli:1. Scopo e campo di applicazione2. Riferimenti normativi3. Termini e definizioni4. Requisiti del Sistema di Gestione dell’Energia
Lo standard si applica su base volontaria e for-nisce alle organizzazioni uno strumento per imple-mentare un Sistema di Gestione volto al continuo miglioramento delle prestazioni energetiche com-plessive. La stessa ISO 50001 al Capitolo 3 defini-sce organizzazione una “compagnia, società per azioni, azienda, impresa, autorità o istituzione, o parte o combinazione di queste, regolarmente costituita oppure no, pubblica o privata, dotata di proprie funzioni e amministrazione, e avente potere di controllo sul proprio uso energetico e sul proprio consumo”. Come tutti gli standard analoghi, anche la ISO 50001 è applicabile a orga-nizzazioni di qualsiasi tipologia e dimensione e può essere perfettamente integrata con gli altri Sistemi di Gestione. Lo standard consente altresì di definire l’ambito di applicazione dello standard stesso, o scopo, ossia di specificare “l’estensione delle attività, attrezzature e decisioni che l’organiz-zazione intende includere nel Sistema di Gestione dell’Energia”. È importante evidenziare come lo standard non fissi specifici criteri di prestazione energetica: qualsiasi organizzazione può stabilire un Sistema di base e poi migliorarsi seguendo un ritmo adeguato alle proprie capacità. Citando l’introduzione alla norma liberamente tradotta: “Lo scopo della norma internazionale è quello di consentire alle organizzazioni di stabilire i sistemi ed i processi necessari per migliorare le presta-zioni energetiche, compresa l’efficienza energe-tica, l’utilizzo e il consumo. L’implementazione di questo standard ha lo scopo di portare una riduzione delle emissioni di gas a effetto serra, dei costi energetici e di altri impatti ambientali correlati al consumo energetico, attraverso una gestione sistematica dell’energia”.
In aggiunta alle già citate definizioni di organiz-zazione e scopo, il Capitolo 3 della norma introduce altre importanti definizioni, di cui si evidenziano in particolare le seguenti, cui si farà riferimento nei prossimi paragrafi:• energia: elettricità, combustibili, vapore, calore,
aria compressa e altre fonti (la definizione quindi fa riferimento a tutte le forme di energia commer-cialmente disponibili, incluse le fonti rinnovabili);
• consumo energetico: quantità di energia utilizzata;• efficienza energetica: rapporto o altra rela-
zione quantitativa tra un output in termini di
Figura 2 – Modello di SGE per lo standard ISO 50001
#2220
Figura 6 – Punti vendita analizzati nel primo anno di applicazione
Figura 5 – Disaggregazione dei consumi di energia elettrica di un punto vendita generico
L’approccio pdca in un’organizzazione compLessa e muLTisiToNel presente box è descritto il caso applicativo di un’organizzazione appartenente al settore della Grande Distribuzione Organizzata, che ha deciso volontariamente di implementare un Sistema di Gestione dell’Energia conforme alla ISO 50001:2011. L’organizzazione nel suo complesso è costituita da punti vendita di ampia metra-tura e di metratura ridotta, oltre ad alcune sedi adibite ai servizi generali. Come già illustrato, il primo passo per l’implementazione di un SGE all’interno di un orga-nizzazione consiste nel definirne il campo di applicazione. Nel presente caso, trat-tandosi di un’organizzazione multisito, è stato scelto di sviluppare il SGE in modo graduale. La metodologia su cui si è basata la pianificazione dell’intero processo e la definizione delle priorità tra i siti disponibili è stata concordata con l’Alta Direzione.Fase PLANIn fase di pianificazione tutti i siti facenti parte del campo di applicazione del Sistema di Gestione dell’Energia sono oggetto di diagnosi energetica iniziale, ossia:• raccolta dati preliminare: dati generali descrittivi del sito, andamento dei con-
sumi energetici negli ultimi tre anni per ogni vettore energetico utilizzato, lay-out degli impianti e schede tecniche delle attrezzature;
• sopralluogo tecnico: analisi delle modalità operative, raccolta dati mancanti (dati di targa delle attrezzature);
• elaborazione dati: individuazione degli usi energetici significativi, degli indici di prestazione energetica e valutazione degli interventi per il miglioramento della prestazione energetica.
Nel caso in oggetto sono stati individuati i seguenti vettori energetici: gas metano, energia elettrica e combustibili per autotrazione. I dati di consumo energetico erano disponibili in forma aggregata, privi cioè di una scomposizione per sin-golo uso energetico. Tale scomposizione è stata ottenuta attraverso l’analisi dei dati di targa degli impianti e delle attrezzature e valutando i tempi di utilizzo. I risultati ottenuti sono compatibili con i dati di letteratura disponibili (Calise, et al. 2010). In Figura 5 è riportata la disaggregazione dei consumi elettrici riferiti ad un generico punto vendita. Si può notare come oltre la metà dei consumi sia
riconducibile agli impianti di refrigerazione alimentare, includendo sia la refrige-razione dei prodotti freschi (impianto denominato a temperatura normale o TN) sia prodotti surgelati (impianto denominato a bassa temperatura o BT). Inoltre, per ogni uso energetico sono stati individuati i corrispondenti fattori energetici, ossia parametri misurabili che influenzano lo specifico uso energetico. A titolo di esempio, la lunghezza dei banchi frigoriferi si configura come fattore energetico per l’uso energetico refrigerazione alimentare. Il rapporto tra i consumi rilevati per uno specifico uso energetico ed i corrispondenti fattori energetici, riferiti allo stesso orizzonte temporale, forniscono i valori degli indici di prestazione ener-getica che verranno utilizzati per valutare le prestazioni energetiche del sito in esame e per confrontarlo con gli altri siti paragonabili. Il confronto fra indicatori di prestazione energetica del medesimo sito per periodi temporali differenti, con-sente una valutazione dell’andamento dell’efficienza energetica con cui si soddi-sfa il fabbisogno energetico dello specifico uso energetico in esame. Altrettanto importante è il confronto degli indici di prestazione energetica di siti differenti per il medesimo orizzonte temporale, che consente di individuare potenziali inefficienze, impiantistiche o gestionali.Oltre all’analisi del singolo uso energetico, è stato definito altresì un indicatore di prestazione energetica complessivo del generico punto vendita, definito come segue: EnPI = (CE + CH) / (S · GG) [kWh/(m² · GG)]� �(4)dove:CE: consumi di energia elettrica [kWh/anno];CH: consumi di gas naturale [kWh/anno];
non consiste semplicemente in una regi-strazione di dati, bensì richiede un perio-dico confronto tra consumi effettivamente registrati e consumi attesi, in modo tale da individuare eventuali scostamenti signifi-cativi ed intervenire tempestivamente per correggerli. Lo standard prevede inoltre che l’organizzazione pianifichi e conduca audit interni a intervalli di tempo regolari, per assicurare che il Sistema di Gestione dell’Energia sia coerente con obiettivi e target, e che effettivamente stia miglio-rando le prestazioni energetiche comples-sive. Output della fase di monitoraggio e degli audit interni è l’individuazione di
L’implementazione del Sistema richiede che venga garantito il funzionamento di tutte le attrezzature, processi e sistemi coerentemente con quanto previsto dalla politica energetica e dalla definizione di obiettivi e traguardi. La fase di implementazione deve infine preve-dere necessariamente una documentazione completa del Sistema di Gestione dell’Energia;
CHECK: è la fase più caratteristica prevista dalla ISO 50001, che consiste in monitoraggio, misura e documentazione dell’efficacia e dell’efficienza del Sistema di Gestione dell’Energia, tramite l’analisi delle presta-zioni energetiche complessive. Tale moni-toraggio, opportunamente documentato,
L’organizzazione deve identifi-care e soddisfare le esigenze for-mative presenti. Inoltre, tutte le persone coinvolte nell’organiz-zazione devono essere consa-pevoli della politica energetica, dei ruoli e delle responsabilità legate al Sistema di Gestione dell’Energia, e di come le atti-vità individuali possano avere impatti importanti sulle pre-stazioni energetiche comples-sive; l’organizzazione deve dunque garantire una comu-nicazione interna esaustiva.
altri elementi del Sistema di Gestione dell’Energia, eventual-mente riallocando le risorse ad esso dedicate.
Analogamente al Sistema di Gestione della Qualità secondo lo standard ISO 9001:2008 e al Sistema di Gestione dell’Ambiente secondo lo standard ISO 14001:2004, anche l’implementazione di un Sistema dell’Energia può essere certificato da un organismo di terza parte.
deve svolgersi ad intervalli di tempo prede-finiti con l’obiettivo di rivedere il Sistema di Gestione dell’Energia ed assicurarne l’ade-guatezza e l’efficacia: più nel dettaglio, il rie-same della Direzione si occupa di rivedere la politica energetica, le prestazioni energe-tiche, gli indicatori di prestazione energe-tica, il grado di raggiungimento di obiettivi e target e lo stato delle azioni correttive e preventive, formulando previsioni per le pre-stazioni energetiche future e raccomanda-zioni per il miglioramento. Il riesame della Direzione può portare a modifiche alla poli-tica energetica, a obiettivi e target e/o ad
eventuali non conformità, ossia mancati soddisfacimenti di requisiti della norma. Alle non conformità, reali o potenziali, l’organizzazione deve far fronte predi-sponendo opportune azioni, siano esse correzioni (tese ad eliminare le non con-formità), azioni correttive (tese a rimuo-vere le cause di non conformità) o azioni preventive (tese ad eliminare la causa di potenziali non conformità);
ACT: definizione delle azioni necessarie a miglio-rare ulteriormente il Sistema di Gestione e le prestazioni energetiche. Nella fase di Azione è previsto un riesame della Direzione, che
Tabella III – Elenco degli interventi proposti in un punto venditaFigura 7 – Valutazione economica dei possibili interventi di miglioramento energetico
S: superficie complessiva del sito in esame [m²];GG: numero di Gradi Giorno effettivi registrati [GG/anno].In Figura 6 sono stati riportati i valori di EnPI di 7 punti vendita. La retta di regressione lineare di tali valori è stata considerata come riferimento per la prestazione energe-tica dell’organizzazione rispetto al quale valutare eventuali scostamenti. A titolo di esempio, è possibile osservare come il punto vendita chiamato PV1 abbia un consumo destagionalizzato e per unità di superficie, maggiore del valore di riferimento rap-presentato dalla retta; un’analisi puntuale ha rivelato infatti un impianto di refrige-razione non particolarmente performante.Ulteriore obiettivo della fase di pianificazione è l’individuazione di interventi di miglioramento della prestazione energetica dell’organizzazione. Oltre ad una pre-liminare valutazione di fattibilità tecnica, gli interventi devono essere verificati anche da un punto di vista di fattibilità economica, per poterne definire la priorità di esecuzione. Una presentazione grafica degli interventi individuati può rappre-sentare uno strumento particolarmente efficace in fase decisionale.Si riportano, in Figura 7, gli interventi individuati per uno specifico punto vendita in funzione dell’investimento iniziale richiesto (in ordinata) e del beneficio economico annuo conseguibile (in ascissa). L’elenco degli interventi è riportato in Tabella III.Fase DOLa predisposizione delle procedure e delle istruzioni operative che integrassero i cri-teri imposti dallo standard senza tuttavia modificare nella sostanza il modus ope-randi in essere, è stata affrontata attraverso incontri specifici con i responsabili dei diversi servizi aziendali, quali, a titolo di esempio, il servizio acquisti, manuten-zione, progettazione, ufficio legale, ITC e naturalmente il servizio energy mana-ger. La condivisione dei risultati ottenuti con l’Alta Direzione ha successivamente reso possibile la diffusione delle nuove procedure operative a tutti i livelli dell’or-ganizzazione. Incontri formativi specifici sono stati organizzati sia per il personale
presente nelle sedi amministrative sia per il personale presente nei diversi punti vendita. La sensibilizzazione del personale sul tema energia e la consapevolezza del potenziale impatto che il proprio lavoro può avere sui consumi energetici azien-dali, risulta di per sé un importante intervento di riduzione dei consumi energetici.Fase CHECKCome già precedentemente illustrato, la raccolta dei dati di consumo energetico è stata effettuata per ogni vettore energetico con valori aggregati. La disaggrega-zione del dato di consumo per singolo uso energetico attraverso dati di targa, è con-sentita dallo standard solo per il primo anno di applicazione del Sistema di Gestione dell’Energia. Successivamente, per tutti gli usi energetici considerati significativi, è richiesta la misura diretta attraverso appositi contatori. Nel caso studio in esame, l’organizzazione ha deciso di installare, in tutti i punti vendita inseriti nell’am-bito di applicazione, appositi sistemi di monitoraggio da remoto per tutti gli usi energetici rappresentati in Figura 5 e per il consumo di gas metano per il riscalda-mento degli ambienti, quando presente. Tale sistema di monitoraggio sarà altresì dotato di segnalazione per le anomalie, ossia i discostamenti dai consumi attesi. Oltre al monitoraggio dei consumi energetici e degli indici di prestazione energe-tica, è altresì richiesta la verifica del funzionamento e della coerenza del Sistema di Gestione implementato dall’organizzazione con quanto richiesto dallo standard.Fase ACTAl riesame dell’Alta Direzione dell’organizzazione sono stati presentati i risul-tati ottenuti durante gli audit interni e gli accorgimenti adottati per risolvere le non conformità rilevate. Inoltre è stato valutato il raggiungimento degli obiettivi prefissati attraverso l’analisi dei consumi energetici e degli indici di prestazione energetica registrati nell’anno di applicazione del SGE. In funzione degli inter-venti previsti per l’anno successivo sono stati indicati i nuovi obiettivi aziendali in tema di risparmio energetico e sono stati integrati nella politica aziendale.
CASO APPLICATIVO NELLA GDO
#2222
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Figura 3 – Distribuzione per settore delle aziende certificate ISO 50001 (elaborazione dati UBA 2013)
parte sostanziale degli usi energetici complessivi dell’organizzazione e/o quando offre la possibilità di ottenere importanti miglioramenti della presta-zione energetica. Lo standard contiene riferimenti specifici agli usi energetici significativi e, con una nota nella definizione di uso energetico significa-tivo, indica che i criteri per stabilire la significatività di un uso energetico devono essere individuati dall’organizzazione. Scopo del presente paragrafo è quello di illustrare una possibile metodologia, sufficientemente flessibile ed applicabile da ogni organizzazione, per definire univocamente i cri-teri di significatività di un generico uso energe-tico. Attraverso la diagnosi energetica iniziale, così come previsto dal requisito 4.4.3 Energy review, l’organizzazione deve identificare gli usi energe-tici ed i relativi fattori che possono influenzarne i consumi, deve determinare gli indici di prestazione energetica associati agli usi energetici identificati ed infine, valutare le opportunità di intervento per il miglioramento delle prestazioni energeti-che. Per ognuna delle opportunità di intervento è possibile stimare il potenziale risparmio ener-getico conseguibile e quindi la rispettiva varia-zione dell’indice di prestazione energetica. Tale processo è di seguito esemplificato in Figura 4.
Sia D la riduzione percentuale dell’indice di pre-stazione energetica associato all’i-esimo uso energe-tico, dovuta alla potenziale implementazione degli interventi di recupero energetico individuati. Sia C il rapporto fra il consumo relativo all’uso energetico i-esimo ed il consumo energetico complessivo del campo di applicazione dello standard.
Si definisce significatività, S, dell’i-esimo uso energetico il valore
Si = (fDD + fcC)i� �(1)dove con fD e fc sono stati indicati i pesi, che dovranno essere scelti dall’organizzazione, da assegnare ai rispettivi contributi al fine di privi-legiare usi energetici per i quali è stato possibile individuare interventi particolarmente efficaci (fD), oppure usi energetici la cui quota parte dei con-sumi è rilevante rispetto ai consumi complessivi (fc).
Inoltre, come indicato nel capitolo introdut-tivo dello standard, uno degli obiettivi dell’imple-mentazione di un Sistema dell’Energia è quello di ridurre l’emissione di gas ad effetto serra. È possibile tenere in considerazione tale aspetto anche nella valutazione della significatività degli usi energetici, aggiungendo un ulteriore addendo nella definizione proposta in Equazione 1, ossia:
Si = (fDD + fcC + fRR)i� �(2) dove con R si indica la quota parte del fabbisogno energetico dell’i-esimo uso energetico coperta da fonte energetica rinnovabile potenzialmente
Un elenco completo a livello mondiale delle aziende attualmente certificate ISO 50001 è dispo-nibile con aggiornamenti a cadenza semestrale sul sito dell’Agenzia Federale Tedesca per l’Ambiente (Umweltbundesamt), fondata nel 1974 e Autorità di riferimento centrale in Germania per tutte le tematiche ambientali. In base ai dati disponibili riferiti ad Agosto 2013, sono attualmente 2130 le certificazioni ottenute, 1761 relative a singoli siti e 369 ad aziende che hanno deciso di certificare più siti contemporaneamente. A livello di distri-buzione geografica, il Paese che registra il mag-gior numero di aziende certificate è la Germania, seguita a significativa distanza da Italia, Spagna, Corea e Taiwan. Aggregando i dati su scala conti-nentale, risulta che l'82% delle organizzazioni cer-tificate ha sede in Europa ed il 16% in Asia; questo fenomeno è senza dubbio legato anche al carat-tere di continuità che lega lo standard ISO 50001 alla precedente EN 16001, pubblicata a Luglio 2009 e ritirata il 24 Aprile 2012, e da cui la ISO 50001 ha espressamente ripreso numerosi elementi.
Una suddivisione tipologica delle organizzazioni certificate in Italia, come riportata in Figura 3, sotto-linea la netta prevalenza del settore manifatturiero, nonché un significativo numero di aziende operanti nel settore dell'energia e del terziario. Da notare anche la presenza delle Pubbliche Amministrazioni.
L’analisi conferma quindi come il settore indu-striale continui ad essere quello tradizionalmente più attento alle problematiche energetiche: tuttavia, negli ultimi anni le aziende di tutti i settori hanno visto crescere considerevolmente le voci di costo legate all’energia, pertanto l’obiettivo di contenere i consumi e ridurre l’impatto delle proprie attività sull’ambiente è ormai prioritario anche nel terziario.
Criteri di significatività degli usi energetici: processo analitico di valutazione
Come precedentemente introdotto, un uso energetico viene definito significativo (punto 3.27 dello standard) quando rappresenta una quota
Panoramica sull’attuale applicazione della norma
Il processo di certificazione, che come già sottolineato può essere rela-tivo all’intera organizzazione o solo a parte di essa, è volontario e serve a validare lo scopo del Sistema di Gestione dell’Energia; si compone di due fasi o stage: la fase di “initial” audit e la fase di “main” audit. L’“initial” audit può essere considerato come una sorta di preparazione a quello principale, coprendo tutti i requisiti della norma e consentendo pertanto all’organizzazione di familiarizzare con le prassi tipiche di un audit di certifi-cazione. Dopo un adeguato periodo di tempo necessario a risolvere le cri-ticità rilevate, si procede con l’audit principale per valutare l’applicazione dei requisiti richiesti dalla norma. Una volta ottenuta la certificazione sono poi previste delle Verifiche Ispettive Periodiche annuali, meno complete rispetto agli audit precedentemente descritti. Tutto l’iter ricomincia a par-tire dal terzo anno, con una Verifica Ispettiva di Rinnovo. Attualmente ACCREDIA, l’Ente unico nazionale di accreditamento che ha il compito di valutare la competenza tecnica e l’i-doneità professionale degli operatori della certificazione, ha definito due settori per lo schema di accredita-mento alla ISO 50001: civile ed indu-striale. ACCREDIA ha ufficialmente riconosciuto 8 enti, laboratori o orga-nismi, idonei per il processo di cer-tificazione alla ISO 50001.
In Italia, la FIRE (Federazione Italiana per il Risparmio Energetico) pubblica sul proprio sito una lista delle aziende italiane che possie-dono un Sistema di Gestione dell’E-nergia certificato secondo la norma UNI CEI EN 16001/ISO 50001, dove la UNI CEI EN 16001 è il precedente standard europeo per i Sistemi di Gestione dell’Energia.
Figura 4 – Processo di individuazione degli usi energetici, degli indicatori di performance e della loro relativa variazione
Deumidificatori per piscine serie SP e SPWI deumidificatori della serie SP sono stati studiati per deumidificare e riscaldare piccole piscine o grandi ambienti. Sono ora disponibili in tre potenze da 50 fino a 120 L/giorno (*), sia per l ’ installazione in ambiente (SP) che per l ’ installazione nel locale tecnico adiacente a quello da deumidificare (SPW). Il nuovo sistema di controllo, assieme alla sonda elettronica di umidità e temperatura, viene monta-to di serie su tutte le versioni e ottimizza il funzionamento del deumidificatore rendendolo idoneo e facilmente adattabile alle diverse esigenze. Il controllo può, inoltre, essere staccato e installato lontano dalla macchina: in questo modo, ad esempio, è possibile controllare il funzionamento del modello SPW direttamente dall ’ambiente da deumidificare. Deumidificatori SP e SPW: silenziosi, robusti, efficienti.
Deumidificatori per piscine serie SP e SPWNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀNOVITÀ
* a
30°C
, 80%
U.R
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dello standard sono stati trattati, sia fornendo uno strumento analitico per la valutazione della significati-vità degli usi energetici, sia descri-vendo le modalità di applicazione della norma in un caso studio di una organizzazione operante nel settore della grande distribuzione organiz-zata. Attraverso questo esempio sono stati altresì illustrate le opportunità offerte dall’implementazione di un Sistema di Gestione dell’Energia in una organizzazione multisito.�n
* Tiziano Terlizzese, Andrea Caponi e Cristina Ricci, NIER Ingegneria S.p.A. – Castel Maggiore, BO
CONCLUSIONIL’opportunità di implementare un Sistema di
Gestione dell’Energia da parte di una organizza-zione è stata analizzata ed è stata illustrata l’effi-cacia di un approccio sistemico al contenimento dei consumi energetici, in alternativa alla realizza-zione di singoli interventi di recupero energetico. Sono state poi presentate alcune tipologie di stan-dard nazionali sui Sistemi di Gestione dell’Energia, con un approfondimento specifico sullo standard internazionale ISO 50001:2011. Tale standard, sep-pur di recente pubblicazione, ha riscontrato una rapida diffusione a livello globale. Si è proceduto poi all’illustrazione di una panoramica in merito alla distribuzione geografica ed alla tipologia delle orga-nizzazioni che hanno implementato la ISO 50001 e gli aspetti più operativi legati all’implementazione
producibile da impianti non ancora installati, ma previsti nel piano degli interventi; con fR si indica il relativo peso da assegnare a scelta dell’orga-nizzazione. Un valore di fR elevato indica la pro-pensione dell’organizzazione a considerare usi energetici maggiormente significativi quelli per i quali è possibile soddisfare il fabbisogno energe-tico aziendale attraverso sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili. Una volta individuato un valore di significatività per ogni uso energe-tico, è possibile definire uso energetico significa-tivo, l’uso energetico per cui vale
Si ≥ Slim� �(3)dove con Slim è stato indicato il valore limite di significatività degli usi energetici. Tale valore dovrà essere scelto dall’organizzazione in funzione della propria politica energetica. Infine è possibile defi-nire una graduatoria di priorità degli usi energetici, in funzione dei valori di significatività così calcolati.
Tale procedura di calcolo della significatività di un uso energetico, consente da un lato di sod-disfare la definizione di uso energetico signifi-cativo data dallo standard, dall’altro di avere a disposizione uno strumento analitico per valu-tare la priorità degli usi energetici e quindi la pri-orità di intervento.
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#2224
I n uno scenario di costante aumento dei costi rela-tivi alla produzione di energia e in risposta alla stringente necessità di ridurre le emissioni di
CO2, il consumo energetico derivante dal tratta-mento dell’aria ha assunto un ruolo fondamentale. Acquisiscono, quindi, sempre maggiore importanza la ricerca e la definizione di nuove norme tecniche per indicare a quali specifiche debbano sottostare gli impianti di trattamento dell’aria nell’ambito indu-striale e in quello del comfort al fine di garantire una qualità dell’aria idonea sia per la sicurezza dei processi produttivi che per la salute delle persone.
Se si considera che gli impianti di ventilazione, riscaldamento e condizionamento fanno la parte del leone nei consumi energetici degli edifici e che il contributo sul consumo energetico causato dagli
ambientale che industriale risulta quindi fondamentale l’integrazione e la presenza di competenze che a 360° affrontino le problematiche ine-renti la qualità dell’aria ed il risparmio energetico negli ambiti di proget-tazione fino all’installazione finale.
La Sick Building Syndrome
Rispetto a 50 anni fa, il mondo industrializzato ha subito un incre-dibile cambiamento. Una delle prin-cipali differenze è che la nostra aria è ormai fortemente contaminata da diversi agenti inquinanti, a cui si è
stadi di filtrazione rappresenta il 30% del totale costo dell’energia per l’intero sistema, è evidente che sia necessario un intervento in tal senso. Se poi si con-sidera il fatto che i filtri sono gli elementi meno costosi e che non richiedono voci d’investimento per le aziende, diventa allora ancor più chiara la strategia di focalizzare le attenzioni sulla corretta scelta del sistema di filtrazione che, oltre a garan-tire le specifiche richieste, consenta di risparmiare sui costi energetici totali (minimizzare le perdite di carico), risparmiare sulla manodopera (aumentando la durata si risparmia sia in fase di installazione che di smaltimento) e non ultimo di contribuire alla riduzione del livello di emissioni di CO2.
Per concorrere al raggiungimento di uno svi-luppo sostenibile sia in termini di programmazione
Una corretta scelta del sistema filtrante consente di risparmiare notevolmente sui costi energetici del funzionamento di un impianto. Alla luce della recente normativa EN779 e della classificazione Eurovent vediamo come e in base a quali caratteristiche scegliere i filtri più efficienti
di Gloria Tulino e Michele Acerenza
Qualità dell’aria
Sistemi filtranti
anche nell’industria
#22 25
chiaramente la classe di filtro necessaria per otte-nere un’IAQ ottimale.
Le classi di filtro vengono determinate secondo quanto stabilito dalla normativa EN779:2012. Lo standard EN13779 non lascia dubbi: se si desidera un buon livello di IAQ in un ambiente urbano, come filtro finale sarà necessario utilizzare non solo la classe F9, ma anche un filtro per contami-nazione molecolare, in modo da garantire la pro-tezione dagli agenti inquinanti gassosi.
Entrando nel dettaglio, il nuovo standard EN779:2012, che classifica i filtri in base al livello minimo di efficienza di filtrazione, detto anche efficienza minima o ME, favorisce la risoluzione di una serie di problemi, uno dei quali riguarda i filtri in materiale sintetico caricato elettrostati-camente, che tendono a mostrare una buona efficienza iniziale di filtrazione per poi scaricarsi rapidamente, perdendo nel tempo molta della originale efficacia. Basando la classificazione sul valore ME, il nuovo standard comporta la pro-gressiva eliminazione di questi filtri dal mercato, incoraggiando lo sviluppo di nuovi materiali fil-tranti in grado di assicurare un trattenimento del particolato molto più elevata.
Esaminiamo un altro punto focale del nuovo standard EN779:2012, anch’esso legato alla clas-sificazione dei filtri e al valore ME: non tutti i filtri sono uguali, anche quando appartengono alla stessa classe. Ecco un esempio che illustra que-sto concetto. Il filtro Camfil Hi-Flo XLT7 (classe F7) ha un valore ME decisamente elevato, pari al 54%. Tuttavia, il nuovo standard indica che per l’appartenenza alla classe F7 è sufficiente che un filtro abbia un valore ME del 35%. Pertanto la qua-lità dell’aria assicurata da due filtri classificati F7, realizzati da due diversi produttori, può variare in modo notevole con un impatto altrettanto con-siderevole sulla IAQ. Le cifre parlano da sole: un filtro F7 standard con una classificazione energe-tica A e un’efficienza minima del 35% non fornirà lo stesso elevato livello di IAQ fornito da un filtro con classificazione energetica A e un’efficienza minima del 54% (Figura1).
che l’inquinamento dell’aria sia direttamente col-legato all’aumento di disturbi respiratori, interventi medici d’urgenza, asma e ostruzioni polmonari croniche che richiedono cure di emergenza, oltre che a una riduzione della crescita polmonare nei bambini. In risposta a queste preoccupazioni, con-tinua a crescere l’attenzione verso le conseguenze dell’inquinamento per la nostra salute.
Lo standard EN13779Il nuovo standard europeo EN13779 relativo alla
ventilazione degli edifici, identifica varie catego-rie di qualità dell’aria esterna e di qualità dell’aria interna auspicabile e suggerisce inoltre le tipolo-gie di filtri da utilizzare per passare da un livello qualitativo ad un altro superiore.
Dopo aver suddiviso in categorie la qualità dell’aria esterna, lo standard EN13779 specifica
necessariamente esposti anche (e sopratutto) se si trascorre il tempo in ambienti chiusi.
L’esposizione all’inquinamento implica notevoli conseguenze per gli esseri umani e i sintomi più comuni, quali mal di testa, irritazione ocu-lare, riduzione della produttività lavorativa e così via, sono stati riu-niti sotto la definizione di sindrome dell’edificio malato (SBS, Sick Building Syndrome) o termini simili. Fino a questo momento, sono pochi, se non inesistenti, gli studi in grado di individuare con precisione i rischi tossicologici associati all’inquina-mento da molecole o particelle di varie dimensioni. È tuttavia innegabile
Air quAlity in industryThe costs of energy production are increasing and air treatment system are playing a key role in reducing it. The air handling units are, therefore, subject to certain specific matters required by law, in order to ensure a quality suitable both for the safety of production processes for the health of people.The use of more efficient filters helps to save energy (and money) only if the products used are able to offer a mini-mum resistance to the passage of air combined with high filtration capacity; this allows to reduce energy con-sumption while improving air quality . The address of modern technology is therefore to develop filter systems able to offer the least possible resistance.
Keywords: air quality, efficient filters
Figura1 – CLASSIFICAZIONE ENERGETICA ED EFFICIENZA. Lo schema dimostra come un filtro F7 standard con una classificazione energetica A e un’efficienza minima del 35% non fornsce lo stesso elevato livello di IAQ fornito da un filtro con classificazione energetica A e un’efficienza minima del 54%
Tabella 1 – CLASSI DI FILTRO NECESSARIE PER OTTENERE UN IAQ OTTIMALE secondo lo standard EN13779
#2226
Classe energetica G4 M5 M6 F7 F8 F9 Efficienza minima - - - Em ≥ 35% Em ≥55% Em ≥ 70%
MG=350 g ASHRAE MG=250 g ASHRAE MG=100 g ASHRAE A 0-600 kW 0-650 kW 0-800 kW 0-1200 kW 0-1650 kW 0-2000 kW B >600-700 kW >650-780 kW >800-950 kW >1200-1450 kW >1600-1950 kW >2000-2500 kW C >700-800 kW >780-910 kW >950-1100 kW >1450-1700 kW >1950-2300 kW >2500-3000 kW D >800-900 kW >910-1040 kW >1100-1250 kW >1700-1950 kW >2300-2650 kW >3000-3500 kW E >900-1000 kW >1040-1170 kW >1250-1400 kW >1950-2200 kW >1650-3000 kW >3500-4000 kW F >1000-1100 kW >1170-1300 kW >1400-1550 kW >2200-2450 kW >3000-3550 kW >4000-4500 kW G >1100 kW >1300 kW >1550 kW >2450 kW >3550 kW >4500 kW
così via). Tale classificazione, basata sullo standard EN779:2012, offre ai consumatori un’idea più chiara del consumo energetico annuo, dell’effi-cienza iniziale e dell’efficienza minima di un filtro. Informazioni più com-plete consentono ai clienti di miglio-rare il controllo dei consumi, e quindi dei costi, dei loro sistemi di ventila-zione. Quali sono allora le informa-zioni fornite in un’etichetta Eurovent? C’è più di quanto sembri. Ecco un esempio dell’etichetta del filtro Hi-flo XLT7_A50+: • Nuovo nome del prodotto, di facile
filtro che le perdite di carico come una funzione del carico di contaminante. Sulla base di questi aspetti, le performance energetiche di un filtro in un determinato periodo sono simulate in un labo-ratorio. Questo valore energetico viene utilizzato per la classificazione del filtro stesso all’interno di una classe energetica come riportato in Tabella 2.
Molto più di un’etichetta Nel nuovo sistema di classificazione dell’ef-
ficienza energetica, viene assegnata ai filtri una lettera da A a G, dove “A” rappresenta il consumo energetico più basso e “G” quello più elevato. Si tratta di un sistema simile a quello utilizzato per gli elettrodomestici (frigoriferi, congelatori, lavatrici e
La classificazione energetica secondo Eurovent
Le numerose innovazioni che hanno recen-temente interessato il settore europeo della ven-tilazione e del condizionamento dell’aria (HVAC) stanno producendo effetti positivi nell’industria della filtrazione. Fino ad oggi i filtri venivano clas-sificati soltanto secondo la loro efficienza media, oggi, invece, la nuova classificazione energetica è di gran lunga più precisa.
I consumi energetici dei filtri per l’aria possono essere determinati come funzione della portata dell’aria stessa, dell’efficienza dei ventilatori, del tempo di funzionamento e della perdita di carico media. La formula matematica qui sotto riportata esprime il calcolo utilizzato nella nuova classifi-cazione energetica da Eurovent:
A causa del carico di contaminante accumu-lato durante la vita operativa, la perdita di carico del filtro aumenta continuamente: il consumo energetico durante un determinato periodo di tempo può essere calcolato dall’integrale medio della perdita di carico misurato in uno specifico intervallo di accumulo polvere (Figura 2).
Il nuovo standard misura sia l’efficienza del
Tabella 2 – CLASSIFICAZIONE DEL FILTRO ALL’INTERNO DELLA CLASSE ENERGETICA
Figura 2 – PERDITA DI CARICO. Il consumo energetico durante un determinato periodo di tempo può essere calcolato dall’integrale medio della perdita di carico misurato in uno specifico intervallo di accumulo polvere
unA CAMPAGnA di sEnsiBiliZZAZiOnE itinErAntEDa sempre in prima linea nella campagna di sensibilizzazione verso l’importanza della qualità dell’aria come diritto di tutti e del rispetto dell’ambiente attraverso la riduzione della CO2, AICARR insieme a Camfil promuove la “cultura green” attra-verso seminari, incontri, convegni, training e tramite la pubblicazione di articoli su riviste di settore. Camfil ha inoltre dato vita ad una campagna divulgativa per promuovere il con-cetto di “aria pulita sostenibile” come diritto di tutti. Il progetto prevede che il Laboratorio Mobile Camfil giri l’Europa per “parlare” di inquinamento dell’aria e di come si possa ottenere aria più pulita attraverso l’impiego di filtri di nuova gene-razione specifici per le diverse applicazioni.
Roadshow Laboratorio Mobile nel Centro di Napoli, aprile 2013
#22 27
considerazione del fatto che l’Unione Europea sta valutando l’attuazione di nuove misure per l’ef-ficienza energetica in tutti gli ambiti economici che, si prevede, avranno un forte impatto sui set-tori HVAC e sulla filtrazione dell’aria.
Progettare la qualità dell’aria risparmiando energia
Risparmiare con filtri più efficienti è possibile a condizione che si usino prodotti in grado di offrire una minima resistenza al passaggio dell’aria uni-tamente a un’elevata capacità di filtrazione; ciò permette di ridurre i consumi energetici aumen-tando al tempo stesso la qualità dell’aria. L’indirizzo della moderna tecnologia è quindi quello di svi-luppare media filtranti in grado di offrire la minore resistenza possibile. Per un’immediata compren-sione possiamo sintetizzare che 1 Pa di perdita di carico del filtro equivale a circa 1 Euro di costo energetico su base annua per filtro. In una pro-spettiva a lungo termine, è evidente quindi che il consumo energetico rappresenti il principale costo generale dei filtri. � n
comprensione. In questo caso, XLT7 indica che il filtro appartiene alla classe F7, mentre A50+ indica la classe energetica “A” con un’effi-cienza minima superiore al 50%
• Il valore 3400 m3/h che indica il valore della portata d’aria al quale il filtro viene testato
• L’efficienza iniziale (initial efficiency), intesa come l’efficienza di un fil-tro appena prodotto.
• L’efficienza minima (minimum efficiency), intesa come il valore minimo registrato tra: efficienza dopo lo scarico elettrostatico, effi-cienza iniziale e minima efficienza durante la procedura di test.
• Il consumo energetico (energy con-sumption), inteso come la quan-tità di energia utilizzata dal filtro nel corso di un anno.
Il sistema di classificazione energetica è importante anche in
un sOFtWArE CHE stABilisCE i COsti di GEstiOnE Camfil ha sviluppato un software per stabilire in maniera precisa i costi di gestione per ciascun tipo di sistema filtrante sia in ambito comfort (LCC, Life Cycle Cost) che in ambito di clean room (CREO, Clean Room Energy Optimization). I calcoli mostrano che l’energia consumata dagli stadi di filtrazione rappresenta circa il 70% del costo totale del sistema. Il risparmio energetico è direttamente propor-zionale alla perdita di carico media del filtro; di conseguenza la scelta del filtro più adeguato consente di risparmiare energia. Il programma, aggiornato nel corso degli anni, si basa su numerose misurazioni effettuate in condizioni di reale funzionamento. Questo consente di prevedere la perdita di carico e la durata dei filtri in installazioni reali, anziche affidarci a cal-coli puramente teorici. Dopo avere selezionato la classe di efficienza necessaria, è possibile calcolare il costo LCC per filtrazioni a 1, 2 o 3 stadi, in base alle sostitu-zioni programmate nel tempo oppure in base al raggiungimento di una prefis-sata perdita di carico finale. Il programma può essere regolato in funzione delle
caratteristiche dell’aria esterna e dei costi specifici per filtri, manodopera, smal-timento, pulizia ed energia. Il software riepiloga le scelte effettuate e le suddivide in categorie, tra cui il costo di acquisto dei filtri e quello per il consumo energetico, lo smaltimento e la mano-dopera. Dai risultati finali si evince che, mediamente, il 70% del costo LCC di un filtro è rappresentato dall’energia consumata, mentre il costo effettivo del filtro ammonta a solo il 15-20%, e le spese di smaltimento e manodopera si dividono la parte restante. Il filtro giusto per una determinata applicazione si otterrà quindi attraverso la let-tura dell’etichetta e l’utilizzo di un software di progettazione (Clean Room Energy Optimization e Life Cycle Cost). L’etichetta chiarisce la classe di efficienza secondo la EN779:2012 e la classe energetica secondo Eurovent, mentre il software deter-mina e chiarisce la configurazione della migliore soluzione filtrante in termini di risparmio energetico e qualità dell’aria.
ETICHETTA EUROVENT del filtro Hi-flo XLT7_A50+
#2228
G ià nel 2011 è comparso su questa rivista un articolo sull’ambiente termico nell’indu-stria (d’Ambrosio Alfano, 2011), in cui è stata
presentata in termini generali la valutazione del comfort e del rischio legato al caldo e al freddo. In questa sede saranno affrontati con maggior dettaglio gli aspetti legati all’industria del freddo, con particolare riferimento alla risposta dei sog-getti esposti ad ambienti freddi. Il tema è forse un po’ atipico, nel senso che quando il termo-tecnico pensa alla refrigerazione nell’industria si concentra essenzialmente sulla progettazione, la gestione e la manutenzione degli impianti, tra-scurando generalmente la considerazione che molti di quegli impianti sono destinati ad essere utilizzati in ambienti in cui le persone dovranno
LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO NEGLI AMBIENTI FREDDI
Per la valutazione degli ambienti freddi si utilizza l’indice IREQ, isola-mento termico richiesto (Holmér, 1988a), che è oggetto della norma UNI EN ISO 11079 (UNI, 2008a). Il pro-tocollo di valutazione degli ambienti freddi è invece oggetto della norma UNI EN ISO 15743 (UNI, 2008b), che affronta il problema con un approc-cio basato sulla logica del ciclo PDCA (Plan Do Check Act) come mostrato in Figura 1. Infine, la norma UNI EN ISO 15265 (UNI, 2005a) definisce
trascorrere del tempo e che quindi può intervenire un problema di salvaguardia della salute. D’altra parte, le occasioni in cui l’uomo si trova a lavo-rare al freddo sono sempre più frequenti, basti pensare ad alcuni processi dell’industria alimen-tare, e le conseguenze di questo tipo di esposi-zione possono andare dal semplice discomfort a seri rischi per la salute. Non va poi trascurato il fatto che lavorare in condizioni di freddo può anche aumentare i rischi legati a caduta di atten-zione oltre che diminuire la produttività. Qui di seguito sono esposti i criteri previsti dalla nor-mativa vigente affinché negli ambienti non ci sia rischio per le persone, che possono rappresen-tare da una parte criteri di progettazione, dall’al-tra criteri di collaudo.
Nella progettazione dei cosiddetti “ambienti freddi” generalmente si dà gran peso alla progettazione degli impianti tecnologici trascurando gli aspetti ergonomici. Un approccio del genere può portare a dei rischi anche per la salute dell’uomo
di Francesca R. d’Ambrosio Alfano, Giuseppe Riccio e Boris I. Palella *
Il rischio termico in ambienti severi freddi
Ambienti di lavoro
#22 29
Figura 1 – Flusso dei processi nella valutazione del rischio negli ambienti freddi.
RISULTATIMONITORAGGIO
DO
PLAN
SCAMBIO DI INFORMAZIONI
SITUAZIONE AZIONI
SITUAZIONE RISORSE
LINEEGUIDA,
ESIGENZE ESPRESSE
PROGETTAZIONE/MODIFICA PROCESSO
DI GESTIONE DEL RISCHIO
INDIVIDUAZIONE DELLE ESIGENZE
DELLE PI
DEFINIZIONE POLITICHE GENERALI
MONITORAGGIO E VALUTAZIONE DEL RISCHIO
LEGISLAZIONE NORMATIVA
REGOLAMENTI
GESTIONE DEL RISCHIO PIANIFICATA
AZIONI DI MIGLIORAMENTO SUL SISTEMA
CHECK
RISULTATIVALUTAZIONE
GESTIONE RISORSE - aggiornamento del personale sul lavoro al freddo - addestramento del personale al lavoro al freddo - addestramento del personale sugli interventi di pri-
mo soccorso
DISPONIBILITA’ RISORSE
SCAMBIO DI INFORMAZIONI
GESTIONE DEL RISCHIO
ESIGENZE INDIVIDUATE
POLITICHE
RIESAME DEL SISTEMA ACT
GESTIONE AZIONI CORREZIONE, PREVENZIONE E MIGLIORAMENTO
PARTI INTERESSATE
RISCHIO INIZIALE RISCHIO RESIDUO
2
Figura 2- Relazione tra i diversi tipi di stress da freddo e i fattori fisici che li determinano. Da (Holmér, 1988b), modificata.
Figura 3 - Modello di valutazione del rischio secondo la norma 15743. Da (UNI, 2008b).
raffreddamento globale
raffreddamento delle estremità raffreddamento con-vettivo
raffreddamento per contatto
raffreddamento respira-torio
temperatura dell'aria temperatura media radiante velocità dell'aria grado igrometrico metabolismo abbigliamento
temperatura dell'aria velocità dell'aria
temperatura superficiale abbigliamento
temperatura dell'aria metabolismo
tipo di stress cause di stress
MISURE
PREVENTIVE
FASE 1 Identificazionedei rischi da freddo: osservazioni risposte dei lavoratori personale
necessità di ulte-riori analisi
necessità di ulte-riori analisi
FASE 2 Quantificazionedegli effetti del freddo misure analisipersonale dell’impresa ed ergonomi
FASE 3 Misure specialistiche misurazioni casi complessi personale dell’impresa, ergonomi ed esperti
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Figura 2- Relazione tra i diversi tipi di stress da freddo e i fattori fisici che li determinano. Da (Holmér, 1988b), modificata.
Figura 3 - Modello di valutazione del rischio secondo la norma 15743. Da (UNI, 2008b).
raffreddamento globale
raffreddamento delle estremità raffreddamento con-vettivo
raffreddamento per contatto
raffreddamento respira-torio
temperatura dell'aria temperatura media radiante velocità dell'aria grado igrometrico metabolismo abbigliamento
temperatura dell'aria velocità dell'aria
temperatura superficiale abbigliamento
temperatura dell'aria metabolismo
tipo di stress cause di stress
MISURE
PREVENTIVE
FASE 1 Identificazionedei rischi da freddo: osservazioni risposte dei lavoratori personale
necessità di ulte-riori analisi
necessità di ulte-riori analisi
FASE 2 Quantificazionedegli effetti del freddo misure analisipersonale dell’impresa ed ergonomi
FASE 3 Misure specialistiche misurazioni casi complessi personale dell’impresa, ergonomi ed esperti
una metodologia di valutazione del rischio per gli ambienti di lavoro in generale, siano essi mode-rati o severi, basata sul modello SOBANE (Malchaire, 2010), ampiamente descritto nell’articolo pubbli-cato nel 2011 (d’Ambrosio Alfano 2011). I rischi legati al freddo sono di vario tipo, come mostrato in figura 2, nella quale per ogni tipo di stress sono riportati i fattori che lo determinano. Secondo il tipo di stress, i rischi legati all’esposizione al freddo vanno dal discomfort alle difficoltà respiratorie, dal dolore all’ipotermia, senza contare che il freddo può provocare anche incidenti legati all’intorpi-dimento muscolare. In particolare va fatta distin-zione tra il lavoro svolto in ambienti esterni, nei quali le condizioni ambientali possono variare nel tempo ed ambienti interni, nei quali le condizioni ambientali si mantengono generalmente costanti e possono essere più facilmente controllate. È ormai opinione comune che nei posti di lavoro vada applicata un’attenta politica di prevenzione del rischio, a monte della quale, evidentemente, va prevista un’accurata valutazione dell’analisi e dell’interpretazione delle cause di rischio.
Il modello di valutazione del rischio previsto dalla norma 15743, che è basato sulla strategia SOBANE (Malchaire, 2010), prevede 3 fasi:1. osservazione;2. analisi;3. expertise;a loro volta composte da una serie di attività come risulta dalla Figura 3. Questo modello è stato già ampiamente discusso nel precedente articolo, per cui non viene qui nuovamente illustrato; ci si limita a riportare nelle tabelle 1 e 2 un estratto della checklist utilizzata nella fase di osservazione per identificare i rischi da freddo e il modulo in cui devono essere riportati i risultati della fase di osservazione, ambedue previsti dalla norma.
LA SORVEGLIANZA SANITARIA NEGLI AMBIENTI FREDDI
La norma 15743 prevede una fase di valuta-zione dello stato di salute dei lavoratori, anch’essa riconducibile al modello SOBANE, che è affidata al medico del lavoro e che ha lo scopo di defi-nirne l’attitudine del singolo soggetto al lavoro al freddo. Anche questo aspetto è ben descritto in (d’Ambrosio Alfano, 2011). Qui ci si limita a ricor-dare che la procedura prevede nella prima fase la somministrazione di un questionario, per eviden-ziare eventuali patologie che potrebbero com-portare rischi in caso di esposizione al freddo, mentre le successive due fasi consistono nell’ana-lisi e nella expertise in cui gli eventuali problemi rilevati nella prima fase vengono analizzati per trovarne la soluzione.
La norma UNI EN ISO 12894 (2002) affronta nel dettaglio gli aspetti sanitari del lavoro al freddo, con riferimento anche all’adattamento fisiolo-gico, alle risposte psicologiche e alle reazioni comportamentali.
Thermal sTress in cold environmenTsGenerally the cold environment design takes into the account only the technical aspects. The aspects related to ergonomy are neglected inducing health risks.
Keywords: Cold environments, cold stress, IREQ
Figura 3 – Modello di valutazione del rischio secondo la norma 15743. Da (UNI, 2008b)
Figura 2 – Relazione tra i diversi tipi di stress da freddo e i fattori fisici che li determinano. Da (Holmér, 1988b), modificata
Figura 1 – Flusso dei processi nella valutazione del rischio negli ambienti freddi
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Punt
eggi
o Misurepreventive
Miglioramenti Necessitàdi
ulteriorianalisi
Data delcontrollo
successivo
si no1 Aria fredda2 Ventilazione3 Contatto con superfici
Figura 4 - Modello di gestione del rischio da freddo secondo la norma 15743. Da (UNI, 2008b), modificata.
Documenti normativi e legislativi
Politica di gestione aziendale- Prevenzione e sicurezza- Qualità e ambiente
Piano di gestione del rischio da freddo sul posto di lavoro- valutazione dello stress da freddo- misure preventive contro il rischio da freddo- pianificazione del lavoro- misure tecniche di prevenzione- abbigliamento protettivo e dispositivi di protezione individuale- informazione e formazione- medicina del lavoro
Definizione della valutazione del rischio da freddo e delle misure di prevenzione
LA GESTIONE DEL RISCHIO NEGLI AMBIENTI FREDDI
La norma 15743 si occupa anche della gestione del rischio, che va integrata nel sistema di gestione della sicurezza sui luoghi di lavoro. In particolare, la norma prevede corsi di formazione sui rischi col-legati al lavoro al freddo per tutti coloro che sono coinvolti nel processo produttivo, per i respon-sabili della sicurezza e per i medici competenti. In figura 4 è riportato il modello per la gestione del rischio da freddo.
IL RUOLO DELL’ABBIGLIAMENTO NELLA PROTEZIONE CONTRO IL FREDDO
Dal punto di vista dell’adattamento dell’uomo agli ambienti termici freddi, i dati e le ricerche disponibili in letteratura (Fanger, 1973) non per-mettono di trarre conclusioni definitive sull’esi-stenza di un fenomeno di acclimatazione generale del soggetto, fenomeno riconosciuto e sperimen-tato invece negli ambienti caldi. Alcuni autori (Le Blanc, 1975) comunque, concordano sull’esistenza di un tipo di adattamento locale di singole parti del corpo, avendo dimostrato che i soggetti abi-tualmente impegnati in attività al freddo con le mani nude possono meglio conservare doti di destrezza e capacità tattili rispetto agli individui non acclimatati.
In ogni caso, l’uomo ha approntato una serie di tecniche per proteggersi dal freddo, tra le quali rientra l’abbigliamento protettivo che gioca il ruolo di unico elemento di protezione in situazioni nelle quali risulta impossibile variare i parametri micro-climatici, per esempio durante le esposizioni ad ambienti industriali freddi. In particolare, l’abbi-gliamento svolge il compito di isolare termica-mente il soggetto, regolando gli scambi convettivi e radiativi tra l’individuo e l’ambiente (d’Ambro-sio Alfano et al., 2014).
LA DETERMINAZIONE DELLO STRESS DA FREDDO
Da quanto detto, emerge la necessità di fissare opportune procedure non solo per quantificare il rischio legato al freddo, ma anche per verificare che i provvedimenti che si intende attuare siano corretti. A questo scopo, si utilizza suddividere il rischio in due categorie, il raffreddamento glo-bale e quello locale.
Il raffreddamento globaleQuesto tipo di raffreddamento, come si evince
dalla definizione, si riferisce al corpo nel suo com-plesso. Partendo dalla considerazione che con un’opportuna resistenza termica dell’abbiglia-mento l’uomo si può proteggere dal freddo, negli anni ’80 (Holmér, 1984, 1988a) è stato proposto un indice di stress da freddo per il corpo nel suo complesso, IREQ (da “I”, simbolo della resistenza termica dell’abbigliamento e “REQ” di required,
Figura 4 – Modello di gestione del rischio da freddo secondo la norma 15743. Da (UNI, 2008b), modificata
Tabella 2 – Modulo per la sintesi dei risultati ottenuti con la checklist e della pianificazione delle azioni future. I punteggi sono quelli attribuiti nella checklist. Da (UNI, 2008b), modificata
Tabella 1 – Esempio di voci riportate nella checklist per l’identificazione dei problemi negli ambienti freddi. Da (UNI, 2008b), modificata
Nome impresa: …...………………....… Data:……………...……..Tipo di lavoro: ……………...………… Temperatura:…………..°C
Velocità dell’aria:…..….m/sPunteggio:
0 Nessuna 1 sono raccomandate 2 sono necessarie necessità di azioni preventive azioni correttive azioni correttive
1. Aria fredda0 La temperatura dell’aria non comporta problemi1 La temperatura dell’aria comporta alcuni problemi2 La temperatura dell’aria comporta seri problemi
Note:_________________________________________________________==============================================================3.Contatto con superfici fredde quando si maneggiano strumenti o materiali o quando sista seduti, in ginocchio o stesi su superfici fredde
0 Nessuno1 Lavoro per brevi periodi con guanti sottili , stando seduti o in ginocchio o stesi su
superfici fredde2 Lavoro a mani nude o stando seduti o in ginocchio o stesi su superfici fredde per
==============================================================5. Abbigliamento protettivo contro il freddo (esclusi testa, mani e piedi)
0 Sufficiente1 Parzialmente insufficiente (p.e. sono utilizzati solo alcuni capi invernali)2 Insufficiente (p.e. non è utilizzato, anche se sarebbe necessario)
Note:_________________________________________________________==============================================================8. ALTRI PROBLEMI LEGATI ALL’ESPOSIZIONE AL FREDDO
0 1 2Esposizione al freddo o lavoro al freddo per lungo tempo (p.e.continuativamente per più di 2 h)=============Carico di lavoro fortemente variabile (leggero/pesante)Ambiente termico variabile (p.e. spostamenti frequenti tra interno edesterno)Illuminazione insufficienteAltri problemi:________________________________________________
#22 31
il calcolo di ireQPer calcolare IREQ, si parte dalla nota equazione generale del bilancio di energia termica sul corpo umano valutato in ambiente freddo. I passi da seguire sono i seguenti:1. misurare i quattro parametri ambientali da cui dipendono i termini che com-
paiono nel bilancio;2. valutare il valore del metabolismo energetico e quello della resistenza ter-
mica dell’abbigliamento utilizzando le norme UNI EN ISO 8996 e UNI EN ISO 9920 (UNI, 2005b; 2009a). Per quanto riguarda la resistenza termica dell’abbi-gliamento, si deve considerare che i valori riportati dalla norma non tengono conto degli effetti legati al movimento dell’aria presente tra la pelle e i diversi strati dell’abbigliamento, per cui i valori ricavati dalla norma vanno poi cor-retti secondo il modello riportato nel Box A;
3. calcolare IREQ, secondo la procedura riportata in seguito.Le formulePer il calcolo di IREQ si parte dal bilancio di energia sul corpo umano, che in ambiente freddo è espresso come: S = M – W – Eres – Cres – E – K – R – C� �(1)dalla quale:• trascurando il termine conduttivo K se, come accade spesso, esso risulta piccolo
rispetto ad altri che compaiono nella (1), • imponendo S = 0, cioé che vi siano condizioni di regime permanente per il corpo
umano,• ricordando la definizione di resistenza termica dell’abbigliamento: R + C = (tsk – tcl)/Icl� �(2)• imponendo Icl = IREQ, espresso in m²K/W,si ricavano due equazioni nelle incognite IREQ e tcl:
IREQ M W E C Et t
res res
sk cl= - - - --
� �(3)
M – W – Eres – Cres – E = R + C � �(4)
Il sistema delle due equazioni (3) e (4) va risolto per iterazione, sia perché tcl compare alla quarta potenza in R sia perché in R e in C compare il coefficiente di area dell’abbiglia-mento, fcl, (Fanger, 1970) che è funzione di Icl. Le equazioni da utilizzare per il calcolo dei singoli termini del bilancio non sempre coincidono con quelle normalmente usate nel calcolo degli indici di comfort (PMV) e di stress da caldo (PHS) e sono riportate nel Box B.IREQ è un indice sperimentale e quindi il suo uso va limitato alle seguenti condizioni:ta ≤ 10°C;0,4 m/s ≤ va ≤ 18 ms;Icl > 0,078 m²·K/W (0,5 clo).Le condizioni di regime permanente alla base del calcolo di IREQ possono essere raggiunte in corrispondenza di livelli diversi di attivazione del sistema termore-golatorio, quindi è possibile individuare due condizioni estreme che sono quella di neutralità termica, che si può vedere anche come la condizione limite di inizio di attivazione del sistema termoregolatorio vasomotorio e che è detta di strain basso, e quella limite di inizio di attivazione del sistema comportamentale, anche detta di strain elevato (Holmér, 1988b, 1992). I corrispondenti valori dell’indice IREQ vengono detti, rispettivamente, IREQneutral ed IREQmin. In altre parole, i valori minimo e di neutralità di IREQ possono essere visti come estremi di un intervallo all’interno del quale ciascun soggetto può gestire la propria sensazione termica scegliendo autonomamente di variare l’abbigliamento e, ovviamente, il valore di IREQmin è sempre minore di quello di IREQneutral. A questo proposito va sottolineato che tra le variabili indipendenti del problema risultano, tra le altre, due grandezze fisiologiche: tsk, temperatura media della pelle, e w, percentuale di pelle bagnata, che assumono valori diversi a seconda che si voglia calcolare IREQneutral o IREQmin:per IREQmin
tsk = (33,34 – 0,0354 · M) ; w = 0,060� �(5) per IREQneutral
tsk = 35,7 - 0,0285 · M ; w = 0,0010 M� �(6)
L’interpretazione di ireQ Una volta calcolati i valori di IREQneutral e IREQmin li si confronta con quelli dell’iso-lamento termico risultante, ricavato con l’equazione (3); si possono verificare i seguenti tre casi:a) IREQneutral < Iclr ð il soggetto avverte una sensazione di caldob) IREQmin < Iclr < IREQneutral ð il soggetto è in neutralità termica
c) IREQmin > Iclr ð il soggetto avverte una sensazione di freddo e c’è rischio di progressivo raffreddamento del corpo
nel caso c), va aumentato l’isolamento termico dell’abbigliamento, cambiando o aggiungendo capi di vestiario, e va calcolato il tempo limite di esposizione, Dlim, che rappresenta il tempo massimo di esposizione compatibile con l’abbigliamento effettivamente indossato dal soggetto.
iL caLcoLo deL tempo Limite di esposizione e deL tempo di recuperoIl tempo limite di esposizione per un soggetto che indossa un certo tipo di abbi-gliamento, Dlim, e che è necessario per limitare il progressivo raffreddamento del corpo è dato dalla relazione:Dlim = Qlim ∕ S� �(9)con: Dlim = tempo limite di esposizione, h Qlim = diminuzione accettabile di energia interna per il corpo umano per un’e-
sposizione di qualche ora, Wh/m²;S = variazione dell’energia interna del corpo umano nell’unità di tempo, W/m²; e va calcolato (UNI, 2009a) in corrispondenza di IREQneutral; in ogni caso, sia si con-sideri il criterio di strain basso che quello di strain elevato, il valore di Qlim è sem-pre pari a 144 kJ/m².Una volta raggiunto il tempo limite, l’esposizione deve essere interrotta ed alla persona va concesso di riposarsi in un ambiente riscaldato per tutto il tempo neces-sario a ristabilire le condizioni di neutralità termica. L’accumulo negativo di energia termica corporea, S, si ricava ovviamente ancora dalle equazioni (1) e (2) che possono essere riscritte come:
S = M – W – Cres – Eres – E – R – C� �(10) tcl = tsk – Icl,r · (M – W – Cres – Eres – E – S)� �(11) le equazioni (10) e (11) si risolvono per iterazione nelle variabili S e tcl, conside-rando le condizioni di esposizione reali.Dopo l’esposizione al freddo, il soggetto deve essere sottoposto a un periodo di recupero, Drec, la cui durata va calcolata con la relazione:Drec = Qlim ∕ S*� �(12)con:Drec = tempo di recupero, h;Qlim = diminuzione accettabile di energia interna per il corpo umano, = 144 kJ/m²;S* = variazione dell’energia interna del corpo umano nell’unità di tempo, cal-
colata nelle effettive condizioni di esposizione durante il tempo di recu-pero, W/m².
Evidentemente, se durante il tempo di recupero il soggetto cambia abbigliamento, l’indice IREQ va ricalcolato.
#2232
ta, °C 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 v10
• non dipende dalla temperatura superficiale, che può essere diversa da 33°C;
• la funzione che lega WCI al valore della velocità relativa dell’aria ha un massimo in corrispon-denza di circa 25 m/s (90 km/h) per poi dimi-nuire, laddove evidentemente il flusso termico non può diminuire all’aumentare della velocità relativa dell’aria.
Oggi si utilizza la temperatura di raffredda-mento convettivo (wind chill temperature), tWC, che rappresenta la temperatura alla quale, con una velocità dell’aria di 4,2 km/h, l’effetto di raf-freddamento del copro umano è lo stesso che si ha nell’ambiente reale (UNI, 2008a):
, , , ,t t v t v13 12 0 6215 11 37 0 3965, ,WC a a10
0 16100 16= + - + ��(16)
In Tabella 3 sono riportati i valori di tWC in fun-zione della velocità dell’aria a 10 m dal terreno e della temperatura dell’aria (UNI, 2008a) per le 4 classi di rischio di cui in Tabella 4. In ogni caso, i valori di riferimento sono -15°C per lo strain basso e -30°C per quello elevato.
Va sottolineato (Alfano et al., 1997) che nella realtà un raffreddamento convettivo può influ-ire sulla valutazione soggettiva dell’ambiente e quindi sul valore di IREQ. Infatti, in presenza di un raffreddamento convettivo, per esempio al viso, il soggetto spesso è portato a richiedere un valore
ll raffreddamento convettivoAllo scopo di determinare il danno
provocato dall’esposizione al freddo di singole parti scoperte del corpo, tipicamente il viso, il metodo clas-sico ormai in disuso, è quello del Wind Chill Index, definito per la prima volta nel 1945 (Siple e Passel, 1945). Il WCI è un indice empirico propo-sto per esposizioni all’aperto, che rappresenta il flusso termico che si disperde nell’ambiente reale da un cilindro tenuto con la superficie esterna a 33°C e che vuole simulare le dispersioni che si hanno da parti del corpo umano non protette. Il WCI non è più utilizzato essenzial-mente perché (Alfano et al., 1997):• fu ricavato per un cilindro di plastica
di 57 mm di diametro, quindi con caratteristiche radianti, di curvatu ra e di rugosità molto diverse da quelle delle parti del corpo umano che si vuole simulare;
• non tiene conto del carico radiante e di quello solare né degli scambi evaporativi;
richiesto). L’indice IREQ è definito come la resistenza termica dell’abbigliamento che, nell’ambiente in esame, sarebbe capace di mantenere indefinita-mente il corpo umano a livelli accettabili di tem-peratura corporea e di temperatura della pelle; si tratta quindi di un riferimento con il quale va con-frontata la resistenza termica dell’abbigliamento effettivamente indossato dal soggetto in esame: se quest’ultima risulta minore di quella richiesta, evidentemente l’abbigliamento indossato non è adeguato. Può essere utilizzato per esposizioni continue o intermittenti, all’interno o all’esterno.
L’indice IREQ può essere utilizzato:• come indice di stress da freddo: all’aumentare
del valore di IREQ per un assegnato livello di attività aumenta il rischio di stress;
• come metodo per la determinazione dei requi-siti di isolamento termico dell’abbigliamento e la conseguente scelta de i capi di vestiario da indossare per evitare stress da freddo. In que-sto senso, IREQ può essere utilizzato sia per scegliere l’abbigliamento adatto a fronteggiare le condizioni ambientali, sia quando si voglia valutare il grado di protezione offerto dall’abbi-gliamento disponibile nelle condizioni ambien-tali effettive;
• come metodo per l’analisi degli effetti dei sin-goli parametri termoigrometrici e dell’attività sulle condizioni di stress da freddo;
• come metodo di valutazione di misure migliora-tive per lavori esercitati in condizioni di freddo.
IREQ è stato sperimentato negli anni da diversi ricercatori (Holmér, 1989; Gavhed e Holmér; 1991, Griefhan, 2000; Gavhed et al., 1988, Oliveira et al., 2008) che ne hanno dato complessivamente un giudizio positivo, motivo per cui l’indice è stato adottato dalla norma UNI EN ISO 11079 (UNI, 2008a). Il mondo scientifico però ritiene necessario pro-cedere con ulteriori sperimentazioni che facciano luce sugli aspetti che sembrano non ancora chiari, quali l’influenza del sesso (sembra che il modello sia più adatto agli uomini che non alle donne), del metabolismo (sembra che il modello non risponda bene per attività particolarmente leggere o parti-colarmente pesanti), dell’età (sulla quale si hanno pareri contrastanti). Ciò che al momento è certo è che la valutazione del metabolismo e della resi-stenza termica dell’abbigliamento a partire dalle tabelle fornite dalle norme (UNI, 2005b; 2009a), può portare ad errori di valutazione dell’isola-mento termico richiesto, tanto più che, nel caso in cui il soggetto dovesse sudare e il sudore inu-midisse i vestiti, le proprietà termoigrometriche dell’abbigliamento potrebbero cambiare (d’Am-brosio Alfano et al., 2013).
Il raffreddamento localeIl raffreddamento locale si manifesta in più
forme, essenzialmente quella convettiva e quella conduttiva, quella alle estremità e quella respiratoria.
Tabella 4 – Classi di rischio per il raffreddamento convettivo
Tabella 3 – Valori della temperatura di raffreddamento convettivo in riferimento alle classi di rischio riportate in tabella 5. Da (UNI, 2008a).
Classificazione del rischio
tWC[°C] Effetto
1 -10 ÷ -24 Discomfort da freddo
2 -25 ÷ -34 Freddo con rischio di congelamento della pelle
3 -35 ÷ -59 Molto freddo, con rischio di congelamento della pelle dopo 10 minuti di esposizione
4 < -60 Estremo freddo, con rischio di congelamento della pelle dopo 2 minuti di esposizione
#22 33
di Iclr maggiore di quello ricavabile da IREQ. È quindi necessario pervenire ad un metodo razionale di valuta-zione del raffreddamento localiz-zato che sia basato, come IREQ, su criteri fisiologici.
Il raffreddamento per contatto
La ricerca nel settore del raffred-damento per contatto è ancora in grande evoluzione, anche perché per definire i valori limite si dovrebbe tener conto di grandezze non facil-mente e non univocamente deter-minabili, quali la temperatura e la conducibilità termica della superficie di contatto, la pressione di contatto e l’area della superficie di contatto, oltre che delle proprietà termofisi-che dei tessuti umani.
La norma 13732-3 (UNI, 2009b) contiene una serie di diagrammi dai quali, per diversi materiali e a seconda che il contatto avvenga attraverso le dita o attraverso la mano, è pos-sibile ricavare la temperatura limite della superficie del materiale in fun-zione del tempo limite di contatto. Evidentemente, se la temperatura
della superficie risulta minore di quella limite biso-gna intervenire con misure di tipo tecnologico (per esempio isolando termicamente la superfi-cie), organizzativo (per esempio pianificando il lavoro in maniera adeguata) o con dispositivi di protezione individuale (per esempio guanti).
Il raffreddamento delle estremitàIn condizioni di freddo, soprattutto quando
l’abbigliamento indossato non è adeguato, l’at-tivazione della vasocostrizione può portare a un raffreddamento non desiderato delle estremità, in particolare delle mani.
La norma 11079 (UNI, 2008a) prevede una tem-peratura superficiale del dito di 24°C come crite-rio di strain basso e di 15°C come criterio di strain elevato, con comparsa del dolore e riduzione della funzionalità. A questo proposito, uno studio con-dotto in Scandinavia (Gavhed et al., 1988) suggeri-sce di verificare tali valori, per esempio misurando la temperatura della pelle, e di tener conto anche del tipo di lavoro svolto.
Al raffreddamento delle estremità si può evi-dentemente ovviare utilizzando un adeguato
dispositivo di protezione, per esempio dei guanti (Cfr. la norma UNI EN 511:2006 Guanti di prote-zione contro il freddo).
Il raffreddamento respiratorioIl raffreddamento respiratorio è legato allo scam-
bio termico convettivo tra l’aria inspirata, che si trova a temperatura molto bassa, e le mucose dell’apparato respiratorio; va anche considerato che la potenza termica scambiata aumenta non solo all’aumentare della differenza di temperatura aria-mucose, ma anche all’aumentare della por-tata di ventilazione e quindi dell’attività. I criteri di strain per il raffreddamento respiratorio sono riportati in Tabella 5.
il pumping effecTNegli ultimi anni la ricerca ha evidenziato (Havenith et al., 1990a, 1990b, 2000) che il valore dell’isolamento termico dell’abbigliamento ricavato da tabelle (UNI, 2004) non tiene conto di parametri che riducono l’isola-mento termico, quali il movimento del corpo, la postura, la velocità dell’a-ria, la permeabilità all’aria dei tessuti, l’aderenza dell’abito al corpo. Nel settore degli ambienti termici freddi si può scrivere:Iclr = Icl · f(va, vw, ap)� �(a)con:Iclr = isolamento termico risultante dell’abbigliamento, clo;Icl = isolamento termico intrinseco dell’abbigliamento, clo;va = velocità dell’aria, m/s;vw = velocità alla quale si cammina, m/s;ap = permeabilità all’aria dei tessuti, l/m²s;e la relazione di calcolo di Iclr risulta la seguente:Icl,r = IT,r – Ia,r ∕ fcl� �(b)Per quanto riguarda poi l’effetto della permeabilità al vapore dell’abbi-gliamento, im (Woodcock, 1962), sull’indice IREQ, considerato che im varia tra 0 (per un abbigliamento completamente impermeabile al vapore) e 1 (per un soggetto nudo) e che la resistenza evaporativa (Alfano et al., 1989) è funzione del reciproco di im, si ha che all’aumentare di im e a parità di va, M, ta e tr, la resistenza evaporativa decresce e una maggior quan-tità di energia termica può essere scambiata con l’ambiente per evapo-razione dalla pelle. Ne consegue che, dovendosi verificare il bilancio di energia, la quantità scambiabile con l’ambiente per convezione e irrag-giamento sarà minore e quindi IREQ aumenterà.
le formule
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0 092 0 15 0 22 0 00450 085
0 54 0 075 0 15 0 22 0 06 0 5
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Tabella 5 – Criteri di strain per il raffreddamento respiratorio. Da (UNI, 2008a)
Attività Basso strain Strain elevatoM ≤ 115 W/m² ta = -40°C ta = -20°C
M > 115 W/m² ta = -30°C ta = -15°C
BOX A
BOX B
#2234
CONCLUSIONINella progettazione dei cosiddetti “ambienti freddi” generalmente si dà gran
peso alla progettazione degli impianti tecnologici trascurando gli aspetti ergo-nomici, privilegiando quindi gli aspetti legati al processo rispetto a quelli legati all’ergonomia; un approccio del genere può portare a rischi per la salute in quanto l’esposizione dell’uomo ad ambienti freddi può provocare diversi problemi, che vanno dal semplice discomfort all’ipotermia.
Sarebbe quindi buona norma che nella progettazione degli impianti in ambienti freddi si fornissero anche indicazioni sulle misure di prevenzione e sicurezza da adottare, per esempio indicando chiaramente quali sono i valori di IREQneutral e IREQmin in funzione dei valori di progetto.� n
* Francesca R. d’Ambrosio Alfano, DIIN, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Salerno
Giuseppe Riccio e Boris I. Palella, DII, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Napoli Federico II
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13732-3. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione.• Woodcock A.H. 1962. Moisture transfer in textile systems. Journal Textile Research, 32, 628-633.
simBologiaap = permeabilità all’aria dei tessuti, l/m²s;C = potenza termica scambiata dal corpo per convezione, W/m²;Cres = potenza termica scambiata per convezione nella respirazione, W/m²;Dlim = tempo limite di esposizione, h; Drec = tempo di recupero, h; Eres = potenza termica scambiata per evaporazione nella respirazione, W/m²;E = potenza termica scambiata per evaporazione dalla superficie della
pelle, W/m²;fcl = rapporto tra l’area della superficie del corpo umano vestito e l’area
della superficie del corpo umano nudo, adim.;hc = conduttanza termica convettiva, W/m² °C;hr = conduttanza termica radiativa, W/m² °C;Ia = resistenza termica superficiale unitaria soggetto-ambiente, clo;Icl = resistenza termica intrinseca dell’abbigliamento, clo;im = indice di permeabilità, adim;IT = resistenza termica dell’abbigliamento e dello strato limite, clo;IREQ = resistenza termica dell’abbigliamento richiesta per avere condizioni
di regime permanente, clo;IREQmin = valore di IREQ valutato con il sistema termoregolatorio vasomotorio
attivato al massimo ma con il sistema termoregolatorio comporta-mentale non attivato, clo;
IREQneutral = valore di IREQ valutato in condizioni di neutralità termica, clo;K = potenza termica dispersa dal corpo per conduzione, W/m²;M = metabolismo energetico, W/m²;pa = pressione parziale del vapor d’acqua nell’aria alla temperatura dell’a-
ria ambiente, kPa;pex = tensione di vapore dell’acqua alla temperatura dell’aria espirata, kPa;pvs = tensione di vapore dell’acqua alla temperatura dell’aria, kPa;psk,s = tensione di vapore dell’acqua alla temperatura della pelle, kPa;Qlim = valore limite della perdita di energia termica corporea, Wh/m²;R = potenza termica dispersa dal corpo per irraggiamento, W/m²;Re,T = resistenza evaporativa risultante dell’abbigliamento e dello strato
limite, m²kPa/W;S = variazione dell’energia termica del corpo umano nell’unità di tempo,
W/m²;S* = variazione dell’energia interna del corpo umano nell’unità di tempo,
calcolata con le equazioni (10) e (11) e riferita alle condizioni di espo-sizione durante il tempo di recupero, W/m²;
ta = temperatura dell’aria ambiente, °C;tcl = temperatura media della superficie esterna del corpo umano vestito, °C;tex = temperatura dell’aria espirata, °C;tr = temperatura media radiante, °C;tsk = temperatura media della pelle, °C;tWC = temperatura di raffreddamento convettivo, °C;va = velocità dell’aria, m/s;vw = velocità alla quale si cammina, m/s;v10 = valore standard della velocità dell’aria misurato a 10 m dal livello
del terreno, ricavabile dalle stazioni meteorologiche, m/s;W = potenza meccanica scambiata tra il corpo e l’ambiente, W/m²;w = percentuale di pelle bagnata, adim.simboli greci φ = grado igrometrico, adim.;λ = calore latente di vaporizzazione dell’acqua alla temperatura del nucleo,
J/kgacqua;σ = costante di Stefan-Boltzmann, W/m²K4.Pedicir = risultante
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P ur rappresentando la più antica tecnologia appli-cata nel campo della refrigerazione in quanto la prima macchina frigorifera a ciclo continuo
efficace ed efficiente è stata la macchina ad assor-bimento ad acqua-ammoniaca sviluppata nel 1859 da Fernand Carré per la produzione di ghiaccio, la “Sorption Technology” attualmente si presenta come una tecnologia di nicchia; può risultare competitiva rispetto alla tradizionale tecnologia a compressione di vapore solo in condizioni particolari come ad esempio la disponibilità di calore di scarto o calore proveniente da fonte rinnovabile, la indisponibilità di linee di potenza elettrica, oppure specifiche nor-mative sull’impatto ambientale. A dimostrazione di quanto detto basta considerare la stima del costo specifico (€ per kW di potenza frigorifera) delle diverse tecnologie di raffreddamento (Tabella I).
¥ (60,4%), con compressore centri-fugo per 11,0 miliardi di ¥ (21,7%) e ad assorbimento per 9,1 miliardi di ¥ (17,9%) per un totale di 51 miliardi di ¥. Da questi dati, seppur parziali, si vede come i grandi chiller ad assor-bimento, che rappresentano per certi aspetti l’apice della “Sorption Technology”, abbiano un indice di penetrazione del mercato intorno al 10%. Nonostante questo la “Sorption Tecnology” è stata comunque sog-getta negli ultimi anni a notevoli innovazioni e progressi che hanno consentito un considerevole miglio-ramento delle prestazioni ed una generale riduzione dei costi.
A conferma si possono inoltre considerare i dati statistici sulla produzione e sul mercato delle mac-chine ad assorbimento rispetto a quelle a com-pressione di vapore. Secondo BSRIA (tabella 2) il mercato mondiale dei grandi chiller nel 2011 è costi-tuito da 5,5 miliardi di US$ in unità con compres-sore alternativo, a vite e scroll (65,5%), 2,1 miliardi di US$ in unità con compressore centrifugo (25,0%) e 0,8 miliardi di US$ di unità ad assorbimento (9,5%) per un totale di 8,4 miliardi di US$. Secondo CRAA (tabella 3) nel 2011 in Cina sono stati prodotti 3578 grandi chiller ad assorbimento a fronte di 6049 grandi chiller con compressore centrifugo e 136521 grandi chiller con compressore alternativo, a vite e scroll. Secondo METI (tabella 4) nel 2011 sono stati consegnati grandi chiller con compressore alter-nativo, rotativo, a vite e scroll per 30,9 miliardi di
Stato dell’arte e sviluppi futuri della “Sorption Technology”: i sistemi a sostanze assorbenti liquide (assorbimento) e solide (adsorbimento) sia a circuito chiuso che a circuito aperto
sistemi a compressione di vapore ed ha il van-taggio di richiedere praticamente solo energia termica, a parte la modesta energia meccanica assorbita dalla pompa. Il fluido operativo è una miscela in fase liquida nella quale la componente più volatile (più alta tensione di vapore) è il fluido frigorigeno, mentre la componente meno vola-tile (più bassa tensione di vapore) è la sostanza assorbente. Il più semplice schema meccanico per una macchina ad assorbimento prevede un gruppo generatore-assorbitore-pompa collegati in anello chiuso con un condensatore, una valvola di laminazione ed un evaporatore come illustrato in Figura 1. Un impianto ad assorbimento ha in comune con un gruppo a compressione di vapore il sistema condensatore-valvola di laminazione-evaporatore, mentre differisce nelle modalità di compressione. Invece di attuare una compres-sione diretta del vapore in un compressore con un notevole dispendio di lavoro, il vapore viene assorbito da un liquido e quindi si pressurizza il
L’assorbimento comprende sia le tradizionali macchine ad assorbi-mento a ciclo chiuso che gli inno-vativi sistemi ad assorbimento a ciclo aperto basati su soluzioni igroscopiche.
Macchine ad assorbimento
Le macchine ad assorbimento sfruttano la proprietà di alcune sostanze di assorbire i vapori di altre e di rilasciarli per riscaldamento per creare una differenza di pressione tra evaporatore e condensatore, e quindi tra la temperatura alla quale viene assorbito e quella cui viene ceduto il calore. Questa differenza di pressione si ottiene tramite un gruppo gene-ratore-assorbitore-pompa che sosti-tuisce il compressore dei tradizionali
Sorption technology developmentThis article presents the state of the art and the future development of “Sorption Technology” that includes liquid sorbent (absorption) and solid sorbent (adsoprtion) systems both in close and open cycle. The presentation is complemented with the analysis of two relevant case studies.
Keywords: sorption, absorption, adsorption, open cycle, close cycle
Tabella 4 – CONSEGNE 2011 DI GRANDI CHILLER PRODOTTI IN GIAPPONE (DA METI)
Tabella 3 – PRODUZIONE 2011 DI CHILLER IN CINA (DA CRAA)
Tabella 2 – MERCATO 2011 (MILIARDI US$) DEI GRANDI CHILLER (> 350 kWf) NEI DIVERSI CONTINENTI (DA BSRIA)
Tabella 1 – STIMA DEL COSTO SPECIFICO (€ / kWF) DELLE DIVERSE TECNOLOGIE DI RAFFREDDAMENTO. A seconda della fonte di stima il costo specifico delle macchine ad assorbimento varia da 1,2 a 2,6 volte quello delle macchine a compressione di vapore, il costo delle macchine ad adsorbimento varia da 2,5 a 2,9 volte quello delle macchine a compressione e quello dei sistemi assorbenti a circuito aperto (desiccant) è intorno a 1,2-1,5 volte quello dei sistemi a compressione di vapore
SISTEMI AD ASSORBIMENTO
Figura 1 – RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DI UN CICLO AD ASSORBIMENTO A SEMPLICE EFFETTO. Il generatore sfrutta il flusso termico esterno per distillare la soluzione ricca (in fluido frigorigeno) separando i vapori di fluido frigorigeno dalla soluzione povera assorbente. La soluzione povera dopo uno scambio rigenerativo ed una laminazione viene inviata nell’assorbitore, mentre il fluido frigorigeno attraversa il condensatore, dove condensa cedendo il calore all’ambiente, viene laminato e quindi passa nell’evaporatore, dove evaporando sviluppa l’effetto utile frigorifero. Il vapore all’uscita dall’evaporatore passa nell’assorbitore dove viene assorbito dalla soluzione povera: questo processo è esotermico per cui l’assorbitore deve cedere calore all’ambiente. La soluzione ricca che si forma a seguito del processo di assorbimento viene pompata nel generatore dove si chiude il ciclo.
ricca realizzano un incrocio termico tra assorbitore e generatore creando la possibilità di un efficace scam-bio termico rigenerativo. In questo modo al vapore sviluppato grazie all’apporto termico esterno si somma altro vapore prodotto dallo scam-bio rigenerativo con un consistente aumento del coefficiente di effetto utile. La figura 4 mostra la rappresen-tazione schematica del ciclo GAX, mentre la Tabella 5 riporta le carat-teristiche e le prestazioni dei diversi tipi di unità ad assorbimento com-merciali disponibili sul mercato.
assorbimento acqua / ammoniaca, non potendo sfruttare per problemi di pressione e stabilità della soluzione gli effetti multipli, è stata invece legata allo sviluppo dei cicli GAX (Generator Absorber Exchange) che grazie ad un ampio intervallo di concentrazioni tra soluzione povera e soluzione
liquido mediante una pompa con un fabbisogno di lavoro molto modesto. Una volta raggiunta la pressione superiore di ciclo è richiesta energia termica per liberare i vapori di fluido frigorigeno dalla soluzione liquida. Si tratta però di energia termica a bassa temperatura e quindi potenzial-mente derivabile da processi di recupero termico o da fonti rinnovabili. Si può agevolmente dimo-strare che il coefficiente di effetto utile frigorifero di una macchina ad assorbimento funzionante secondo questo ciclo risulta inferiore ad uno in quanto per ogni kg di vapore distillato mediante somministrazione di calore dall’esterno si ha un solo kg di fluido frigorigeno in ciclo. Per incre-mentare le prestazioni delle macchine ad assorbi-mento è allora necessario ricorrere a cicli a effetto multiplo nei quali ad ogni kg di vapore distillato mediante apporto termico esterno si sommano uno o più kg di vapore sviluppato per scambio termico rigenerativo interno in modo da avere due o più kg di fluido frigorigeno in ciclo.
SviluppiLo sviluppo storico delle macchine ad assor-
bimento a bromuro di litio / acqua iniziato nel 1950 con le unità a singolo effetto, ha visto negli anni 60-70 l’introduzione delle macchine a dop-pio effetto e quindi lo studio e l’ottimizzazione delle macchine a triplo effetto che si è concre-tizzato nel 2005 con la commercializzazione da parte della Kawasaki della prima unità ad assor-bimento a triplo effetto a fiamma diretta.
La prima unità commerciale a triplo effetto è stata realizzata combinando una macchina a dop-pio effetto alimentata a vapore con un generatore di vapore a fiamma diretta. I problemi tecnologici nello sviluppo di questa macchina sono stati legati principalmente alle temperature di lavoro (180-220°C) nel generatore ad alta temperatura che comportano una elevata aggressività chimica della miscela operativa bromuro di litio/acqua. Infatti la miscela bromuro di litio / acqua, nonostante l’ag-giunta di inibitori della corrosione, risulta estre-mamente corrosiva per temperature superiori a 140°C richiedendo l’impiego di materiali metal-lici molto resistenti all’aggressione chimica come ad esempio le leghe cupro-nickel, le superleghe a base di nickel e gli acciai inox duplex e super-duplex che però sono molto costosi. Altro pro-blema legato all’innalzamento della temperatura massima al generatore è l’aumento della concen-trazione in sale della soluzione con il conseguente pericolo di cristallizzazione. Nel 2013 la Kawasaki ha inoltre presentato una macchina ad assorbi-mento a doppio effetto a fiamma diretta con un COP massimo di 1,51. Questo importante incre-mento di efficienza è stato possibile grazie all’uti-lizzo di scambiatori compatti a piastre, scambiatori tubolari ad alta efficienza e ad una originale strut-tura a doppio stadio per evaporatore ed assor-bitore. L’innovazione dei cicli per le macchine ad
Figura 3 – CHILLER/HEATER AD ASSORBIMENTO A TRIPLO EFFETTO A FIAMMA DIRETTA KAWASAKI
Figura 2 – RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DI UNA MACCHINA A TRIPLO EFFETTO
Le Figure mostrano rispettivamente lo schema concettuale di una macchina a triplo effetto e la rappresentazione fotografica della unità a triplo effetto Kawasaki. Il vapore sviluppato nel generatore ad alta temperatura grazie al calore di combustione viene fatto condensare nel generatore a media temperatura dove sviluppa vapore che a sua volta condensa nel generatore a bassa temperatura dove si sviluppa altro vapore in modo che ad ogni unità di vapore prodotto grazie ad apporto termico esterno si sommano due altre unità di vapore sviluppate per effetto rigenerativo: questo in linea teorica consente quasi la triplicazione del coefficiente di effetto utile.
Tabella 5 – CARATTERISTICHE E PRESTAZIONI DELLE MACCHINE AD ASSORBIMENTO COMMERCIALI
Figura 4 – RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DI UN CICLO GAX
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• Nanoparticelle, in generale particelle nanometri-che di Cu, CuO e Al2O3 aggiunte alla soluzione acqua / ammoniaca che hanno dimostrato un considerevole miglioramento del processo di assorbimento (Kim e al., 2006).
• Inibitori della corrosione, come Lithium Nitrate, Lithium Chromate e Lithium Molybdate, che vengono aggiunti alla soluzione bromuro di litio / acqua per ridurre l’aggressività chimica nei confronti dei materiali metallici, consentendo la costruzione delle macchine in normale acciaio al carbonio con un considerevole contenimento dei costi di produzione, specialmente nelle mac-chine a effetto multiplo di grandi dimensioni.
una efficienza termodinamica inferiore rispetto alla soluzione bromuro di litio / acqua.
Al momento non si intravedono nuovi fluidi operativi in grado di sostituire validamente que-ste due miscele tradizionali. Interessanti innova-zioni hanno invece riguardato gli additivi per i fluidi operativi, precisamente: • Surfactants, in generale alcol, come ad esem-
pio 2-ethyl-1-hexanol, che vengono introdotti in piccole quantità nella soluzione bromuro di litio / acqua e danno luogo all’effetto Marangoni migliorando considerevolmente il processo di assorbimento che rappresenta l’elemento critico dell’intero sistema (Kulankara e Herold, 2000).
Fluidi operativi, superfici di scambio e sorgenti termiche
L’innovazione nelle macchine ad assorbimento non ha riguardato solo i cicli termodinamici di riferimento, ma anche i fluidi operativi, le super-fici di scambio e la integrazione di diverse sorgenti termiche.
Fluidi operativiPer quanto riguarda i fluidi ope-
rativi, pur essendo stato studiato negli ultimi 30-40 anni un numero enorme di nuove coppie fluido fri-gorigeno / assorbente, la tecnologia è ancora totalmente dominata da due soluzione: acqua / ammoniaca e bromuro di litio / acqua. (Sun e al., 2012). La soluzione bromuro di litio / acqua domina le applicazioni del condizionamento dell’aria al di sopra del punto di congelamento e viene applicata sia nelle piccole macchine (alcune decine di kW di potenza fri-gorifera) a circolazione naturale che nei grandi chiller (centinaia di kW fino a MW di potenza frigorifera) a circolazione forzata. Questa solu-zione garantisce elevata efficienza termodinamica dovuta al basso rapporto tra il calore di diluizione della soluzione ed il calore latente di evaporazione del fluido frigorigeno (acqua), mentre comporta problemi tecnologici legati alla aggressività chimica della soluzione, al pericolo di cristallizzazione della soluzione ed alla bassissima pressione del flu-ido frigorigeno (acqua) all’evapora-tore ed all’assorbitore.
La soluzione acqua / ammoniaca rappresenta il fluido con il quale sono state costruite le prime macchine efficienti ed affidabili e a tutt’oggi trova applicazione in unità di pic-cola e media potenza sia come mac-china frigorifera che pompa di calore. L’utilizzo dell’ammoniaca come flu-ido frigorigeno consente di lavo-rare all’evaporatore a temperature molto inferiori al punto di conge-lamento, mentre, per contro, non consente temperature troppo ele-vate al generatore per problemi di pressione troppo alta e stabilità ter-mica della molecola. Questo ultimo aspetto, unito alla necessità di retti-fica e all’elevato rapporto tra calore di diluizione della soluzione e calore latente di vaporizzazione del fluido frigorigeno, comporta in generale
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Figura C – POTENZA FRIGORIFERA IN FUNZIONE DELLA TEMPERATURA DI INGRESSO DELL’ACQUA DI RAFFREDDAMENTO PER DIVERSI VALORI DELLA TEMPERATURA DI USCITA DELL’ACQUA REFRIGERATA
Figura B – COP IN FUNZIONE DELLA TEMPERATURA DI INGRESSO DELL’ACQUA DI RAFFREDDAMENTO PER DIVERSI VALORI DELLA TEMPERATURA DI USCITA DELL’ACQUA REFRIGERATA
Figura A – RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DELLA MACCHINA AD ASSORBIMENTO
CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DELL’ASSORBITORE
CARATTERISTICHE NOMINALI DELLA UNITÀ SFC-200
RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DELLA UNITÀ SFC-200
caSe Study dell’accoppiamento tra una macchina a doppio eFFetto a bromuro di litio / acqua ed una cella a combuStibile ad alta temperatura di tipo SoFc di grandi dimenSioniIn questo case study viene studiato l’accoppiamento tra una macchina ad assorbi-mento a doppio effetto ed una cella a combustibile ad alta temperatura del tipo Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). La cella a combustibile considerata in questa analisi è l’unità SOFC pre-commerciale Siemens-Westinghouse SFC-200. Si tratta di una unità a pressione atmosferica alimentata direttamente a gas naturale in grado di sviluppare 125 kW di potenza elettrica e fino a 100 kW di potenza termica con una efficienza elettrica del 44-47% ed una efficienza globale massima dell’80%. Il gas naturale desolforato entra nell’unità SOFC ed attraversa il pre-reformer, dove gli idrocarburi complessi sono convertiti in metano, idrogeno e monossido di carbonio, ed il reformer, dove il metano viene completamente convertito in idrogeno e monos-sido di carbonio, prima di raggiungere la base dello stack dove viene distribuito sulla superficie esterna delle celle. L’aria entra nella unità SOFC ed attraversa un recupe-ratore dove si riscalda prima di raggiungere la base dello stack dove viene distribu-ita sulla superficie interna delle celle. La reazione elettrochimica tra combustibile ed aria interessa l’intera lunghezza delle celle e consuma circa l’85% del combustibile. Nella parte alta del modulo una frazione del combustibile viene ricircolata nel refor-mer mentre una piccola quantità brucia nel recuperatore per pre-riscaldare l’aria.I gas esausti all’uscita dall’unità SOFC vengono utilizzati per l’azionamento del chil-ler ad assorbimento a doppio effetto a bromuro di litio / acqua illustrato in Figura A. Precisamente i gas esausti dell’unità SOFC alimentano il generatore di alta pressione GHP, mentre il vapore sviluppato in questo generatore condensando nel condensatore di alta temperatura CHP alimenta il generatore di bassa temperatura GLP. L’assorbitore A è collegato in parallelo con i due generatori e viene raffreddato in serie con il con-densatore di bassa temperatura CBP da una torre evaporativa, mentre l’evaporatore E produce acqua refrigerata. La soluzione ricca e quella povera realizzano due scambi ter-mici rigenerativi nel loro percorso tra assorbitore e generatori. L’intero sistema è stato simulato mediante uno specifico modello di calcolo. L’unità SOFC SFC-200 è stata simu-lata considerando le sue prestazioni nominali, mentre il chiller ad assorbimento è stato
simulato mediante un apposito codice di calcolo che riproduce i processi di scambio termico e di massa dei diversi organi considerando le loro effettive superfici di scambio e le pro-prietà termodinamiche, ter-mofisiche e di trasporto della soluzione operativa. Le Figure B e C mostrano l’andamento del COP e della potenza frigo-rifera in funzione della tempe-ratura di ingresso dell’acqua di raffreddamento per tre diversi valori della tempera-tura di uscita dell’acqua refrigerata (4, 7 e 10°C). Le figure presentano anche l’anda-mento della temperatura massima al generatore. Nei campi operativi analizzati il COP della macchina ad assorbimento varia da 0,95 a 1,05, un range di valori molto vicino a quelli delle migliori macchine ad assorbimento commerciali a doppio effetto ali-mentate a vapore oppure a fiamma diretta. Negli stessi campi operativi la macchina ad assorbimento può lavorare solo con temperature di ingresso dell’acqua di raffred-damento inferiori a 35-36°C e temperature di uscita dell’acqua refrigerata superiori a 3°C. L’accoppiamento tra la macchina ad assorbimento a doppio effetto e la unità SOFC SFC200 consente il recupero di 90-100 kW di potenza termica dai fumi di sca-rico incrementando la efficienza globale del sistema cogenerativo fino al 78-80%.
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ALCUNI PRODOTTI SONO NUOVI. ALTRI SONO RIVOLUZIONARI.
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solari, motore a ciclo Rankine e gruppo frigorifero a compressione di vapore, né rispetto ai sistemi ad assorbimento a ciclo aperto alimentati da col-lettori solari piani (Infante Ferreira, 2011).
Per quanto riguarda le macchine ad assorbi-mento azionate mediante il recupero termico su gas esausti è ormai consolidata l’applicazione di macchine a bromuro di litio / acqua a singolo effetto azionate dal recupero su motori alternativi a combustione interna oppure a doppio effetto azionate dai gas di scarico di una turbina, men-tre risulta molto interessante l’accoppiamento tra macchine ad assorbimento e celle a combustibile.
a vapore, ad acqua calda, a fiamma diretta e a gas di scarico. L’unità a triplo effetto è invece solo a fiamma diretta. Per quanto riguarda le macchine ad acqua / ammoniaca normalmente sono a fiamma diretta, anche se nulla vieta di azionarle ad acqua calda. In generale le macchine ad assorbimento risultano eco-nomicamente interessanti e concorrenziali quando è disponibile calore da recupero termico oppure da sorgente rinnovabile. A tale scopo le unità ad assor-bimento possono essere azionate mediante ener-gia solare oppure mediante recupero termico su gas esausti o fluidi di raffreddamento.
Per quanto riguarda le macchine ad assorbi-mento elio-assistite le unità a singolo effetto pos-sono essere azionate mediante normali collettori solari piani, mentre quelle a doppio effetto richie-dono collettori solari evacuati oppure collettori solari con concentratore parabolico: in entrambi i casi si ha comunque una riduzione del COP delle macchine rispetto all’azionamento con normali sorgenti termiche (fiamma diretta, acqua calda, vapore). La soluzione che sembra essere econo-micamente più favorevole è rappresentata dall’ac-coppiamento tra macchine a doppio effetto e collettori con concentratore parabolico. Purtroppo anche le soluzioni più promettenti di macchine ad assorbimento elio-assistite non sembrano concorrenziali da un punto di vista economico, né rispetto ai sistemi combinati a concentratori
Superfici di scambioPer quanto riguarda la tipologia
delle superfici di scambio, la tec-nologia delle macchine ad assor-bimento è ancora dominata dagli scambiatori tubolari, sia a fascio tubiero che a serpentina. Questa tipologia di scambiatori comporta notevoli ingombri e non garantisce un’elevata efficienza anche se l’in-troduzione di tubi con superficie di tipo enhanced ha in parte consentito un miglioramento delle prestazioni ed una riduzione degli ingombri. Recentemente è stata proposta una nuova tipologia di assorbitori a piastre per macchine ad acqua / ammoniaca (Cerezo e al., 2009) che consente una drastica riduzione dei volumi interni, anche se non sono stati ancora completamente risolti i problemi riguardanti le perdite di carico sul lato vapore e la uniforme distribuzione della soluzione.
Sorgenti termichePer quanto riguarda le sorgenti ter-
miche le unità commerciali a bromuro di litio / acqua a singolo e doppio effetto vengono commercializzate nelle versioni
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la soluzione igroscopica viene nebu-lizzata nel flusso di aria realizzando buone condizioni di scambio ter-mico e di massa con basse perdite di carico sul lato aria. L’aspetto più critico di questo componente è il trascinamento di gocce di solu-zione igroscopica nel flusso d’aria (carry over) che richiede la installa-zione di un sistema di abbattimento delle gocce molto efficiente. Il carry over, oltre a produrre una perdita di sostanza igroscopica, può determi-nare la contaminazione degli ambienti condizionati e va quindi assoluta-mente evitato. In una sprayed coil la soluzione igroscopica viene nebu-lizzata sopra uno scambiatore alet-tato attraversato sul lato esterno dal flusso dell’aria e raffreddato / riscal-dato internamente mediante circola-zione di fluido termovettore. Mentre la packed tower e la spray chamber sono adiabatiche e quindi al loro interno si hanno forti riscaldamenti / raffreddamenti dei flussi di aria / soluzione per effetto del calore di assorbimento / desorbimento, la sprayed coil è diabatica e realizza
presenta una minore capacità deumidicante, ma può essere rigenerata a bassa temperatura e risulta molto economica e facile da smaltire in quanto biodegradabile.
Tipologie di colonne deumidificazione/assorbimento
Le colonne di deumidificazione / assorbimento possono essere del tipo packed tower, oppure del tipo spray chamber, oppure del tipo sprayed coil come illustrato in figura 6 (Lowenstein, 2008). In una packed tower la soluzione igroscopica viene distribuita uniformemente sulla estremità supe-riore di un pacco di riempimento e percola verso il basso per gravità irrorando tutta la superficie di scambio mentre l’aria si muove in direzione oppo-sta dal basso verso l’alto realizzando un efficace scambio termico e di massa in controcorrente. Il pacco di riempimento può essere di tipo random o ordinato costituito da elementi di plastica, cera-mica, vetro o metallo. Una packed tower garanti-sce una superficie di scambio molto elevata, ma presenta perdite di carico sul lato aria considere-voli che comportano notevoli costi di pompaggio. L’uso di pacchi di riempimento ordinato costituiti da fogli corrugati offrono un buon compromesso tra perdite di carico e prestazioni di scambio, a fronte però di un costo piuttosto elevato (Longo e Gasparella, 2006 e 2009). In una spray chamber
Sistemi ad assorbimento a ciclo aperto
I sistemi ad assorbimento a ciclo aperto sono basati sulla deumidificazione chimica dell’aria mediante soluzioni igroscopiche. La deumidi-ficazione chimica dell’aria può rappresentare un’interessante alternativa alla tradizionale tec-nologia di deumidificazione per raffreddamento al di sotto del punto di rugiada, particolarmente in presenza di carichi termici latenti molto ele-vati, oppure quando sono richieste condizioni di immissione con valori molto bassi di umidità specifica (temperature di rugiada inferiori a 5°C), oppure quando è disponibile calore di recupero o da fonte rinnovabile per la rigenerazione della soluzione igroscopica (Grossman, 2011). La tec-nologia tradizionale di deumidificazione per raf-freddamento richiede la somministrazione sia di potenza frigorifera a bassa temperatura che di potenza termica per il post-riscaldamento dell’aria fino alle condizioni di immissione. Questa tecno-logia può comportare inoltre problemi di conta-minazione batterica dell’aria dovuta ad una non corretta gestione della condensa, mentre il trat-tamento con soluzioni igroscopiche ha invece un efficace effetto battericida e di rimozione delle polveri dall’aria (Kovac e al., 1997). I sistemi ad assorbimento a ciclo aperto operano a pres-sione atmosferica e non comportano quindi la costosa realizzazione di recipienti con tenuta in vuoto e pressione come le tradizionali macchine ad assorbimento a ciclo chiuso. La rigenerazione di soluzioni igroscopiche in fase liquida richiede temperature abbastanza ridotte (40-80°C) com-patibili con l’utilizzo di semplici collettori solari oppure recuperi termici a bassa temperatura.
Soluzioni utilizzateLe sostanze utilizzate sono in generale o solu-
zioni di sali igroscopici oppure soluzioni di gli-cole. Le soluzioni di glicole lavorano molto bene come sostanze deumidificanti e risultano molto meno corrosive delle soluzioni di sali igrosco-pici. Purtroppo i glicoli hanno una tensione di vapore elevata e possono vaporizzare contami-nando sia l’aria di processo che quella di rigene-razione, mentre i sali igroscopici hanno tensione di vapore praticamente nulla e quindi non conta-minano i flussi d’aria. Per questo motivo le solu-zioni di sali igroscopici dominano attualmente le applicazioni commerciali. La soluzione più utiliz-zata nella tecnica è quella cloruro di litio / acqua, anche se si conoscono applicazioni con bromuro di litio / acqua e formiato di potassio / acqua. La soluzione cloruro di litio / acqua ha notevoli capa-cità deumidificanti ed un costo abbastanza con-tenuto, a fronte però di una elevata aggressività chimica. La soluzione bromuro di litio / acqua è molto efficace come sostanza igroscopica, ma per contro è molto costosa e chimicamente meno stabile. La soluzione formiato di potassio / acqua
Figura 6 – DIFFERENTI TIPI DI COLONNE DI DEUMIDIFICAZIONE / RIGENERAZIONE
Figura 5 – TIPICO SISTEMA DI DEUMIDIFICAZIONE CHIMICA E RAFFREDDAMENTO DELL’ARIA MEDIANTE SOLUZIONI IGROSCOPICHE. È costituito da una colonna di deumidificazione nella quale l’aria condizionata viene deumidificata dalla soluzione concentrata e da una colonna di rigenerazione nella quale la soluzione diluita viene riscaldata e rigenerata mediante aria ambiente. Scambiatori rigenerativi tra soluzione concentrata e soluzione diluita e scambiatori di riscaldamento/raffreddamento sensibile dell’aria e della soluzione completano il sistema
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contaminazione degli ambienti condizionati e dell’ambiente esterno: si può evitare con un attento dimensionamento delle colonne di deu-midificazione / rigenerazione e la disposizione di efficaci sistemi di abbattimento delle gocce.
• degrado della soluzione igroscopica per inqui-namento in polveri: si può contenere mediante una accurata filtrazione dell’aria e la periodica sostituzione della carica igroscopica.
Problematiche più diffuseI principali problemi tecnologici dei sistemi ad
assorbimento a ciclo aperto sono legati a: • corrosione dovuta all’aggressività chimica delle
soluzioni di sali igroscopici: si può contenere utilizzando scambiatori di calore, macchinari e canalizzazioni in materiale plastico.
• carry over della soluzione igroscopica nei flussi di aria con conseguente perdita di carica e
trasformazioni molto vicine ad una isoterma. La sprayed coil presenta problematiche di carry over simili alla spray chamber e perdite di carico sul lato aria simili alle packed tower. Al momento le packed tower rappre-sentano certamente il tipo di solu-zione più utilizzata nei sistemi ad assorbimento a ciclo aperto.
Figura E – FABBISOGNO ENERGETICO MEDIO GIORNALIERO DELLE SERRE NEL PERIODO DI MONITORAGGIO ASSIEME ALLA MEDIA GIORNALIERA DELLA DIFFERENZA DI TEMPERATURA INTERNO-ESTERNO. Come si può osservare l’andamento dei fabbisogni segue fedelmente l’andamento della differenza di temperatura interno-esterno e, in generale, la serra con impianto di condizionamento innovativo (rosso) presenta fabbisogni inferiori rispetto a quella tradizionale (blu)
Figura D – RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DELLA UNITÀ AGAM 1020
caSe Study di una unità ad aSSorbimento a ciclo aperto utilizzata per il condizionamento invernale di una Serra da Fiori
In questo “case study” viene condotta l’analisi comparativa tra un sistema tradi-zionale di condizionamento invernale di una serra per fiori ed un sistema innova-tivo basato su una unita ad assorbimento a ciclo aperto. L’analisi comparativa è stata condotta nell’inverno del 2010 su due serre identiche da 1500 m² con strut-tura in acciaio, pareti verticali in Plexiglass da 5 mm e copertura da 0,2 mm in Polietilene utilizzate presso Bergamo per la coltivazione di fiori. Entrambe le serre sono dotate di un sistema di riscaldamento sensibile ad aria calda e di un sistema a ventilazione naturale con aria esterna attraverso aperture controllate sulla coper-tura. In una delle due serre è installato anche un sistema innovativo basato su una unità ad assorbimento a ciclo aperto AGAM 1020 che lavora con la miscela cloruro di lito / acqua (Assaf e Zieslin, 2003).Questa unità, illustrata in Figura D, è costituita da un pacco di assorbimento nel quale l’aria di processo proveniente dalla serra viene deumidificata dalla soluzione igroscopica e da una sezione di desorbimento nella quale la soluzioni igroscopica riscaldata mediante acqua calda proveniente da una caldaia viene rigenerata. Il sistema prevede il recupero termico sul processo di rigenerazione mediante la condensazione del vapore rilasciato dalla soluzione che serve a riscaldare l’aria di processo deumidificata prima di reimmeterla nella serra (conversione del con-tenuto latente in riscaldamento sensibile).Si tratta quindi di un sistema che controlla l’umidità dell’aria nella serra e lavora a tutti gli effetti come una pompa di calore che utilizza l’aria di processo da deu-midificare come sorgente fredda. Il sistema tratta una portata di circa 10000 m³/h di aria ed è in grado di rimuovere da 13 a 20 kg/h di umidità a seconda che l’ac-qua calda della caldaia per la rigenerazione della soluzione sia a 70 oppure 85°C. Il fabbisogno energetico del sistema varia da 4200 a 4700 kJ per kg di umidità assorbita e consente di recuperare da 6700 a 7100 kJ di calore sensibile per kg di umidità assorbita.Nella serra tradizionale il controllo della temperatura avviene azionando, mediante un termostato, con logica ON/OFF, il sistema di riscaldamento sensibile ad aria e
quello dell’umidità regolando, mediante un igrostato, il grado di apertura della copertura e quindi la ventilazione con aria esterna. Nella serra innovativa a que-sto tipo di controllo si aggiunge l’azione della unità di deumidificazione e recu-pero termico che è controllata con logica ON-OFF da un igrostato ambiente.È stato predisposto un sistema di monitoraggio della temperatura e dell’umidità relativa interna in ciascuna serra ed un sistema di monitoraggio dei fabbisogni energetici dei sistemi di riscaldamento sensibile ad aria calda e della caldaia dedi-cata alla rigenerazione della soluzione. Le condizioni termoigrometriche dell’aria sono state monitorate disponendo in ciascuna serra otto misuratori di tempera-tura ed umidità che hanno la capacità di raccogliere e memorizzare fino ad una coppia di misure al secondo. I fabbisogni energetici della serra tradizionale e di quella innovativa sono stati monitorati rilevando il consumo di combustibile della caldaia dedicata alla rigenerazione della soluzione ed il fabbisogno termico dei sistemi di riscaldamento sensibile ad aria calda. Le rilevazioni sperimentali sono state condotte nel periodo dal 20 ottobre al 10 dicembre 2010 quando le serre erano riempite con Stelle di Natale (Euphorbia Pulcherrima). Il sistema innovativo consente un risparmio energetico rispetto a quello tradizio-nale nell’intero periodo di monitoraggio di circa il 10%. Tenuto conto del fatto che l’unità ad assorbimento è in grado di far fronte a circa un terzo del fabbiso-gno energetico della serra, in linea di principio sarebbe possibile incrementare il potenziale risparmio energetico fino a circa il 30% aumentando la potenzialità del sistema ad assorbimento fino a coprire il totale fabbisogno della serra. L’analisi fisica delle Stelle di Natale ha mostrato una consistente riduzione della butrite nella serra innovativa rispetto a quella tradizionale a conferma dell’effetto anti-batterico del trattamento dell’aria con soluzioni igroscopiche. Questo ha consen-tito di ridurre drasticamente l’impiego di pesticidi nella serra innovativa rispetto a quella tradizionale con consistenti benefici economici ed ambientali.
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della camicia di raffreddamento dei motori a combustione interna, oppure da sorgenti rinnovabili come ad esem-pio semplici collettori solari piani. Per contro sono ingombranti e costose ed hanno efficienza modesta. Infatti sulla base dei dati riportati in Tabella I il costo specifico del kW frigorifero ad adsorbimento varia da da 2,5 a 3 volte il costo delle macchine a com-pressione di vapore e da 1,25 a 2 volte il costo delle macchine ad assorbi-mento. Il COP delle macchine a silica gel varia da 0,3 a 0,5 per le versioni ad acqua calda e da 0,1 a 0,2 per le versioni elio-assistite. Le linee di ricerca sulle macchine ad adsorbi-mento sono rivolte allo sviluppo di nuove sostanze operative, di letti di assorbimento compatti, ad ele-vata conduttività termica e con un efficace sistema di raffreddamento / riscaldamento, all’integrazione tra la macchina ad adsorbimento, le torri di raffreddamento e gli accu-muli termici.
Sistemi a ruota di deumidificazione
I sistemi ad adsorbimento a ciclo aperto sono basati sulla deumidifi-cazione chimica dell’aria mediante
due assorbitori come quello illustrato in Figura 8 in modo che mentre uno lavora in assorbimento l’altro si sta rigenerando. Per migliorare l’efficienza termodinamica della macchina è poi necessario attuare una scambio termico e di massa rigenera-tivo tra i due assorbitori (Wang, 2001). Lo sviluppo di queste macchine è iniziato negli anni ’20 con le prime unità a silica gel / acqua ed ha quindi visto l’introduzione di nuove sostanze assorbenti e nuovi fluidi frigorigeni, come illustrato in Tabella 6 (Srivastava e Eames, 1998). A partire dagli anni ’80 sono state presentate diverse unità commer-ciali ad adsorbimento che vanno dalle unità di piccola potenza per la produzione di ghiaccio a quelle di di media e grande potenza per il con-dizionamento dell’aria e la refrigerazione.
Le macchine ad adsorbimento presentano il vantaggio di richiedere in generale calore di rige-nerazione a bassa temperatura che si può ottenere da recupero termico, come ad esempio dall’acqua
L’adsorbimento comprende sia le macchine ad adsorbimento a ciclo chiuso che i sistemi di deumidificazione a ciclo aperto basati su ruote di deumidificazione.
Macchine ad adsorbimentoLe macchine ad adsorbimento sfruttano la pro-
prietà di alcune sostanze in fase solida di assorbire i vapori di altre e di rilasciarli mediante riscalda-mento per creare un effetto utile frigorifero. Il più semplice schema di funzionamento di una macchina frigorifera ad adsorbimento è quello illustrato in Figura 7. Chiaramente qui si ha una macchina frigorifera a funzionamento intermit-tente. Per realizzare una macchina a funzionamento continuo è necessario adottare uno schema con
Figura 10 – RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DI UNA UTA CON RUOTA DI DEUMIDIFICAZIONE
Tabella 6 – CARATTERISTICHE DELLE SOSTANZE OPERATIVE NELLE MACCHINE AD ADSORBIMENTO
Figura 9 – RUOTA DI DEUMIDIFICAZIONE
Figura 8 – RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DI UNA MACCHINA FRIGORIFERA AD ADSORBIMENTO A FUNZIONAMENTO CONTINUO
Figura 7 – RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DI UNA MACCHINA FRIGORIFERA AD ADSORBIMENTO A FUNZIONAMENTO INTERMITTENTE. Durante la fase di assorbimento la valvola 1 è ON, la valvola 2 è OFF ed il fluido frigorigeno evapora nell’evaporatore creando l’effetto utile e viene assorbito dalle sostanze igroscopiche solide presenti nell’assorbitore raffreddato per scambio termico con l’ambiente esterno. Nella fase di rigenerazione la valvola 1 è OFF, la valvola 2 è ON e le sostanze igroscopiche presenti nell’assorbitore vengono riscaldate mediante l’apporto di calore esterno rilasciando i vapori di fluido frigorigeno che vanno a condensare nel condensatore raffreddato per scambio termico con l’ambiente
I sistemi ad adsorbimento a ciclo aperto basati su ruote di deumidificazione sono affidabili e presentano COP che possono arrivare a valori di 0,8–1,0 per sistemi con azionamento mediante processi di combustione, mente il COP scende a valori di 0,4-0,6 per sistemi elio-assistiti. Inoltre questi sistemi possono essere economicamente concorrenziali rispetto ai tradizionali sistemi di condizionamento dell’aria basati su macchine fri-gorifere a compressione di vapore, in particolare quando si opera con elevati carichi termici latenti e quindi sono richiesti valori di umidità di immis-sione dell’aria particolarmente bassi (temperature di rugiada di immissione inferiori a 5°C). Anche il trattamento dell’aria con ruote di deumidifica-zione produce un efficace effetto battericida e di rimozione delle polveri (Kovac e al., 1997). Le linee di ricerca sui sistemi a ruote di deumidifica-zione sono rivolte allo sviluppo di nuove sostanze igroscopiche con superiori capacità di deumidifi-cazione che richiedano più base temperature di rigenerazione, all’integrazione di sostanze igrosco-piche in formulazione nanometrica per aumen-tare il rapporto superficie volume e ridurre le dimensioni delle ruote che attualmente rappre-sentano uno degli aspetti critici del componente, allo sviluppo di processi di rigenerazione multi-stadio per ridurre il livello termico del processo, al miglioramento della strategia di gestione (velo-cità di rotazione, temperatura di rigenerazione, ampiezza delle sezioni di deumidificazione, rige-nerazione, purga).
CONCLUSIONII dati di mercato e l’analisi sullo stato dell’arte
e sugli sviluppi più innovativi della “Sorption Technology”, assieme alla valutazione di due “case studies”, mostrano come si tratti di una tecnologia di nicchia che può risultare competitiva rispetto alla tradizionale tecnologia a compressione di vapore solo in condizioni particolari come ad esempio la disponibilità di calore di scarto o calore prove-niente da fonte rinnovabile, la indisponibilità di linee di potenza elettrica, oppure specifiche nor-mative sull’impatto ambientale, oppure benefici di tipo accessorio sulla qualità dell’aria. Le tradi-zionali macchine ad assorbimento hanno ancora costi specifici dal 20 al 150% superiori e quelle ad adsorbimento dal 150 al 200% superiori rispetto ai sistemi a compressione di vapore, mentre i sistemi a ciclo aperto, sia con soluzioni igroscopiche che con ruote di deumidificazione, possono essere, in certe condizioni, già economicamente com-petitivi.� n
* Giovanni Antonio Longo, Dipartimento di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali, Università degli Studi di Padova
plastico, oppure metallico impregnati o ricoperti di sostante igroscopiche disposti secondo una strut-tura honeycomb in modo da realizzare un elevato rapporto superficie / volume. Le sostanze igrosco-piche utilizzate sono il silica gel, il cloruro di litio, il cloruro di calcio, la zeolite, i setacci molecolari. Le ruote di deumidificazione vengono inserire in Unità di Trattamento Aria (UTA) come quella illu-strata in Figura 10 in modo da realizzare un vero e proprio ciclo di condizionamento. L’aria di rin-novo attraversa la ruota di deumidificazione dalla quale, per effetto del processo di adsorbimento, esce deumidificata e riscaldata. Passa quindi uno scambiatore rigenerativo dove subisce un raffred-damento sensibile pre-riscaldando l’aria di rige-nerazione. L’aria subisce infine un raffreddamento per saturazione adiabatica raggiungendo i livelli di temperatura ed umidità di immissione nell’am-biente condizionato. Sull’altro lato l’aria di espul-sione subisce un raffreddamento per saturazione adiabatica, quindi si riscalda nell’attraversamento dello scambiatore rigenerativo e poi subisce il riscaldamento finale fino alle condizioni di rige-nerazione mediante apporto di calore esterno da recupero termico, oppure da sorgente rinnovabile (solare), oppure da un processo di combustione.
ruote di deumidificazione. Una ruota di deumidificazione (Figura 9) è un reattore rotante che contiene materiale igroscopico impaccato oppure impre-gnato su una matrice che durante la rotazione attraversa la sezione di deumidificazione, dove passa l’aria di processo da deumidificare, e la sezione di rigenerazione dove passa aria calda che serve a rigenerare la matrice igroscopica. Tra la sezione di rigenerazione e quella di deumidifi-cazione è posizionata una sezione di purga nell’attraversamento della quale la matrice si raffredda e depura dopo il processo di rigenerazione.
La rigenerazione può essere con-dotta con aria riscaldata a media-bassa temperatura mediante calore di recupero oppure da fonte rinno-vabile (solare) oppure ad alta tem-peratura utilizzando i prodotti della combustione provenienti da un bru-ciatore a gas. La matrice igrosco-pica è di solito costituita da fogli corrugati di carta, oppure materiale
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I l continuo assottigliamento della fascia di ozono atmosferico che protegge la superficie della Terra dalle radiazioni UV ha portato alla ratificazione di
trattati internazionali per richiedere una graduale sostituzione dei fluidi alogenati. Come diretta con-seguenza [1, 2] i CloroFluoroCarburi (CFC), che sono stati ampiamente utilizzati come fluidi di lavoro nelle macchine per la refrigerazione e il condizio-namento dell’aria, sono stati dichiarati fuori legge dal 1995. Al contempo è stata programmata la gra-duale dismissione degli IdroCloroFluoroCarburi (HCFC), sostituti temporanei dei CFC. Il programma di progressiva riduzione della produzione e della dismissione degli HCFC si sviluppa attraverso le seguenti date: dal 1°gennaio 2004 riduzione della produzione del 35%, dal 1°gennaio 2010 riduzione della produzione del 65%, dal 1°gennaio 2015 ridu-zione della produzione del 90%, dal 1°gennaio 2020 riduzione della produzione del 99,5%, dal
contribuisce all’effetto serra sia in modo diretto che indiretto. Il con-tributo diretto è legato alle perdite occasionali di refrigerante dall’im-pianto o a quelle a fine vita utile. Il refrigerante rilasciato in atmosfera a causa del suo GWP contribuisce all’effetto serra: maggiore è il suo GWP maggiore è questo contributo. Il contributo indiretto è legato al con-sumo di energia elettrica necessa-rio al funzionamento dell’impianto stesso. L’energia elettrica è infatti pro-dotta bruciando combustibile fossile, per cui minore è l’efficienza energe-tica dell’impianto maggiore è que-sto contributo. Il concetto di TEWI è stato sviluppato proprio per tenere in conto entrambi questi contributi [9].
1°gennaio 2040 messa al bando anche nei Paesi in via di sviluppo. Per l’Unione Europea (UE) l’impegno è di ridurre dell’8% le emissioni di gas serra entro il 2012 rispetto ai livelli del 1990. Questo impegno è poi stato ripartito tra gli Stati Membri dell’UE attra-verso un processo negoziale. Per l’Italia l’impegno è di ridurre del 6,5% le emissioni di gas serra entro il 2012 rispetto ai livelli del 1990. Pertanto, tenendo conto sia delle normative che riguardano la distru-zione dell’ozono che di quelle che riguardano l’ef-fetto serra, nel campo della refrigerazione nasce l’esigenza di una nuova classe di refrigeranti alter-nativi che possano rispettare sia i limiti sull’ODP che quelli sul GWP [6]. Il Parlamento Europeo ha stabilito una normativa sugli F-gas che prevede la messa al bando di refrigeranti con GWP mag-giore di 150 nei condizionatori delle auto a par-tire dal 2017 [7,8].
Un impianto a compressione di vapore
La sostituzione dell’R22 con l’R422D: analisi di impatto ambientale in termini di effetto serra
di Ciro Aprea, Gerardo Cardillo, Adriana Greco e Angelo Maiorino *
ΔTg a 40°C pressione di vapore saturo (°C) 0 2,46 4,90
ΔTg a 0°C pressione di vapore saturo (°C) 0 3,56 6,12
dell’R422D sono sempre inferiori rispetto a quelle dell’R22. Mancano però dati sperimentali per veri-ficare tali risultati teorici. È stato poi effettuato un confronto tra i due fluidi sulla base di valori del TEWI ricavati da dati sperimentali per un impianto ad espansione diretta per applicazioni commer-ciali. Le condizioni di prova testate corrispondono ad applicazioni a temperature medio-basse per la conservazione di carne, pesce e prodotti caseari, e a temperature alte per il condizionamento dell’a-ria. A valle della valutazione di impatto ambientale è stata infine effettuata un'analisi di sensibilità al variare dei parametri operativi per valutare i pos-sibili campi di funzionamento in cui il sistema a R422D sia eco-compatibile in termini di contri-buto all’effetto serra.
ANALISI DEL TEWIIl concetto di TEWI è stato introdotto per avere
una valutazione globale dell’effetto del refrigerante in termini di effetto serra; infatti, questo indice è in grado di valutare sia il contributo diretto che quello indiretto in base ai parametri operativi e di funzionamento dell’impianto [17].
Per valutare tale indice Coulbourne e Suen proposero la seguente equazione [18]:TEWI = CO2,dir + CO2,indir [kgCO2]CO2,dir = m · L · Sl · GWP100 [kgCO2]� �(1)CO2,indir = E · Sl · r [kgCO2]
La carica di refrigerante (m) è la quantità di refrigerante introdotta nell’impianto, che dipende dalle dimensioni dell’impianto e dal tipo di refri-gerante. Di solito viene definita carica corretta la quantità di refrigerante che garantisce che il flu-ido arrivi all’evaporatore adeguatamente umido.
Le perdite di carica (L) sono caratteristiche dei gruppi non ermetici e sono legate sia a eventi occasionali che alla quantità che non può essere recuperata a fine vita utile dell’impianto. In base alle normative introdotte dal Protocollo di Kyoto, le restrizioni sugli F-gas prevedono una sostanziale riduzione delle perdite di refrigerante, con parti-colare attenzione a quelle legate alla fine vita utile dell’impianto. Per tutti gli impianti il Parlamento Europeo ha imposto un controllo molto stretto per contenere al minimo le perdite negli impianti (manutenzione controllata, sistemi di rilevazione, recupero di refrigerante etc…). In questo scenario pertanto le perdite a fine vita utile non devono essere considerate e quindi sono legate solo ad eventi occasionali.
La vita utile dell’impianto (Sl) è legata al numero di ore di funzionamento.
Il consumo di energia dell’impianto (E) rappre-senta l’energia elettrica necessaria al suo funziona-mento, che tipicamente si ottiene bruciando del combustibile fossile nella centrale di produzione dell’energia. La quantità di CO2 emessa dipende dal combustibile fossile bruciato. In letteratura sono disponibili valori medi di CO2 rilasciata per kWh di energia elettrica prodotta (r) [19,20], che
sostituzione dell’olio con un olio poliestere, ope-razione non facile e costosa. Inoltre, risultati speri-mentali hanno mostrato che la sostituzione dell’R22 con l'R407C comporta anche uno scadimento delle prestazioni energetiche dell’impianto [13]. Recenti studi hanno portato all’identificazione di altri possibili sostituti quali R422A, R422B, R422C e R422D. Tra questi in particolare l’R422D è un fluido di facile utilizzo, non dannoso per l’ozono, con-cepito per la sostituzione dell’R22 negli impianti ad espansione diretta ad acquae che può essere usato nelle applicazioni residenziali e commerciali in sistemi a medio-bassa temperatura. L'R422D non richiede la sostituzione dell’olio di lubrifica-zione perché è compatibile con l’olio minerale [14]. Inoltre, studi sperimentali hanno mostrato che con la sostituzione diretta di tale fluido si ottengono prestazioni energetiche soddisfa-centi per molte applicazioni, con carichi frigori-feri molto vicini a quelli ottenuti con l’R22 e con temperature del refrigerante in uscita dal com-pressore molto più basse. La Tabella 1 mostra un confronto tra proprietà termofisiche e ambientali dell’R22 con quelle dei suoi due possibili sosti-tuti, l'R407C e l'R422D.
In questo articolo è stato innanzitutto ana-lizzato il problema della sostituzione diretta del-l’R22 con R422D in termini di effetto serra globale. Dalla Tabella 1 si evince che il GWP dell’R422D è più alto di quello dell’R22 [15, 10], quindi anche il contributo diretto all’effetto serra sarà più alto. Bisogna quindi valutare il contributo indiretto. Arora e Sachdev [16] hanno effettuato un'analisi energetica ed economica basata su un modello teorico dei cicli funzionanti a R22 e a R422D. Da tali analisi si è verificato che le prestazioni energetiche
Sostituire l’R22 L’R22 è uno dei refrigeranti più
usati in applicazioni commerciali, domestiche e industriali e quindi la sua sostituzione coinvolge un grandissimo numero di impianti nel mondo. Pertanto il problema della sua sostituzione in impianti pre-esi-stenti è uno dei più sentiti, dato che è molto più conveniente piuttosto che riprogettare l'impianto ex novo. I possibili sostituti devono pertanto essere non solo non dannosi per l’ambiente e sicuri, ma anche com-patibili con l’olio lubrificante, i filtri e le tenute. Per valutare il sostituto più idoneo per l’applicazione ana-lizzata è necessario valutare le pre-stazioni energetiche dell’impianto dopo la sostituzione. Pertanto uno degli obbiettivi primari è quello di identificare un sostituto che possa migliorare le prestazioni energetiche.
Molti gruppi di ricerca hanno inda-gato le prestazioni energetiche degli impianti con sostituti dell’R22 [11, 12]. Tra i sostituti analizzati uno dei più quotati nelle applicazioni commer-ciali e l’R407C, che sebbene presenti proprietà termo fisiche simili all’R22 e sia non tossico, non infiammabile, non nocivo per l’ozono stratosferico, tuttavia è incompatibile con l’olio di lubrificazione minerale e alchil-ben-zenico. Per questo motivo, la sosti-tuzione dell'R22 richiede anche la
How sustainable is tHe R422D?In this article an experimental analysis to evaluate the environmental impact is carried out. The replacement of R22 in existing systems is considered, in terms of global greenhouse effect. The environmental impact is analysed using TEWI. It is carried out an analysis to minimize this impact and to assess under which operating conditions such substitution is eco-friendly.
Sensore Range Incertezza Misuratore di portata massica ad effetto Coriolis 0÷ 2 kg min-1 ± 0,2% RTD 100 4 fili 100 ÷ 500 °C ± 0,15°C
Misuratori di pressione piezoelettrici 1 ÷ 10 bar; 1 ÷ 30 bar
± 0,2% ± 0,5% F.S
Wattmetro 0 ÷ 3 kW ± 0,2% Misuratore di Energia 0 ÷ 1 MWh ± 1 % Bilancia 0 ÷ 100 kg ± 0,2%
Compressore
Condensatore
Evaporatore
Scambiatori di calore
Regolatore di tensione Alimentazione
elettrica
-5 °C
+ -
Alimentazione elettrica
25 °C
PID
P,T
P,T
P,T P,T
P,T
W , E W ,
E
m
Grandezza Valore Note Sl 1 anno Cfr. testo r 0,59 [21] l 10 % [22] mR22 2,50 kg Ricavato dagli Autori mR422D 2,30 kg Ricavato dagli Autori
misura la potenza elettrica assorbita dal compressore, dai ventilatori e da tutti gli altri componenti accessori per il funzionamento dell’impianto. Il consumo di energia dell’impianto è misurato attraverso un misuratore di energia. I segnali provenienti dai sensori sono prelevati da un sistema di acquisizione dati, inviati ad un per-sonal computer ed elaborati.
Procedura sperimentaleL’analisi sperimentale è iniziata
facendo funzionare l’impianto con R22. Successivamente nell’impianto è stato sostituito l’R422D in accordo con la procedura descritta in [14]. La regolazione della valvola di lami-nazione è stata aggiustata in modo da operare con R422D con lo stesso surriscaldamento.
Per entrambi i refrigeranti la carica di refrigerante adeguata è
valore voluto, prima che questa investa i fasci tuberi dello scambiatore, in modo da simulare diverse condizioni termiche ambientali. Per fis-sare la temperatura dell’aria è possibile variare il carico elettrico assorbito dalle resistenze attra-verso un controllore di tipo PID.
Il carico frigorifero nella cella è stato simu-lato attraverso scambiatori di calore alimentati da resistenze elettriche collegate a un regolatore di tensione. Per mantenere la temperatura dell’a-ria costante nella cella è stato creato un sistema di controllo che funziona in base a cicli di accen-sione/spegnimento del compressore e del venti-latore che muove l’aria sugli scambiatori di calore.
In Tabella 3 sono riportate tutte le caratteri-stiche dei sensori utilizzati nell’impianto e rap-presentati in Figura 1. Le termoresistenze sono posizionate sulle tubazioni su uno strato di mate-riale ad alta conducibilità (ossido di alluminio e silicone) che favorisce il contatto termico tra il sen-sore e la tubazione. Tutte le tubazioni dell’impianto sono isolate con un tubo flessibile di materiale isolante dello spessore di 25 mm. Un wattmetro
variano per ogni nazione del mondo e rappre-sentano quindi valori medi rappresentativi della produzione di energia elettrica. Le nazioni che fanno un maggior uso di energie rinnovabili sono caratterizzate da un valore minore di r. Per l’Ita-lia il valore di r medio è pari a 0,59 kg CO2/kWhe.
Il GWP rappresenta l’effetto serra diretto del refrigerante rilasciato in atmosfera, che dipende dalle emissioni, dall’intervallo di vita in atmosfera e dalle proprietà di assorbimento del refrigerante nell’infrarosso. GWP100 è basato su un intervallo di tempo di 100 anni ed è riferito attribuendo un valore unitario alla CO2. Per stabilire l’incertezza del TEWI si deve applicare la teoria della propaga-zione dell’errore all’equazione (1) che lo definisce. Sand e altri [17] suggerirono di attribuire un’incer-tezza minima del 20% su valori dei GWP assegnati ai refrigeranti dal Gruppo di esperti intergoverna-tivi sui cambiamenti del clima (Intergovermental Panel on Climate Change IPCC). Combinando il valore dell'incertezza del GWP con quello rela-tivo alle misure effettuate è stata stimata un’in-certezza del TEWI pari al 10%.
ANALISI SPERIMENTALEIl TEWI viene definito dall’equazione (1). In
questa equazione le grandezze misurate sono la carica di refrigerante e l’energia consumata; gli altri valori presenti nell’equazioni sono stati deri-vati da dati disponibili in letteratura. In Tabella 2 sono riportati i valori utilizzati per l’analisi.
Impianto sperimentaleUno schema dell’impianto sperimentale è
mostrato in Figura 1. Esso è composto da un com-pressore reciproco semi-ermetico, un conden-satore ad aria seguito da un ricevitore di liquido, una valvola termostatica per R22, un evapora-tore ad aria messo in una cella che simula l’am-biente da refrigerare. Il compressore, in base alle indicazioni del costruttore, può lavorare con R22 usando per la lubrificazione l’olio minerale. Con una temperatura di evaporazione variabile tra -20 e 10°C e una temperatura di condensazione pari a 35°C, alla frequenza di 50 Hz, il carico frigorifero è variabile tra 1,4 e 4,4 kW.
Il condensatore è provvisto di un canale di imbocco per l’aria all’interno del quale sono col-locate delle resistenze elettriche il cui scopo è quello di innalzare la temperatura dell’aria a un
Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre Ora [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C] [°C]
Nelle prove in condizione di regime stazio-nario l’efficienza energetica dell’impianto, COP, è valutato come:
m. (hout,EV – hin,EV)COP = —————————� �(4) w. el
L’incertezza sul COP è stata valutata con il metodo di Moffat [23] ed è pari a + 2,5%.
È stato valutato anche il rendimento di seconda legge dell’impianto come:
COP COPε = ————— = —————� �(5) COPMCI Tex – Tcold
Tcold
Analisi di sensibilità per trovare la strategia di sostituzione ottimale
Dopo aver valutato il TEWI per entrambi i flu-idi frigorigeni ci si è posti il problema di ridurre il TEWI dell’R422D. A tal fine è stata effettuata una analisi dei diversi scenari in modo da trovare la giusta strategia di sostituzione.
Nell’equazione (1) sono stati individuati due parametri: le perdite di refrigerante annue (che modificano il contributo diretto) e il risparmio di energia (che modifica il contributo indiretto).
In una prima analisi di sensibilità sono state fatte variare le perdite di refrigerante annuali (nel range 5 – 10%) a parità di tutti gli altri parametri e si è valutato il ΔTEWI definito come:
In una seconda analisi di sensibilità è stato fatto variare il consumo annuale di energia (nel
la temperatura dell’aria nel canale è stata fissata ad un valore di riferimento pari a 21°C (valore medio dei dati riportati in Tabella 4). Normalmente il tempo di andata a regime dell’impianto è pari a un'ora. L’impianto si considera a regime quando le deviazioni delle variabili controllate sono infe-riori a 0,5°C per le temperature e 15 kPa per le pressioni. Raggiunte le condizioni di regime si procede all’acquisizione dati con un frequenza di 0,5 Hz per 60 secondi. Per ogni canale i 120 valori letti vengono mediati. Ogni 180 s, ciascun valore medio nei 60 s seguenti viene confrontato con il valore medio precedente; se si constata che i valori medi delle temperature e delle pressioni si trovano nel range di deviazione riportato prima, allora la prova si considera in regime stazionario.
Elaborazione dei dati sperimentaliPer elaborare il gran numero di dati ottenuti è
stato adoperato il software FrigoCheck v. 1.0, ela-borato dagli Autori, in grado di valutare in tempo reale il coefficiente di prestazione del ciclo, l’en-talpia e l’entropia in ogni punto monitorato e di rappresentare il ciclo su un piano p-h.
Dato che sono stati misurati i consumi di ener-gia per ogni giorno del mese di un anno (Ed,i), è possibile calcolare i consumi mensili come:Em,i = Ed,i · NDi� �(2)dove il pedice i si riferisce al generico mese e ND è il numero di giorni del mese considerato.
In questo modo è possibile ottenere il con-sumo annuale sommando i consumi mensili: E = ∑
im,i� �(3)
L’incertezza relativa al consumo annuale è pari a ± 1%.
stata determinata seguendo la stessa procedura, in modo da garantire che il fluido refrigerante arrivasse all’e-vaporatore adeguatamente umido. La temperatura dell’aria al conden-satore è stata fissata a 24°C, mentre la temperatura dell’aria all’interno della camera climatica è stata fis-sata a -5°C con un carico frigorifero di 1000 W. L’impianto è stato prima svuotato con una pompa del vuoto e successivamente sono stati intro-dotti 0,40 kg di refrigerante a circu-ito fermo, in modo da preservare il motore elettrico del compressore dal surriscaldamento. Successivamente l’impianto è stato messo in funzione. Durante il funzionamento è stato monitorato il valore del surriscalda-mento (differenza tra la temperatura di fine evaporazione e la tempera-tura all’ingresso del compressore). È stato progressivamente introdotto refrigerante nella quantità di 0,10 kg alla volta finché il surriscaldamento non ha raggiunto valori di 7-10°C. Le cariche di refrigerante per i due fluidi così determinate sono ripor-tate in Tabella 2.
A questo punto si è proceduto a valutare il consumo di energia dell’impianto con riferimento a un anno di funzionamento. L’impianto è stato testato in corrispondenza di quattro diverse temperature della cella pari a -5, 0, 5, 10°C.
Per quanto riguarda l’aria esterna ci si è riferiti ai valori riportati in Tabella 4, che rappresentano i valori tipici di temperatura annuali della città di Milano. Dato che la Tabella for-nisce le variazioni di temperatura giornaliera per ogni mese dell’anno, sono state effettuate prove speri-mentali della durata di 24 ore. I dati della Tabella 4 sono stati usati come database per il controllore PID che modula l’alimentazione delle resi-stenze che regalano la temperatura dell’aria nel canale in ingresso al con-densatore. Per ogni esperimento è stato valutato il consumo di energia giornaliero dell’impianto.
Per valutare le prestazioni ener-getiche dell’impianto sono neces-sarie condizioni di funzionamento in regime stazionario. A tal fine è stato testato il funzionamento dell’impianto alle quattro tempe-rature considerate. In queste prove il controllore PID è stato spento e
Tabella 4 – Variazioni della temperatura esterna dell’aria a Milano
#2250
2240
1504
945
607
2092
1334
798
471
0
500
1000
1500
2000
2500
-5°C 0°C 5°C 10°CTemperatura dell'aria nella cella (°C)
Cons
umi a
nnui
(kW
h) R422D R22
Consumo di energia mensile (Em,i) -5 °C 0 °C +5 °C 10 °C R22 R422D R22 R422D R22 R422D R22 R422D (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh)
Gennaio 150295 157473 94568 105144 55809 64994 32220 41354 Febbraio 140481 147833 88637 98814 52451 61272 30406 39060 Marzo 168338 178940 106893 119904 63650 74888 37250 47951 Aprile 171040 182945 109037 122777 65177 77024 38368 49452 Maggio 188323 203066 120670 136553 72494 86164 43002 55517 Giugno 190455 206521 122471 139068 73833 88105 44029 56907 Luglio 199505 216713 128433 145995 77511 92610 46299 59862 Agosto 200298 217685 128984 146668 77868 93070 46534 60173 Settembre 187370 202755 120329 136463 72449 86327 43119 55708 Ottobre 181794 195150 116157 131084 69589 82448 41105 53019 Novembre 160377 170141 101711 113953 60490 71070 35335 45467 Dicembre 153268 160987 96591 107557 57091 66604 33037 42425
Consumo di energia giornaliero (Ed,i) -5 °C 0 °C +5 °C 10 °C R22 R422D R22 R422D R22 R422D R22 R422D (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh) (Wh)
Gennaio 4848 5080 3051 3392 1800 2097 1039 1334 Febbraio 5017 5280 3166 3529 1873 2188 1086 1395 Marzo 5430 5772 3448 3868 2053 2416 1202 1547 Aprile 5701 6098 3635 4093 2173 2567 1279 1648 Maggio 6075 6551 3893 4405 2339 2779 1387 1791 Giugno 6348 6884 4082 4636 2461 2937 1468 1897 Luglio 6436 6991 4143 4710 2500 2987 1494 1931 Agosto 6461 7022 4161 4731 2512 3002 1501 1941 Settembre 6246 6759 4011 4549 2415 2878 1437 1857 Ottobre 5864 6295 3747 4229 2245 2660 1326 1710 Novembre 5346 5671 3390 3798 2016 2369 1178 1516 Dicembre 4944 5193 3116 3470 1842 2149 1066 1369
pressione di condensazione e quindi il lavoro di compressione. In questo modo è anche possibile realizzare un ulteriore sottoraffreddamento del fluido in uscita dal condensa-tore, che comporta un aumento del
al condensatore aumenta anche il rapporto di compressione e quindi il lavoro del compressore.
Pertanto, volendo migliorare l’efficienza ener-getica di un impianto aR422D deve essere aumen-tata l’area di scambio del condensatore rispetto ad un impianto a R22, in modo da diminuire la
range 0-100%) a parità di tutti gli altri parame-tri e si è anche in questo caso valutato il ΔTEWI.
In una terza analisi di sensibilità sono stati fatti variare tutti e due i parametri.
RISULTATI SPERIMENTALIIn una prima fase delle sperimentazione è stata
valutata la carica sia per l’R22 che per l’R422D. Come riportato in Tabella 2, la carica di R22 è maggiore di 0,20 kg rispetto a quella di R422D, il che corrisponde ad una riduzione della carica dell’impianto pari all’8%.
È stato poi valutato il consumo di energia gior-naliero (Ed,i) per ogni condizione di test. I risultati per i due fluidi in corrispondenza delle diverse temperature della cella sono riportati in Tabella 5. Tali risultati sono stati utilizzati per valutare i consumi mensili (riportati in Tabella 6) e quindi i consumi annuali riportati in Figura 2. Dalla figura appare chiaro che i consumi annuali dell’R422D sono maggiori rispetto a quelli dell’R22 (da un minimo del 7,1 a un massimo del 28,9%). Inoltre, per entrambi i fluidi i consumi diminuiscono all’au-mentare della temperatura della cella. Questo si può facilmente spiegare considerando la diminu-zione della differenza di temperatura tra ambiente esterno e cella frigorifera.
In Figura 3 è stato riportato il TEWI per entrambi i fluidi al variare delle temperatura della cella. Come ci si aspettava, il TEWI dell’R422D è sempre supe-riore rispetto a quello dell’R22, quindi utilizzare l’R422D comporta un maggior impatto ambien-tale in termini di effetto serra globale.
Nella figura 4 è mostrata l’influenza del contri-buto diretto e indiretto al TEWI per entrambi i fluidi.
Dato che l’R422D ha un GWP superiore del 50% rispetto a quello dell’R22, anche se il suo uso comporta una diminuzione della carica dell’8%, il suo contributo diretto è comunque superiore del 42%. L’effetto indiretto dell’R422D è sempre maggiore rispetto a quello dell’R22; in particolare la differenza cresce all’aumentare della tempera-tura della cella, passando dal 7,1 al 28,9%.
In Figura 5 sono stati riportati il COP e il ren-dimento ε in funzione della temperatura della cella. Il COP di entrambi i fluidi aumenta all’au-mentare della temperatura della cella. La figura mostra inoltre che sia il COP che ε dell’R22 sono sempre superiori rispetto a quelli dell’R422D. La differenza tra i COP dei due fluidi è mediamente del 20% e aumenta con la temperatura della cella.
Per spiegare questi andamenti, in figura 6 sono riportate le pressioni all’evaporatore e al conden-satore per i due fluidi in funzione della tempera-tura della cella. Si nota chiaramente che mentre la pressione di evaporazione è simile, quella al con-densatore è maggiore per l’R422D che per l’R22. Pertanto quando l’R422D è usato come refrigerante nell’impianto l’area di scambio del condensatore è insufficiente. Inoltre, aumentando la pressione
Figura 2 – Consumi energetici annui in funzione della temperatura dell’aria nella cella
Tabella 5 – Consumo di energia giornaliero
Tabella 6 – Consumo di energia mensile
#22 51
1,782,04
2,292,56
2,42
2,76
3,18
3,59
17,3% 15,7%13,2% 9,9%
23,5%21,2%
18,3%13,9%
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
-5°C 0 °C 5 °C 10°C
Temperatura dell'aria nella cella (°C)
COP
0,0%
25,0%
50,0%
75,0%
100,0%
εCOP R422D COP R22
εR422D εR22
12,7%
18,3%
28,9%
42,0%
7,1%
16,0%
23,0%
29,5%
36,8%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
-5°C 0 °C 5 °C 10°C
Temperatura dell'aria nella cella (°C)
Δ (R
422d
vs
R22)
Contributo DirettoContributo indirettoTEWI
1925
1491
1161
961
1659
1212
896
703
0
500
1000
1500
2000
2500
-5°C 0°C 5°C 10°CTemperatura dell'aria nella cella (°C)
TEW
I (kg
CO2
) R422D R22
1,2611,45
1,6 1,681,43
1,681,8 1,81
0,250,36
0,450,51
0,260,38 0,41
0,5
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
-5° 0 °C 5 °C 10 °C
Temperatura dell'aria nella cella (°C)
Pres
sion
e (M
Pa)
p_cond R22p_cond R422D
p_ev R22p_ev R422D
temperatura dell’aria esterna. Il suddetto lavoro indica una riduzione del consumo di energia dell’8% per gli impianti posti nelle zone mediterranee, del 15% per gli impianti nel Nord-Europa.
A questo punto si è effettuata l’analisi di sen-sibilità in modo da individuare gli scenari in cui la sostituzione dell’R22 con l’R422D sia eco-com-patibile in termini di effetto serra.
In Figura 7 è stato riportato il ΔTEWI in fun-zione delle perdite di refrigerante annue a parità di tutti gli altri parametri operativi. In Figura 8 invece è stato riportano il ΔTEWI in funzione del risparmio energetico annuo. In entrambe le figure si sono identificati tre scenari:• Scenario A: in tale dominio i parametri operativi
sono tali per cui l’impatto ambientale dell’R422D in termini di effetto serra è sempre maggiore rispetto a quello che si ha con l'R22. In questo scenario la sostituzione è sfavorevole.
• Scenario B: in tale dominio i parametri operativi
• sostituire il condensatore con uno con mag-giore area di scambio.
È evidente che la prima soluzione è preferi-bile in quanto più semplice ed economica, ma comporta un maggior assorbimento di energia elettrica per il funzionamento del ventilatore e quindi può avere un’influenza negativa sul COP. In base ai risultati teorici riportati in [16] è possi-bile aspettarsi un incremento del COP del 15% per una riduzione della pressione di condensa-zione di 1,5 bar.
Utilizzando come fluido frigorigeno l’R422D è anche possibile aumentare le prestazioni dell’im-pianto installando una valvola di espansione elet-trica invece di quella termostatica. Come mostrato nel lavoro di Lazzarin e Noro [24], per ogni fluido refrigerante una valvola elettronica consente di ottenere una pressione di condensazione inferiore negli impianti con un condensatore ad aria grazie alla sua capacità di monitorare le variazioni della
calore latente di evaporazione. In questo modo è possibile far fun-zionare l’impianto con una minore portata massica di fluido, avendo come risultato una riduzione della potenza assorbita dal compressore e quindi realizzando un aumento del COP. Per aumentare l’area di scambio del condensatore possono essere considerati due metodi:• se il ventilatore che muove l’aria
nel canale che porta al condensa-tore funziona a velocità variabile, è possibile selezionare la velo-cità più alta. Se invece è a velo-cità costante è possibile sostituirlo con un altro caratterizzato da una maggiore portata volumetrica. In questo modo si evita di sostituire il condensatore;
Figura 5 – COP ed ε in funzione della temperatura dell’aria nella cella
Figura 4 – Differenza percentuale del contributo diretto, indiretto e del TEWI in funzione della temperatura dell’aria nella cella
Figura 3 – TEWI in funzione della temperatura dell’aria nella cella
Figura 6 – Pressione al condensatore e all’evaporatore in funzione della temperatura dell’aria nella cella
#2252
La Figura 7 mostra che per per-dite di refrigerante annue inferiori al 5,7% il TEWI dell’R422D diventa inferiore a quello dell’R22. Il domi-nio che rappresenta lo scenario B è molto ristretto. Considerando che perdite pari al 5% rappresentano
effetto serra diventa minore rispetto a quello con l’R22. In questo scenario la sostituzione è eco-compatibile.
Sui diagrammi sono inoltre riportate delle linee tratteggiate la cui intersezione rappresenta il punto in cui i TEWI dei due fluidi sono uguali in tutte le condizioni di prova.
sono tali che in almeno una condizione di prova l’impatto ambientale dell’R422D in termini di effetto serra diventa minore rispetto all’R22. Questo scenario rappresenta una zona di transizione.
• Scenario C: in tale dominio i parametri opera-tivi sono tali che in tutte le condizioni di prova l’impatto ambientale dell’R422D in termini di
Figura 9 – Carte operative per diversi scenari di sostituzione a temperature della cella pari a: a)-5°C, b) 0°C, c) 5°C, d) 10°C
Figura 8 - ΔTEWI in funzione del risparmio energetico annuo con perdite di refrigerante annue pari al 10%
Figura 7 - ΔTEWI in funzione delle perdite di refrigerante annue
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operativi la sostituzione dell’R22 con R422D sia eco-compatibile. A tal fine sono stati scelti come parametri operativi le perdite di refrigerante e il consumo di energia dell’impianto. È stata condotta un’analisi per identificare uno scenario di sostitu-zione eco-compatibile sia variando un parame-tro per volta che tutti e due simultaneamente.
In base alle simulazioni effettuate si possono trarre le seguenti conclusioni:• Dall’analisi dei consumi energetici si è verificato
che per ogni condizione di prova la sostituzione comporta un maggior consumo energetico fino ad un massimo del 28,9% realizzando quindi un maggior contributo indiretto all’effetto serra.
• Dato che l’R422D ha un GWP superiore del 50% rispetto a quello dell’R22, anche se il suo uso
CONCLUSIONIÈ stato realizzato un impianto sperimentale
per studiare l’impatto ambientale della sostitu-zione dell’R22 con R422D in termini di effetto serra.
L’analisi sperimentale è consistita in due parti:• valutazione dell’energia consumata dall’impianto
per valutare il TEWI (temperatura dell’aria esterna variabile scegliendo condizioni ambientali rela-tive alla città di Milano);
• analisi delle prestazioni dell’impianto in regime stazionario (temperatura dell’aria esterna costante).
In entrambi i casi la temperatura delle cella frigorifera è stata fatta variare simulando le con-dizioni corrispondenti a: -5, 0, 5, 10°C.
Successivamente si è proceduto a un’analisi di sensibilità per vedere in quale range di parametri
il limite tecnologico al di sotto del quale non è possibile scendere per compressori non ermetici, si vede che lo scenario C si presenta solo in un range ristrettissimo di perdite che va dal 5 al 5,4%. In tale campo il ΔTEWI varia tra -6,0 e - 2,0%. Lo scenario C è pertanto tecnicamente realiz-zabile ma richiederebbe un incre-mento dei costi di manutenzione per un accurato controllo delle perdite dell’impianto, come indicato in [7,8].
Nella Figura 8 si vede che lo scenario B comprende un inter-vallo abbastanza ampio che inizia in corrispondenza di un risparmio energetico pari a circa il 20% e che finisce a circa il 70%. Questo sce-nario non è plausibile perché un risparmio energetico del 70% impli-cherebbe un miglioramento dell’ef-ficienza energetica pari al 30%. In effetti si potrebbe realisticamente pensare di migliorare l’efficienza energetica al massimo di un 20%, agendo sia sull’area di scambio del condensatore che operando con una valvola di regolazione elettronica.
Sebbene la riduzione delle perdite o l'incremento del risparmio energe-tico permettano una sostanziale ridu-zione del TEWI, ciascuna delle due soluzioni, adottata singolarmente, potrebbe comportare un incre-mento dei costi da sostenere nella fase di conversione dell'impianto da R22 a R422D. Cosa diversa potrebbe avvenire se si ragionasse in termini di sovrapposizione degli effetti.
A tal proposito si è sviluppato un altro scenario in cui sono stati cambiati entrambi i parametri. In Figura 9 sono state riportate 4 dif-ferenti carte, ognuna riferita ad una differente temperatura dell’aria nella cella. In ogni carta è rappresentata una linea nera che identifica il pas-saggio dallo scenario C allo scena-rio A. In questo caso ogni scenario è identificato da un’area. Pertanto è possibile scegliere una coppia di parametri per identificare le perdite di refrigerante e il risparmio energe-tico in modo da ricadere nell’area che identifica lo scenario C, ossia quello di una sostituzione eco-com-patibile. In tal modo combinando gli effetti della riduzione delle perdite e del risparmio energetico è pos-sibile risparmiare sui costi per ren-dere la sostituzione eco-compatibile.
#2254
ridurre il consumo di energia è pertanto possibile o aumentare l’area di scambio del condensatore o sostituire la valvola termostatica con una elettronica. Adottando entrambe le soluzioni è possibile ridurre i consumi di energia di circa un 20%.
• Un’analisi di sensibilità ha mostrato che è possibile comunque ottenere campi di variazione dei parametri operativi in cui la sostituzione sia eco-compatibile. In par-ticolare, per ridurre i costi legati alle modifiche è preferibile combinare gli effetti della riduzione delle perdite e del risparmio energetico.� n
* Ciro Aprea, Gerardo Cardillo e Angelo Maiorino, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università di Salerno, Via Ponte Don Melillo 1, 84084 Fisciano (SA)
Adriana Greco, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università di Napoli Federico II, Piazzale Tecchio 80, 80125 Napoli
comporta una diminuzione della carica dell’8%, il suo contributo diretto è comunque superiore del 42%. Da cui deriva un TEWI relativo all’R422D supe-riore rispetto all’R22 di oltre il 36,8%.
• Dall’analisi delle prestazioni in regime stazionario si evince che quando l’impianto lavora con l’R422D è meno efficiente. La differenza tra i due COP è pari a circa il 20% ma cresce all’aumentare della tempe-ratura della cella.
• L’R422D ha una pressione di condensazione mag-giore rispetto all’R22 per cui l’area di scambio del condensatore è insufficiente, la qual cosa peggiora l’efficienza energetica del ciclo.
• Per aumentare le prestazioni del ciclo e quindi per
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simboliCOP coefficiente of prestazione (-)CO2,dir contributo diretto alle emissioni di CO2 (kg CO2)CO2,indir contributo indiretto alle emissioni di CO2 (kg CO2)E consumo di energia (kWh)GWP Global Warming Impact (kg CO2 kg-1refrigerant)h entalpia (kJ kg-1)l perdite di refrigerante annue (% anno-1)m carica di refrigerante (kg)m. portata massica di fluido (kg s-1)ND numero di giorni (-)ODP Ozone Depletion Potential (-)P pressione (Pa)r emissioni medie (kgCO2 kWh-1)T temperatura (K, °C)TEWI Total Equivalent Warming Impact (kgCO2)w. potenza (W)Lettere GrecheΔ differenzaε efficienzaPedici100 tempo di integrazione pari a 100 anni bp bubble pointc criticacold aria nella cellaD giornalierael elettricaEV evaporatoreg glidehot aria esternai i-thin inputm mensileMCI macchina di Carnot inversaout outputsat saturazione
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L a diffusione delle pompe di calore come unici generatori negli impianti di riscaldamento è avvenuta principalmente in edifici nuovi,
molto isolati, quindi con carichi unitari limitati. Ciò ha permesso di utilizzare terminali a bassa tem-peratura come ventilconvettori e sistemi radianti. Tuttavia, se si vuole espandere l’utilizzo di questa tipologia di generatori e sfruttare al massimo la loro efficienza energetica per raggiungere gli obiettivi del 20 - 20 – 20, è assolutamente necessario lavo-rare anche con i radiatori, che sono i terminali più usati in passato negli impianti di riscaldamento.
Edifici nuovi e da ristrutturareIn Italia gli edifici da ristrutturare sono decine
Temperature di alimentazione dei terminali
A seconda della finitura del pavi-mento e della presenza di arredi, un sistema radiante a pavimento richiede alla massima potenza una temperatura d’immissione dell’ac-qua compresa tra i 35°C e i 40°C. Un impianto a radiatori costruito negli anni ’70 è stato progettato con una temperatura d’immissione superiore a 70°C. La domanda che ci si deve porre è di quanto si possa abbas-sare la temperatura di alimentazione
di milioni e, la maggior parte di questi, fa parte del residenziale. La sfida energetica del futuro si giocherà perciò sulla ristrutturazione degli edifici esistenti e verrà vinta da chi riuscirà a proporre tec-nologie impiantistiche in grado di essere installate con interventi minimi. L’obiettivo sarà quindi quello di riuscire a modificare l’impianto senza necessaria-mente costringere chi occupa l’appartamento ad abbandonarlo per un periodo prolungato. Di sicuro, l’inserimento di sistemi radianti al posto dei radia-tori implica dei lavori pesanti che richiedono di libe-rare l’appartamento per un periodo molto lungo. Pertanto, se si vuole diffondere davvero la tecno-logia delle pompe di calore, bisogna che queste siano progettate per lavorare anche con radiatori.
La diffusione delle pompe di calore negli impianti di riscaldamento è appena cominciata, ma potrà avere successo se i prodotti proposti dai costruttori saranno in grado di adattarsi anche agli impianti tradizionali a radiatori
di Michele Albieri, Pio Faldelli, Attilio Masoch e Silvia Morassutti *
Pompe di calore modulari: prestazioni energetiche
Sistemi modulari
#22 57
sua posizione geografica e da tutti gli altri fattori che condizionano le prestazioni energetiche di un’abitazione.
Tuttavia si possono dare dei valori di massima: ad esempio, per un appartamento di 100 m2 svi-luppato su un angolo di un edificio, con 20 m2 di finestre e 40 m2 di muro esposto, cambiando gli infissi e portando la loro trasmittanza da 5 a 2 Wm-2K-1, riducendo con un cappotto esterno la trasmittanza delle murature da 1 a 0,6 Wm-2K-1, si ottiene una riduzione della potenza richiesta (a -5°C dell’aria esterna) pari al 42% che aumenta fino al 57% nel caso di un inserimento di un sistema di ventilazione maccanica controllata (VMC) con un recuperatore dal rendimento del 60%. La tempe-ratura di alimentazione dell’impianto a radiatori scende rispettivamente a 55°C senza VMC e 48°C con la VMC, senza toccare la superficie dei radia-tori. Sia con un sistema radiante a pavimento, sia con l’impianto a radiatori, la temperatura dell’ac-qua di immissione nei terminali può scendere al ridursi del carico termico, quindi al variare della temperatura dell’aria esterna (Figura 1).
La ricerca dell’affidabilità e dell’efficienza energetica
Se la pompa di calore è l’unico generatore a servizio dell’impianto e della produzione di acqua calda sanitaria, è necessario che la sua affidabi-lità sia totale. Per questo motivo, molti proget-tisti tendono a scegliere modelli con più circuiti
dei radiatori, mantenendo inalterate le loro dimensioni, per utilizzare i terminali esistenti o cambiarli con
nuovi, senza, però, aumentare la loro grandezza. La risposta, ovviamente, non è univoca perché dipende dalla conformazione dell’edificio, dalla
Modular heat puMps: energy perforMancesThe heat pump is often used as a single generator in heating systems, without coupling with an emergency boi-ler. The reliability becomes a crucial requirement to achieve without limiting energy efficiency. The best solution is represented by modular systems that can maximize the seasonal energy indices, both in summer than in win-ter, providing the same reliability of a system with multiple generators.
Keywords: heat pumps, energy efficiency, renewable energies
Figura 2 – PRESTAZIONI INVERNALI A PIENO CARICO DI UNA POMPA DI CALORE CON COMPRESSORI SCROLL. Andamento delle prestazioni invernali a pieno carico di una pompa di calore idronica ad aria al variare delle temperature delle sorgenti termiche, ovvero al variare della temperatura dell’aria esterna e della temperatura dell’acqua prodotta. Le curve sono quelle di una pompa di calore modulare da 34 kW con refrigerante R410A, ma con andamenti analoghi si trovano in tutte le macchine dotate di compressori scroll. La temperatura dell’acqua prodotta influisce molto sul COP, ma è quasi indifferente per la potenza resa. Questa è una caratteristica tipica dei compressori scroll: il loro rendimento si abbassa all’aumentare del rapporto di compressione, quindi all’aumentare della differenza tra temperatura dell’acqua prodotta e temperatura dell’aria esterna. Tuttavia, nel funzionamento invernale il lavoro del compressore contribuisce all’effetto utile della pompa di calore: tanto più peggiora il rendimento, tanto più aumenta il lavoro del compressore e il risultato finale è una sostanziale indifferenza della potenza resa al variare della temperatura di produzione dell’acqua. Dal punto di vista del dimensionamento della macchina è un aspetto vantaggioso, perché la potenza della pompa di calore è sostanzialmente garantita anche alle temperatura di produzione richieste dall’acqua calda sanitaria e, negli impianti a radiatori, alle più bassa temperatura dell’aria esterna. D’altra parte, il peggioramento del COP richiede una corretta gestione della temperatura di produzione al variare del carico e della temperatura dell’aria esterna, in modo da non penalizzare troppo l’efficienza stagionale.
prestazione delle poMpe di calore al variare delle teMperature delle sorgenti terMiche
Figura 1 – Andamento della temperatura di produzione dell’acqua di alimentazione di impianti a pavimento radiante e a radiatori, in funzione della temperatura dell’aria esterna
#2258
frigoriferi, per fare in modo che ne funzioni sem-pre almeno uno. Tuttavia, quest’impostazione si scontra da un lato con l’efficienza energetica, che è sempre bassa se il singolo circuito frigorifero non è parzializzabile, dall’altro con la presenza di un singolo quadro elettrico e di un singolo micropro-cessore: in particolare la rottura di quest’ultimo blocca completamente il funzionamento dell’in-tera pompa di calore. Il miglioramento dell’effi-cienza energetica passa necessariamente anche per una corretta impostazione della tempera-tura dell’acqua prodotta, specialmente nel caso di impianti con radiatori. Ricordiamo, infatti, che il COP di una pompa di calore è fortemente influen-zato da questo fattore (Figura 4). La regolazione, però, non può essere di tipo climatico, perché la potenza richiesta dall’edificio è sempre sfasata rispetto alla temperatura dell’aria esterna, tanto più quanto maggiore è la massa dell’edificio. È allora necessario legare la variazione di tempera-tura non tanto alla temperatura dell’aria esterna, quanto piuttosto alla potenza richiesta istanta-neamente dall’edificio, utilizzando dei software evoluti di tipo predittivo (AFP) che consentono al gruppo frigo di adattarsi al reale carico dell’e-dificio (Albieri e altri, 2007).
Figura 4 – MIGLIORAMENTO DEL COP DELLA POMPA DI CALORE NEL CASO LA TEMPERATURA DI PRODUZIONE SEGUA LE CURVE DI FIGURA 1, ANZICHÉ RIMANERE COSTANTE. Nel caso di impianti a radiatori è assolutamente fondamentale variare la temperatura di produzione, se si vuole ottenere un reale risparmio energetico
obblighi di leggeLa legislazione sui contributi all’utilizzo delle pompe di calore impone che que-ste siano gli unici generatori presenti sull’impianto. Infatti, sia lo sgravio fiscale del 55%, sia il nuovo DL del 28 dicembre 2012 sul conto energia termico intito-lato “Incentivazione della produzione di energia termica da fonti rinnovabili ed interventi di efficienza energetica di piccole dimensioni” parlano chiara-mente di sostituzione del generatore esistente.Nelle sue regole applicative, pubblicate nel marzo 2013, il GSE ribadisce questo concetto, come riportato testualmente qui di seguito: “Si precisa, inoltre, che il termine sostituzione è riferito al generatori di calore, come riportato nelle definizioni in allegato uno, ed è da intendersi come la rimozione di un vecchio generatore all’installazione di uno nuovo di potenza termica non superiore di più del 10% della potenza del generatore sostituito, destinato ad erogare energia termica alle medesime utenze”. Questa impostazione ha una sua logica solamente nel caso di pompe di calore aria-aria: la volontà del legislatore è evi-dentemente quella di impedire che un utente compri un climatizzatore estivo (ormai tutti reversibili) e lo spacci per pompa di calore, solo per ottenere le sov-venzioni. Nel caso di modelli idronici, invece, l’impostazione è in contrasto con i dettami della UNI 11300 parte IV e porta a un surdimensionamento della pompa di calore, che deve essere scelta nelle condizioni più critiche, quelle di progetto.Il surdimensionamento della pompa di calore si ripercuote anche nel funzio-namento estivo. È sempre molto difficile generalizzare il consumo in raffre-scamento delle abitazioni, perché l’utilizzo dell’impianto non dipende solo da come è costruito l’edificio, dalla sua posizione geografica e dalla sua esposizione, ma anche dalle abitudini degli occupanti: c’è chi ama l’aria condizionata e chi invece non la sopporta. Mentre in inverno l’utilizzo è abbastanza uniforme, in estate varia molto. Inoltre, in estate la massima richiesta di potenza si ha nelle ore pomeridiane, quando la più parte degli occupanti dovrebbe essere altrove, non in casa, ma al lavoro. Di certo, in estate una pompa di calore tende a lavo-rare parzializzata ancora di più che in inverno.
Figura 3 – POTENZA RICHIESTA DALL’EDIFICIO, POTENZA RESA DALLA POMPA DI CALORE E IL LORO RAPPORTO, IN FUNZIONE DELLA TEMPERATURA DELL’ARIA ESTERNA. La figura mostra, al variare dell’aria esterna, l’andamento della potenza richiesta dall’edificio, della potenza resa dalla pompa di calore e il rapporto tra queste due grandezze. Si può notare come il rapporto tra la potenza richiesta dall’edificio e la potenza resa dalla pompa di calore (ovvero il rapporto di parzializzazione) scenda molto rapidamente: con aria esterna a 5°C il valore è già inferiore al 50%. Peraltro, la curva della potenza richiesta dell’edificio si è ipotizzata lineare, cosa abbastanza vera nel funzionamento notturno: in quello diurno la presenza dei carichi endogeni e di irraggiamento solare fa abbassare ulteriormente la potenza richiesta e il rapporto tra questa e la potenza resa dalla pompa di calore. Di conseguenza, una pompa di calore, scelta per soddisfare la potenza di progetto, lavora per gran parte del suo tempo parzializzata oltre il 50%.
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avviamenti, o l’intervento della parzializzazione, raggiunge il valore massimo in corrispondenza del 50% del carico e diminuisce con l’aumentare del contenuto d’acqua dell’impianto.
Il rendimento in parzializzazione dipende sola-mente dal numero di avviamenti e fermate rispetto al tempo effettivo di funzionamento, quindi dall’i-nerzia termica del circuito idraulico. Ogni avvia-mento comporta un tempo transitorio di messa a regime a rendimento molto basso variabile da 10 a 20 secondi, a seconda che il circuito frigorifero sia o no dotato di valvola termostatica elettronica. Più basso è il contenuto d’acqua dell’impianto, più influisce negativamente il transitorio. La figura 5 evidenzia la riduzione del COP all’abbassarsi del contenuto d’acqua (CA), che colpisce anche le pompe di calore con più compressori per circuito. Infatti, l’attivazione o la disattivazione di un singolo compressore genera in ogni caso un transitorio durante il quale la valvola termostatica cerca di adattare la propria apertura (Vio 2006): l’efficienza energetica diminuisce tanto più quanto minore è il contenuto d’acqua dell’impianto.
Limiti dei sistemi ad inverterI compressori ad inverter non sono la pana-
cea di tutti i mali: i loro limiti sono descritti nei testi citati in bibliografia (Cecchinato e altri, 2006; Vio e altri, 2010). In particolare, le prestazioni in pompa di calore sono più scarse rispetto a quelle dei sistemi multicompressore per circuito sia per-ché il rendimento dei compressori scroll inverter al variare del numero di giri peggiora tanto mag-giore è il rapporto di compressione, sia perché al di sotto di un certo numero di giri del compres-sore deve comunque lavorare On-Off. Inoltre, nel
• aumenta il sottoraffreddamento e, di conse-guenza, l’effetto utile;
• l’aumento della pressione di evaporazione porta ad un aumento della densità del refrigerante, ovverosia la portata di massa posta in circolo dal compressore;
• aumenta il rendimento del compressore.
Influenza del contenuto d’acqua dell’impianto
Il contenuto d’acqua dell’impianto influenza for-temente in tutti i casi l’andamento del COP, anche se in modo minore di modelli utilizzanti l’inver-ter. L’argomento è diffusamente trattato nei testi citati in bibliografia (Vio 2006, Vio e altri, 2008), cui si rimanda per approfondimenti. Qui ci si limita a spiegare, in estrema sintesi, perché l’inerzia ter-mica dell’impianto è importante. Si immagini un gruppo frigorifero con un unico compressore, con comando On-Off. Se la potenza richiesta è pari al 50% della potenza massima, in un’ora il compres-sore funziona per 30 minuti e gli altri 30 rimane fermo. Se il contenuto d’acqua è molto elevato, il compressore si attiva una sola volta, funziona per 30 minuti e poi si disattiva. In pratica, si attiva e si disattiva una sola volta all’ora. Se, invece, il conte-nuto d’acqua è molto piccolo, il compressore si attiva 30 volte, funziona 30 volte per un minuto. Quindi, in un’ora, si attiva e disattiva per 30 volte. La cosa vale anche per circuiti con più compres-sori: la regolazione avviene con frequenza tanto maggiore quanto più bassa è l’inerzia termica dell’impianto. Riassumendo, il contenuto d’acqua dell’impianto influisce sul numero di avviamenti (o intervento delle parzializzazioni) e sui tempi di funzionamento di un compressore. Il numero di
EFFICIENZA ENERGETICA IN PARZIALIZZAZIONE
Parlando di efficienza energe-tica, è necessario ragionare non solo facendo riferimento alle condizioni nominali, ma soprattutto conside-rando le prestazioni nella media stagionale, ipotizzando il funzio-namento delle pompe nella realtà dell’impianto. Durante il suo fun-zionamento nel corso dell’anno la pompa di calore lavora a pieno carico per brevi periodi, mentre, la mag-gior parte del tempo, lavora ridu-cendo la propria potenza. Bisogna capire come varia l’efficienza nelle fasi di parzializzazione del carico.
Influenza del numero di gradini per circuito frigorifero
La regolazione della potenza for-nita da un circuito frigorifero avviene sostanzialmente in due modi distinti: attivando e disattivando il compres-sore (regolazione On-Off) o modi-ficando la portata volumetrica nel circuito frigorifero. Nel primo caso si parla comunemente di circuiti fri-goriferi con un solo gradino di par-zializzazione, mentre nel secondo caso si parla di circuiti frigoriferi con due o più gradini di parzializzazione. Per capire se una macchina parzia-lizzi con il sistema On-Off oppure modificando la portata volume-trica, basta confrontare il numero complessivo dei gradini di parzia-lizzazione con il numero dei circu-iti frigoriferi: se il primo numero è superiore al secondo, i circuiti sono singolarmente parzializzati, se non lo è i circuiti lavorano On-Off. Dal punto di vista energetico le conse-guenze sono notevoli. Nei circuiti frigoriferi con regolazione On-Off viene modificata l’energia prodotta dal compressore e non la potenza che rimane sempre pari al massimo. Per fare un esempio, quando la potenza richiesta è pari al 50%, il compres-sore lavora per 30 minuti e per altri 30 sta fermo.
Nei circuiti frigoriferi dotati di gradini di parzializzazione, il con-trollo avviene riducendo la portata volumetrica del refrigerante, miglio-rando le condizioni di lavoro, perché: • diminuisce la pressione di conden-
sazione e aumenta la pressione di evaporazione;
Figura 5 – VARIAZIONE DEL COP AL VARIARE DELLA PERCENTUALE DEL CARICO (TEMPERATURA ARIA ESTERNA 7°C, TEMPERATURA ACQUA PRODOTTA 45°C) IN FUNZIONE DELLA PARZIALIZZAZIONE DEI CIRCUITI FRIGORIFERI E DEL CONTENUTO D’ACQUA (CA). Si può notare come il COP delle macchine con regolazione On-Off del singolo circuito (2 compressori in 2 circuiti) abbia un andamento sempre decrescente, a differenza dei modelli con circuito parzializzabile (4 compressori in 2 circuiti, inverter), per il quale il COP sale fino al 25% del carico. Questo andamento è noto da tempo (Bacigalupo e altri, 2000) e confermato dai dati ufficiali degli indici energetici ESEER pubblicati da Eurovent Certification, ma è stato ultimamente dimenticato dai progettisti che tendono a privilegiare le macchine a più circuiti per garantire maggiore affidabilità, a scapito dell’efficienza energetica
#2260
aumenta la formazione di brina. Una volta innescato, il fenomeno di for-mazione della brina aumenta d’in-tensità in modo esponenziale fino a che la batteria non si ricopre com-pletamente di ghiaccio e le sicurezze della macchina non ne blocchino il funzionamento. Per evitare questa circostanza, nelle pompe di calore evaporanti ad aria si effettuano dei cicli di sbrinamento per eliminare il ghiaccio che incrosta le superfici di scambio. I cicli di sbrinamento non sono indolori per la pompa di calore, dal punto di vista energe-tico, perché comportano una per-dita dovuta all’effetto congiunto del consumo del compressore durante il ciclo ed alla sottrazione di calore dall’impianto effettuata dal con-densatore divenuto evaporatore. Questa perdita può essere quanti-ficata in circa il 10% per ogni ciclo e nelle condizioni critiche di innesco del fenomeno bisogna considerare circa 2 sbrinamenti per ogni ora di funzionamento.
del glide, ovvero della variazione di temperatura tra inizio e fine evaporazione. Le pompe di calore con R407C iniziano a formare prima brina con una temperatura dell’aria più elevata, a parità di umidità relativa, perché all’interno dei tubi dell’evapora-tore entra refrigerante circa 5°C più basso rispetto alle macchine con R410A. L’R407C è quasi com-pletamente abbandonato, tranne che per alcuni modelli di pompe di calore ad alta temperatura, per il semplice motivo che in passato sono stati messi a punto degli ottimi compressori adatti a condensare alle alte temperature e solo ora si ini-ziano ad usare modelli in R410A. Il fenomeno della formazione della brina, se non controllato, porta rapidamente al blocco della pompa di calore per bassa pressione. Lo strato di ghiaccio che si forma sulla superficie della batteria riduce sia le caratte-ristiche di scambio termico in quanto funge da isolante, sia l’area di passaggio dell’aria, aumen-tando le perdite di carico. Di fatto è come se la superficie di scambio si riducesse mano a mano al procedere della formazione di ghiaccio. Così, il suo duplice effetto fa diminuire la temperatura di evaporazione e, di conseguenza, anche la tempe-ratura superficiale con conseguente incremento del ∆x In breve, più aumenta lo strato di ghiac-cio, più si riduce la superficie di scambio e più
funzionamento in pompa di calore l’inefficienza del compressore contribuisce all’effetto utile e ciò fa si che il numero di giri del compressore debba essere abbassato più di quanto non venga fatto durante il funzionamento estivo, riducendo ulte-riormente il rendimento del compressore (Vio, 2010). Quanto detto vale per i compressori scroll, non per i compressori rotativi a doppia paletta controrotante, utilizzati da alcuni costruttori, che invece si comportano meglio e hanno prestazioni simili a quelle delle pompe di calore a più com-pressori (Vio, 2010).
Influenza dei cicli di sbrinamentoNell’efficienza delle pompe di calore bisogna
considerare anche l’influenza dei cicli di sbrina-mento. Durante il funzionamento invernale si forma brina sulla superficie delle batterie eva-poranti delle pompe di calore qualora avven-gano simultaneamente le seguenti condizioni: una diminuzione dell’umidità assoluta dell’aria tra ingresso ed uscita della batteria evaporante con conseguente deposito sulla sua superficie della condensa prodotta e la temperatura superficiale della batteria evaporante inferiore a 0°C.
I diagrammi di figura 6 sono validi per R410A: per R407C le aree sono più grandi a causa del fenomeno
Figura 6 – TRASFORMAZIONI DELL’ARIA SULLA BATTERIA EVAPORANTE PER DIVERSI VALORI DI UMIDITÀ RELATIVA E AREA DI FORMAZIONE DELLA BRINA (VALIDA PER R410A: PER R407C LE AREE SONO PIÙ GRANDI A CAUSA DEL GLIDE). Come è visibile nel diagramma psicrometrico di sinsistra, la diminuzione dell’umidità assoluta tra ingresso ed uscita dalla batteria non dipende tanto dalla temperatura dell’aria, quanto dalla sua umidità assoluta. La figura mostra infatti lo scambio che avviene in una data batteria in due differenti casi, entrambi con temperatura dell’aria di 4°C, ma per diversi valori di UR, rispettivamente del 90% e del 50%. Benché per entrambe le trasformazioni la temperatura superficiale della batteria sia inferiore a 0°C, una variazione dell’umidità assoluta si ha solamente nel caso di UR pari al 90%. L’osservazione del diagramma mette in risalto un altro aspetto estremamente interessante per la comprensione del problema: il valore di ∆x, cioè la variazione di umidità assoluta della trasformazione, dipende sostanzialmente dalla pendenza della curva di saturazione e quindi, a parità di ogni altra condizione, è maggiore per temperature dell’aria più elevate. Pertanto la quantità di ghiaccio formatasi sulle batterie (pari al prodotto della portata di massa dell’aria per ∆x) diminuisce al diminuire della temperatura dell’aria. Se il diagramma di sinistra mostra cosa avviene a pieno carico, bisogna chiedersi che succede in parzializzazione. Riducendo la portata di refrigerante nella batteria evaporante, si riduce lo scambio termico, la temperatura di evaporazione s’innalza e di conseguenza si innalza anche la temperatura superficiale della batteria, riducendo il fenomeno della formazione di brina. È possibile allora tracciare sul diagramma psicrometrico un’area all’interno della quale avviene la formazione di brina sulle batterie evaporanti, cosi come mostrato in nel diagramma di destra. Come si vede chiaramente, la formazione di brina può avvenire solamente per valori di U.R. superiori al 50%. L’area si riduce drasticamente in caso di parzializzazione del singolo circuito proprio a causa delle migliorate condizioni di scambio che elevano la temperatura superficiale della batteria. La quantità di ghiaccio formatasi non è uniforme in tutta l’area, ma è massima nel punto d’innesco del fenomeno sulla curva di saturazione, per diminuire all’allontanarsi da questo e si annulla lungo la curva limite inferiore. Ciò dimostra che i punti critici per la formazione del ghiaccio in una pompa di calore sono sempre quelli prossimi al punto d’innesco del fenomeno sulla curva di saturazione: più alta è la temperatura di innesco della brina e maggiore è la quantità di ghiaccio che si forma sulla batteria
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dell’impianto senza complicanze dal punto di vista installativo: la pompa lato primario è già presente su ogni modulo. Se vi è l’esigenza di produrre anche acqua calda sanitaria è possibile l’instal-lazione di una valvola deviatrice a 3 vie posta a valle del gruppo di macchine. La valvola a 3 vie consente la deviazione del flusso d’acqua dall’im-pianto all’accumulo di stoccaggio dell’acqua tec-nica per il sistema di produzione dell’acqua calda sanitaria. In questo caso, su chiamata del sanitario, tutti i moduli installati lavorano per soddisfarne la richiesta. Vi è la possibilità di scegliere tra altri due tipi di configurazione, con valvola deviatrice 3-vie a bordo o con recuperatore di calore.
Vantaggi energetici in parzializzazione
Il sistema modulare analizzato permette di mettere
gamma è costituita da moduli indipendenti da 34 kW termici che collegati tra di loro generano una potenza complessiva di 137 kW. Ogni sin-golo modulo è una pompa di calore reversibile aria-acqua equipaggiata con compressori scroll in configurazione tandem e refrigerante R410A.
Le unità sono facilmente installabili, sia dal punto di vista idraulico sia che dal punto di vista elettrico.
Configurazione del sistemaIl sistema modulare è in grado di produrre
acqua calda/fredda per l’impianto e acqua calda sanitaria. La configurazione più semplice prevede la produzione disgiunta di acqua calda sanitaria e di acqua calda/fredda per l’impianto (figura 8): con questa configurazione è possibile soddisfare le esigenze di riscaldamento e raffrescamento
VANTAGGI DEI SISTEMI MODULARI
La soluzione ottimale è rap-presentata dai sistemi modulari, in grado di massimizzare gli indici energetici stagionali, sia nel funzio-namento estivo che in quello inver-nale, garantendo la stessa affidabilità di un sistema con più generatori.
Il sistema modulare analizzato
Il sistema modulare preso in esame in questo studio è una linea di pompe di calore in grado di coniugare caratteristiche fonda-mentali quali la silenziosità, la fles-sibilità e l’efficienza energetica. La
andaMento coMplessivo del cop nel periodo invernaleIn figura l’andamento di diverse tipologie di pompa di calore tenendo conto della pre-senza o meno di un software in grado di ade-guare la temperatura dell’acqua prodotta alle esigenze dei terminali, sia della tempe-ratura dell’aria esterna, sia dei cicli di sbrina-mento (evidenziati dalle discontinuità delle curve). Il contenuto dell’acqua dell’impianto è stato considerato elevato e l’umidità dell’a-ria esterna è stata considerata sempre pari all’80%. Come si può notare, le discriminanti fondamentali sono due: la presenza di un sof-tware in grado di adattare la temperatura di produzione alle esigenze reali dei termi-nali (AFP) e la possibilità di realizzare sin-goli circuiti frigoriferi. Il peso della presenza del software è tanto più importante quanto più è elevata la temperatura richiesta dei terminali, quindi con i radiatori piuttosto che con i sistemi radianti a pavimento. La differenza è apprezzabile confrontando le curve di macchine dotate di inverter con la presenza o meno dell’AFP. Anche la parzia-lizzazione del singolo circuito è comunque fondamentale, come testimonia la differenza della curva di una pompa di calore con inver-ter e una senza (2 compressori su due circuiti: regolazione On-Off). Nella figura sono state riportate anche le macchine con R407C per far capire di quanto possono peggiorare le prestazioni delle temperature comprese tra 7°C e 10°C rispetto un’analoga macchina con R410A, a causa dell’inizio di formazione di brina a temperatura maggiore dell’aria esterna.
andaMento dell’eer nel periodo estivoL’andamento dell’indice di efficienza energetica EER nel periodo estivo è molto simile a quello descritto nel funzionamento invernale (Bacigalupo e altri, 2000; Vio, 2006). Come detto in precedenza, nel funzionamento estivo la parzializzazione ha un peso ancora maggiore perché la richiesta di potenza da parte dell’edificio varia maggiormente e con schemi diversi a seconda sia del clima, che dell’irraggiamento solare, che delle abitudini di chi lo abita.
Figura 7 – PRESTAZIONI COMPLESSIVE INVERNALI DI DIVERSE TIPOLOGIE DI POMPE DI CALORE
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estivo, in quanto si produce gratuita-mente acqua calda sanitaria durante il funzionamento della pompa di calore per produrre acqua refrige-rata da inviare all’impianto. Inoltre, la presenza del recupero parziale consente di raggiungere tempera-ture di stoccaggio dell’acqua pros-simi ai 70°C, sia in regime estivo che in regime invernale.
Totale ridondanza dei componenti
Dal punto di vista dell’affida-bilità il sistema modulare garanti-sce una totale ridondanza di tutti i componenti. Tutti i moduli sono dotati di quadro elettrico indipen-dente e di microprocessore singolo. Il sistema è in grado di lavorare per-fettamente con tutte le sue funzioni attive anche nel caso di guasto di uno dei microprocessori, che nelle macchine moderne è sempre l’ele-mento più delicato. Il guasto in un singolo circuito frigorifero non blocca l’intero sistema, ma solamente un modulo: in questo modo si coniu-gano sia le esigenze di totale affida-bilità con quelle di massimizzazione
elevata inerzia termica, dove è sempre presente una sfasatura temporale tra la variazione della tempera-tura dell’aria esterna e la potenza richiesta dall’im-pianto. Fanno parte di questa categoria anche tutti gli impianti che utilizzano sistemi radianti a pavi-mento, dotati di un’inerzia termica propria difficil-mente coniugabile con le logiche di regolazione basata solamente sulla curva climatica. La varia-zione di temperatura è assolutamente obbligato-ria nel caso di impianti radiatori: produrre acqua calda sempre alla temperatura massima fa abbas-sare di molto l’efficienza energetica delle pompe di calore e aumenta a dismisura i costi di esercizio.
Vantaggi energetici dovuti alla presenza del recupero parziale
Ulteriori vantaggi energetici si ottengono dalla presenza del recupero parziale in funzionamento
in parallelo fino a 4 moduli, ognuno dotato di 2 com-pressori e un circuito frigorifero: già con 2 moduli si raggiungono le prestazioni energetiche descritte in precedenza, mentre con un numero di moduli più elevato l’efficienza aumenta ulteriormente.
Vantaggi energetici dovuti all’utilizzo di software predittivi
La capacità delle logiche di regolazione predit-tive di variare la temperatura dell’acqua di produ-zione in funzione delle reali esigenze dell’impianto permette di massimizzare l’efficienza energetica in tutte le condizioni di funzionamento. Si sottolinea ancora una volta come queste logiche non lavorino su una curva climatica, bensì siano in grado di sti-mare il carico termico richiesto nel preciso momento dall’impianto (Albieri e altri, 2007). Tali tipologie di regolazione sono fondamentali per gli edifici con
Figura 8 – PRODUZIONE DISGIUNTA DI ACQUA CALDA SANITARIA E ACQUA CALDA/FREDDA PER L’IMPIANTO
bibliografia• M. Albieri, L. Cecchinato, A. Beghi, C. Bodo, 2007 “Nuovo algoritmo per l’efficienza energetica”, articolo CDA n°9 ottobre 2007, pagine 52 - 58.• E. Bacigalupo, C. Vecchio, M. Vio, M. Vizzotto, 2000 “L’efficienza media ponderata dei gruppi frigoriferi a compressione: la proposta
AICARR per un metodo di calcolo”, atti del convegno AICARR Milano marzo 2000 “Condizionamento, ventilazione e contaminazione ambientale, riscaldamento, refrigerazione: innovazioni e tendenze”, sezione Refrigerazione
• L. Cecchinato, M. Corradi, S. Florian, E. Fornasieri, C. Zilio, D. Marchetti, D. Zardo 2006, “Analisi sperimentale del risparmio energe-tico ottenibile nei refrigeratori d’acqua con controllo di capacità mediante inverter”, atti del convegno Aicarr di Milano marzo 2006: “Tecnologie, Norme, Mercato: Responsabilità, Rischi e Opportunità “, pagine 201 – 224.
• M. Vio, 2006: “La frontiera dell’efficienza energetica: il comportamento dei gruppi frigoriferi condensati ad aria ai carichi parziali” atti del convegno Aicarr di Milano marzo 2006: “Tecnologie, Norme, Mercato: Responsabilità, Rischi e Opportunità “, pagine 113 – 160
• M. Vio, D. Danieli 2008: “Le centrali frigorifere”, Editoriale Delfino, seconda edizione, capitolo 4• M. Vio, M. Rigo 2010: “Impianti idronici e sistemi VRF-VRV: un confronto ragionato in 70 domande”, Editoriale Delfino, domande da 18 a 23
energetica, in particolare ottimizzando le presta-zioni delle pompe di calore in parzializzazione e utilizzando software in grado di diminuire la tem-peratura di produzione dell’acqua a seconda delle reali esigenze dell’impianto. Analogamente, se la pompa di calore deve esser l’unico generatore presente, è necessario renderla assolutamente affidabile in ogni condizione di funzionamento: i sistemi modulari sono la migliore soluzione per soddisfare queste esigenze.� n
* Rhoss, gruppo Irsap – Codroipo (Ud)
degli F-gas. Ciò permette di ridurre al minimo gli interventi previsti sulle macchine, nonché di limi-tare i costi di un’eventuale perdita accidentale di refrigerante, in qualunque modo provocata.
CONCLUSIONILa diffusione delle pompe di calore negli
impianti di riscaldamento è appena cominciata e può avere successo se i prodotti proposti dai costruttori sono in grado di adattarsi anche agli impianti tradizionali a radiatori. L’articolo ha dimo-strato come sia fondamentale lavorare sull’efficienza
dell’efficienza energetica, non rag-giungibili nelle macchine con sin-goli circuiti a regolazione On-Off.
Riduzione della carica di refrigerante per singolo circuito
La presenza di più moduli fa abbassare di molto la carica frigorifera del singolo circuito, andando incon-tro a quanto imposto dalle nuove direttive europee sul contenimento
analisi energetica ed econoMica: alcuni casi praticiÈ sempre difficile proporre delle analisi energetiche ed economiche che siano gene-ralizzabili e congruenti, soprattutto se si vuole un confronto in località diverse. Ogni edificio fa storia a sé e ogni volta bisognerebbe attuare delle analisi puntuali con sistemi in grado di effettuare analisi dinamiche. In ogni caso, per stimare a grandi linee dei valori di risparmio effettivamente raggiungibili, di seguito ven-gono riportati i dati ottenuti su tre edifici simili situati in tre località con clima molto diverso: Milano, Roma e Catania. L’analisi è stata condotta utilizzando il software Energy Plus.La tabella 1 mostra i fabbisogni di energia negli edifici presi ad esempio. Si può notare come l’energia richiesta per l’acqua sanitaria sia sempre la stessa in quanto gli edifici sono simili per numero di appartamenti e di occupanti.Qui è inutile descrivere le caratteristiche delle strutture architettoniche, perché si vuole solo dare un’idea del consumo energetico e dei relativi risparmi otteni-bili con un sistema modulare tipo quello analizzato, nel funzionamento estivo e in quello invernale. Sono stati confrontati tra loro cinque diversi generatori, cia-scuno applicato a due tipologie di impianto di riscaldamento (pavimento radiante e radiatori), mentre per il raffrescamento estivo si è considerato in tutti i casi un impianto a ventilconvettori:• Caldaia a condensazione a metano con rendimento 100% nel riscaldamento
con impianti a radiatori, 105% nel riscaldamento con pavimento radiante, 90% nella produzione di acqua calda sanitaria
• Pompa di calore, R410A, 2 compressori scroll su 2 circuiti (regolazione On-Off del singolo circuito), senza logica di regolazione AFP
• Pompa di calore, R410A, 2 compressori scroll dotati di inverter su 2 circuiti, senza logica di regolazione AFP
• Sistema modulare, R410A, 2 moduli, 4 compressori scroll su 2 circuiti, con logica di regolazione AFP
• Sistema modulare, R410A, 2 moduli, 4 compressori scroll su 2 circuiti, con logica di regolazione AFP, con recupero parziale di calore.
L’osservazione della tabella 2 aiuta a comprendere i vantaggi energetici del sistema modulare rispetto alle altre tipologie di pompe di calore. I vantaggi sono molto elevati soprattutto nel caso di impianti a radiatori: a Milano, Roma e Catania si ottiene un incremento dello SCOP rispettivamente del 55%, 82% e 81% rispetto alla pompa di calore con circuiti regolati On-Off, valori che scendono al 36%, 57% e 65% rispetto alla pompa di calore con compressori ad inverter.Per gli impianti a pavimento gli incrementi scendono, ma si mantengono comun-que elevati, tra il 27% e il 28% rispetto alla pompa di calore con circuiti rego-lati On-Off e tra il 12% e il 16% rispetto alla pompa di calore con compressori ad inverter. Nel funzionamento estivo l’incremento del SEER è compreso tra il 23% e il 26% rispetto alla pompa di calore con circuiti regolati On-Off e tra l’11% e il 13% rispetto alla pompa di calore con compressori ad inverter. I vantaggi ener-getici si traduco anche in vantaggi economici, come mostra la tabella 3. Come si può notare, i risparmi economici sono sempre molto elevati nel caso di impianto a radiatori, soprattutto grazie alla capacità del sistema modulare di produrre l’ac-qua esattamente alla temperatura richiesta dell’impianto. È interessante sotto-lineare come a Roma e a Catania il sistema modulare applicato ad un impianto a radiatori dia dei risultati economici migliori rispetto a pompe di calore senza logica di regolazione AFP (anche con inverter) collegate a sistemi radianti. Ciò dimostra come sia possibile risparmiare energia e denaro senza grandi investi-menti iniziali, considerando che il costo di un sistema modulare è in linea con quello di unità monoblocco di pari potenza, lasciando inalterato l’impianto esi-stente o al massimo modificandolo con nuovi radiatori.
Tabella 3 – COSTI DI ESERCIZIO (€) NEI CASI CONSIDERATI (costo metano 0,80 €/m3, costo EE 0,20 €/kWh)
Tabella 2 – EFFICIENZA ENERGETICA STAGIONALE NEI CASI CONSIDERATI
Tabella 1 – FABBISOGNO DI ENERGIA NEGLI EDIFICI PRESI AD ESEMPIO (kWh)
#2264
I requisiti sismici delle reti aerauliche devono fon-damentalmente soddisfare i limiti della sicu-rezza nei confronti degli Stati Limite Ultimi per
l’incolumità delle persone oltre che per il man-tenimento della propria funzionalità nel corso di un evento sismico e immediatamente dopo, cioè allo Stato Limite d’Esercizio. Devono cioè avere la capacità di prevenire il collasso e consentire quindi
sono il collasso, la separazione, le perdite, i fumi.
Ogni tipo di edificio ivi compresa, quando è presente, una rete aeraulica con tutti i suoi componenti deve pos-sedere i requisiti sismici prima citati, tenendo presente alcune particola-rità che verranno di seguito elencate.
l’occupazione immediata e l’uso dei locali e degli impianti potendone controllare anche gli even-tuali danni.
Le criticità principali, evidenziate dalla FEMA 274 (Federal Emergency Management Agency), che devono essere oggetto di specifiche contro-misure nella progettazione antisismica per le con-dotte in quanto componenti delle reti aerauliche,
Al fine di soddisfare i requisiti sismici delle reti aerauliche imposti dagli attuali dispositivi legislativi, nella progettazione si deve procedere alla valutazione, dimensionamento, calcolo e verifica degli elementi che compongono gli staffaggi e dei sistemi di ancoraggio alla struttura dell’edificio
di Aroldo Bargone*
Requisiti sismicidelle reti aerauliche
Progettare consapevolmente
#22 65
unicamente ai suoi sistemi di staffaggio o sup-porti e agli ancoraggi che assicurano il collega-mento delle condotte e degli altri componenti che ne fanno parte alla struttura dell’edificio a cui appartengono. In considerazione di quanto sopra ai fini delle procedure di calcolo strutturale, dal 2006 in Italia non esistono più zone non sismiche.
Classificazione degli edifici
Gli edifici, identificabili per età, tipologia costruttiva, destinazione d’uso, sono suddivisibili secondo alcuni parametri (si veda Tabella 1) e classificabili in “classi d’uso” così definite (D.M. 14/01/2008 – Punto 2.4.):
Classe I: Costruzioni con presenza occasionale di persone, edifici agricoli.Classe II: Costruzioni il cui uso pre-vede normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche o sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose.Classe III: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significa-tivi. Industrie con attività peri-colose per l’ambiente. Classe IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche impor-tanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente perico-lose per l’ambiente.
Gli stessi edifici distinti per cate-gorie sono presenti su tutto il terri-torio nazionale, il quale, agli effetti del sisma, è suddiviso in quattro zone secondo ODPCM n. 3274 del 20/03/2003 in cui vengono eviden-ziate le accelerazioni al suolo e le distribuzioni per Comuni (Figura 1).
Nel sistema struttura edilizia/con-dotte, la capacità di prevenire il crollo è affidata alla risposta complessiva alle sollecitazioni in termini di elasti-cità, mentre per quanto riguarda il controllo dei danni, esso è funzione della resistenza alle forze sismiche di ogni singolo elemento compo-nente la rete. La capacità di una rete aeraulica di resistere alle azioni sismiche, come già detto, è affidata
Quadro legislativo e normativo di riferimentoD.P.R. 21/04/1993 n° 246 e s.m. e i. _ Regolamento di attuazione della direttiva 89/106/CEE relativo ai prodotti da costruzioneO.P.C.M. 28/04/2006 n° 3519 _ Criteri generali per l’individuazione delle zone sismiche e per la formazione e l’aggiorna-mento degli elenchi delle medesime zoneD.M. 14/01/2008 _ Norme Tecniche sulle Costruzioni Punti: 7.2.3 Criteri di progettazione elementi strutturali secondari ed elementi non strutturali 7.2.4 Criteri di progettazione degli impianti 7.3.6.3 Verifiche degli elementi non strutturali e degli impianti 7.3.7 Criteri di verifica agli stati limite di esercizio 8.7.4 Criteri e tipi di intervento (in costruzioni esistenti) 10.1 Caratteristiche generali (responsabilità intera progettazione strutturale)Circolare n° 617 del 02/02/2009 _ Istruzioni per l’applicazione delle N.T.C. Cap.: C 8 Costruzioni esistentiD.P.R. 05/10/2010 n° 207 _ Regolamento di esecuzione ed attuazione del D.lgs. 163/06 Artt: Sez. I Progetto Preliminare Sez. II Progetto Definitivo Sez. III Progetto Esecutivo 45 Finalità della verifica (del progetto) 55 Validazione 56 ResponsabilitàD.P.C.M. 09/02/2011 _ Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale Punti: 6.1 Strategie per la scelta dell’intervento di miglioramento 6.2 Influenza degli interventi di adeguamento impiantisticoNorma EN 14592:2009 _ Certificazione C.E.Norma UNI-EN 12236:2003 _ Ganci e supporti per la rete delle condotte – Requisiti di resistenzaASRHAE Raccomandazioni – G.d.L. – ATC 51-2 (2003) _
Figura1 – La situazione “sismica” al 2011 del territorio nazionale italiano
Tabella1 – Classificazione degli edifici per età, tipologia strutturale costruttiva e destinazione d’uso
BOX 1
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della capacità di risposta alle azioni sismiche e di antagonismo alle oscil-lazioni derivanti (si veda il Box2).
Se si escludono gli staffaggi nelle zone sismiche 3 e 4 e per gli edifici di classe d’uso I e II e per i casi e parametri
le condotte, agli effetti degli staffaggi, non si fa distinzione né per materiali né per forma, né per dimensione delle sezioni.
Le varie tipologie di staffaggi si distinguono per posizione, andamento delle condotte e dise-gno della rete aeraulica, sempre in considerazione
Gli staffaggiGli staffaggi o supporti, definiti come ele-
menti non strutturali ovvero secondari, hanno la funzione di collegare la o le condotte di con-vogliamento di aria alla struttura dell’edificio per mezzo di ancoraggi di vincolo veri e propri. Per
Staffaggi laterali. Gli staffaggi laterali possono essere a parete e a mensola e lavorano per impedire le oscillazioni laterali
Staffaggi orizzontali. Gli staffaggi orizzontali lavorano sia a trazione sia a compressione, per impedire le oscillazioni nel piano orizzontale delle condotte verticali
Staffaggi verticali appesi (Figura 1a e 1b) e appoggiati (Figura 2a e 2b). Gli staffaggi verticali lavorano sia a trazione sia a compressione, per impedire le oscillazioni nel piano verticale delle condotte orizzontali
tipologie di staffaggi
1a
2a
2b
1b
#22 67
controventamenti. I controventi sismici sono costi-tuiti da elementi rigidi che possono assorbire cari-chi in trazione e in compressione oppure da cavi in grado di assorbire carichi solo in trazione (si vedano le Figure 1a e 1b). Essi possono essere trasversali o longitudinali rispetto all’asse delle condotte, da
della “regola dell’arte”, tutta la tipologia di staffaggi elencata nel Box2 è commercialmente reperibile per tutte le installazioni richieste.
I controventamentiFa parte degli staffaggi anche il sistema dei
stabiliti dal D.M. 14/01/2008 e dai dispo-sitivi legislativi Regionali, per i quali è possibile utilizzare le caratteristiche costruttive indicate dalla Norma UNI EN 12236:2003, la cui applicazione assi-cura solo ed esclusivamente il rispetto
Staffaggi a quattro vie. Gli staffaggi a quattro vie impediscono gli spostamenti in ogni direzione in un piano
Staffaggi sotto livello isolatori (Figura 8) e per piano rialzato (Figura 9). Gli staffaggi sotto livello isolatori solidarizzano con l’edificio isolato, mentre quelli per piano rialzato solidarizzano con la struttura sottostante
Staffaggi longitudinali appesi (Figura 5) e appoggiati (Figura 6). Gli staffaggi longitudinali impediscono lo scorrimento longitudinale
8 9
BOX 2
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Approccio metodologico progettuale
Al fine di soddisfare i requisiti sismici delle reti aerauliche impo-sti dagli attuali dispositivi legisla-tivi cogenti, si deve procedere alla valutazione, dimensionamento, cal-colo e verifica degli elementi che
• ad una impresa installatrice sulla base delle prescri-zioni di un progetto definitivo approvato e validato
• ad una impresa installatrice sulla base di cri-teri di progettazione stabiliti dalla committenza
Questa distinzione produce effetti diversi nei confronti della responsabilità dei partecipanti alla progettazione.
installare sia separatamente sia in concomitanza con la staffatura. Gli staffaggi non comprensivi di controventamenti dovranno essere oggetto di valu-tazione e verifica sotto il profilo statico/dinamico.
Gli ancoraggiGli ancoraggi sono sistemi di vincolo per con-
nettere gli staffaggi alle strutture dell’edificio. Gli impianti non possono essere vincolati alla costru-zione contando sull’effetto dell’attrito, bensì deb-bono essere collegati ad essa con dispositivi di vincolo rigidi o flessibili. L’ancorante, di qualunque tipo esso sia, deve inoltre garantire che il sistema di ancoraggio abbia i necessari requisiti di duttilità e debba essere certificato e qualificato per ogni suo impiego specifico. In funzione della tipologia e del materiale della struttura, l’ancorante può essere classificato in vari modi (Tabella 2 e Figura 10).
LA PROGETTAZIONEI sistemi di staffaggio con i relativi ancoraggi,
in quanto sistemi non strutturali, devono essere progettati nella loro rete complessiva insieme al sistema strutturale interagente dell’edificio. Per una adeguata risposta sismica dell’intero sistema, i pro-gettisti di impianti, architetti e strutturisti, dovranno, in sinergia, ricercare una sintesi di progettazione coordinata dalla concezione architettonico-strut-turale dell’opera, fino alla sua fase esecutiva.
Nei casi in cui per zone sismiche, classi di edi-ficio e tipo di committenza (pubblica o privata) sia necessario lo studio antisismico dei sistemi di staffaggio, l’incarico di progettazione soprattutto per edifici di tipo pubblico, può essere affidato in tre modi distinti:• ad uno studio di progettazione integrale dalla
fase preliminare fino alla fase esecutiva
Figura 10 – Considerazioni formulate dalla FEMA 74-FM 2005
Tabella 2 – Classificazione degli ancoraggi Materiale della struttura Tipo di ancorante Certificazione / Qualificazione
Muratura e pietrame 1 Chimici-meccanici Produttore
Acciaio 3 Viti – bulloni – saldature D.M. 14/01/2008
Legno 4 Viti – bulloni – chimici EN 14592:2009
#22 69
7.2.3 delle N.T.C. 2008, la forza sismica si deter-mina come segue:
Fa = (Sa · Wa)/qa
doveFa è la forza sismica orizzontale agente al cen-
tro di massa dell’elemento non strutturale nella direzione più sfavorevole;
Wa è il peso dell’elemento;Sa è l’accelerazione massima, adimensionalizzata
rispetto a quella di gravità, che l’elementostrutturale subisce durante il sisma e corrisponde
allo stato limite in esame qa è il fattore di struttura dell’elemento.
In mancanza di analisi più accurate Sa può essere calcolato nel seguente modo:
3 · (1 + Z/H)Sa = α · S · [ ——————— – 0,5 ]
1 + (1 – Ta/t1)2
dove:α è il rapporto tra l’accelerazione massima del
terreno ag su sottosuolo tipo A da conside-rare nello stato limite in esame e l’accelera-zione di gravità g;
S è il coefficiente che tiene conto della cate-goria di sottosuolo e delle condizioni topo-grafiche secondo quanto riportato;
Ta è il periodo fondamentale di vibrazione dell’e-lemento non strutturale;
T1 è il periodo fondamentale di vibrazione della costruzione nella direzione considerata;
Z è la quota del baricentro dell’elemento non strutturale misurata a partire dal piano di fondazione. Per le strutture con isolamento sismico si assume sempre Z = 0.
H è l’altezza della costruzione misurata a par-tire dal piano di fondazione,
Il valore del coefficiente sismico Sa non può essere assunto minore di αS.
A solo ed unico titolo di orientamento, in zona 3 e per un edificio alto 30 m, classe I, terreno categoria B, la forza orizzontale statica equiva-lente da applicare ad 1 m di condotta equivale a circa il 50% del suo peso verticale (A.Temporin – CSPF ea).
Posizionamento degli staffaggi e dei controventamenti
L’approccio progettuale non può prescindere dal mirare ad individuare e limitare, sin dalla fase preliminare, i punti di criticità attraverso la defini-zione di un opportuno layout distributivo sia uni-filare sia multifilare della rete aeraulica.
In Figura 12 si riporta una rappresentazione metodologica esemplificativa della pianta di pro-getto del sistema del controventamento di una condotta con la posizione delle barre verticali di ancoraggio (X), dei controventi trasversali (T) e dei controventi longitudinali (L).
Per semplicità di calcolo la spaziatura con-secutiva, ovvero la distanza fra gli assi, può, in prima approssimazione, essere scelta con l’uso
nell’Eurocodice 8, dove sono altresì definiti i livelli di prestazione attesi ed anche le azioni sismiche. I requisiti da soddisfare sono la sicurezza allo stato limite ultimo (S.L.U.) e allo stato limite di eserci-zio (S.L.E.), da considerare per le prestazioni com-plessive dell’edificio.
Nello stato limite ultimo (S.L.U.) sono compresi lo stato limite vita (S.L.V.) e lo stato limite al collasso (S.L.C.), i quali non richiedono la verifica. Per gli impianti, nello S.L.E. (paragrafo 7.3.7) sono com-presi lo stato limite di operatività (S.L.O.), relativo alle interruzioni d’uso, e lo stato limite dei danni (S.L.D.), relativo ai potenziali danni. Per ogni stato limite è prescritta un’azione sismica proporzio-nale al terremoto atteso.
Determinazione del caricoPer la determinazione del carico si procede
alle seguenti valutazioni:• peso proprio dei componenti della rete, ovvero
delle condotte;• peso proprio del materiale coibente;• peso proprio degli staffaggi (elementi non
tentore, scale, canaline elettriche, ecc.).Alla sommatoria di questi carichi gravanti
sul metro lineare tra gli assi di massima distanza degli staffaggi che collegano le condotte, occorre considerare l’azione sismica riferita alla accelera-zione orizzontale di massima attesa. Tale azione, la cui pericolosità è definita appunto in termini di accelerazione orizzontale di massima attesa (ag), produce effetti che possono essere determinati applicando la relativa forza sismica (Fa) al centro di massa e, nella direzione più sfavorevole, a cia-scuno degli elementi funzionali.
Determinazione della forza sismica (Fa)Secondo quanto prescritto nel paragrafo
compongono gli staffaggi e dei sistemi di ancoraggio alla strut-tura dell’edificio.
Al fine di procedere in modo olistico per il conseguimento degli obiettivi, il Progettista deve interagire con il Calcolatore delle strutture, in quanto il sisma produce una rispo-sta contemporanea dei vari com-ponenti strutturali e non strutturali.
I dati di cui il progettista deve essere a conoscenza sono:1. la zona sismica nella quale è situato
l’edificio;2. la classe d’uso e la categoria alla
quale l’edificio appartiene;3. il progetto strutturale dell’edifi-
cio contenente il disegno dell’an-damento delle reti aerauliche in pianta ed in sezione, ovvero lay-out distributivo;
4. la forma, le dimensioni, i materiali delle condotte che compongono la rete aeraulica;
Scelta e valutazione degli staffaggiPosto che sul mercato sono pre-
senti staffaggi antisismici di qualsiasi tipo, forma, dimensione e materiale, la scelta del prodotto va fatta tenendo presente la forma delle condotte e il modo e la distanza con cui percor-rono pareti e solai all’intradosso o estradosso (si veda Figura11). In que-sta prima operazione deve essere inclusa la scelta del tipo dei contro-ventamenti e della loro posizione. Tutto ciò è affidato alla esperienza e sensibilità del o dei progettisti.
Calcolo e verifica sismica degli staffaggi
Gli obiettivi progettuali sono essenzialmente quelli di pervenire alla verifica delle sezioni degli ele-menti degli staffaggi scelti, che si ritengono maggiormente sollecitate.
Noto il carico unitario di sicurezza ammissibile e il carico concentrato con il quale per direzione ortogonale alla sezione della condotta è sollecitato lo staffaggio, si procede a tale verifica con l’impiego diretto dei metodi della scienza e tecnica delle costruzioni.
I criteri di progettazione degli elementi non strutturali, ovvero secondari, sono inquadrati princi-palmente nei paragrafi 7.2.1, 7.2.2, 7.2.3, 7.2.4 delle N.T.C. 2008, nei para-grafi C8A.9. – C8A.9.1, C84.9.2 della Circolare n. 617 del 02-02-2009 e
Figura 11 – Localizzazione tipologica delle protezioni sismiche nelle condotte Fonte: FEMA E – 74 _ gennaio 2011
#2270
distanza tra gli assi ed al sistema di verifica prima esposto, fino al rag-giungimento dei requisiti richie-sti di freccia e conservazione delle connessioni. I controventi, comun-que posizionati, devono essere veri-ficati esclusivamente al carico assiale a cui sono soggetti, a trazione o a compressione semplice e non contemporaneamente.
Calcolo e verifica sismica degli ancoraggi
Gli ancoraggi devono garantire il sostegno sicuro ed affidabile dei componenti alla struttura della quale devono avere lo stesso coefficiente di sicurezza. Definito il carico con il metodo prima indicato per valore, direzione e verso da applicare all’an-coraggio scelto, e noto il materiale della struttura, si procede al calcolo di verifica a taglio, trazione o com-binato come da NTC 2008 e come suggerito dalle Aziende specializzate produttrici dello stesso ancoraggio.
ResponsabilitàPer i casi presi in considerazione
ed in particolare per gli staffaggi e gli ancoraggi delle reti aerauliche sollecitati dalle azioni sismiche, per responsabilità deve intendersi l’ob-bligo di risposta da parte di chi con il suo operato è coinvolto nella sicu-rezza per l’incolumità delle persone oltre che il mantenimento della fun-zionalità dell’impianto sia nel corso dell’evento sismico sia immediata-mente dopo. Tutto ciò entro i limiti definiti dal D.M. 14/01/2008, e dalle leggi e norme di settore (si veda Box 3). Mentre nel merito dei ruoli dei par-tecipanti al progetto, le alternative pro-gettuali producono le responsabilità tipiche individuate in Tabella 3. �n
non causi il distacco delle sue connessioni per non influenzarne la tenuta e contenga la defor-mazione (freccia) nei limiti di quella ammissibile.
Qualora queste condizioni di prima ipotesi non risultino garantite, si procede, in modo ite-rativo, alla sostituzione nei calcoli di una nuova
della Tabella UNI EN 12236 e dei Manuali NUSIG, SMACNA, Linea Giuda 51-2, nelle more di quanto riportato nel cap. 12 delle NTC 2008.
La distanza tra gli assi degli staffaggi, così ipo-tizzata, deve essere verificata ai fini di garantire che la deflessione longitudinale della condotta
Figura 12 – Rappresentazione metodologica esemplificativa della pianta di progetto del sistema del controventamento di una condotta con la posizione delle barre verticali di ancoraggio (X), dei controventi trasversali (T) e dei controventi longitudinali (L). La controventatura longitudinale (L) deve permettere gli spostamenti dovuti all’espansione ed alla contrazione termica della condotta.
Tabella3 – Responsabilità dei partecipanti al progetto in base al ruolo ricoperto. Le maggiori responsabilità del progettista discendono dalle N.T.C. del 14-01-2008 in quanto norme prestazionali prescrittive. Il ruolo fondamentale del progettista è quello di definire la vita nominale della struttura nella sua completezza, ovvero la durabilità dell’opera (D.M. 14/01/2008 – punto 2.4.2). Il ruolo del Direttore dei Lavori, in particolare per i Lavori Pubblici (N.T.C. 14-01-2008 e D.P.R. 207/2010), è quello del continuo controllo in corso d’opera con la responsabilità della accettazione dei prodotti anche mediante eventuali prove sperimentali, oltre che della verifica della conformità e della validità della documentazione (marchiatura CE; ETA, ecc.).
il principio di responsabilità secondo la normativa di settore Nel merito delle norme, la responsabilità assume le seguenti connotazioni:Norma tecnicaè una specifica tecnica di applicazione volontaria che assicura il rispetto delle “regole dell’arte”. Essa tutela l’operatore sotto il profilo della responsabilità civile, amministrativaNorma cogenteè una norma cogente quando è richiamata espressamente da una Legge o da un
Capitolato speciale, e come tale assicura la presunzione di conformità alla “regola dell’arte”. Essa tutela l’operatore sotto il profilo della responsabilità penale.Norma armonizzataè una norma comunitaria che garantisce la presunzione di conformità ai “requi-siti essenziali” stabiliti da una Direttiva Comunitaria. Essa tutela l’operatore sotto il profilo della responsabilità penale.
BOX 3
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L e vicende di Fukushimasono arrivate inattese eviolente. Esse ci insegnano
che non conosciamo ancora asufficienza la nostra Terra, ed imetodi migliori per soddisfare lenostre attuali esigenze. In questanota riassumiamo le fonti di ener-gia necessarie al nostro progressocivile. Si ribadisce la necessità disviluppare nuove indagini e diaprire nuovi laboratori. Si sottolinea l’importanza delleUniversità, nel loro ampio signi-ficato di deposito di conoscenza,di luogo di indagine attiva suquanto ancora non conosciamo,e di deposito della cultura rag-giunta, da trasmettere alle nuove
segue a pag. 3 e 4
NOVITÀ NEL SOLCODELLATRADIZIONE
dott. ing. Carlo Valtolina
Caro Collega, nessuno,meglio di noi tecnici, co-nosce il valore essenzialedell'aggiornamento conti-nuo, oltre quello della cul-tura e, per 60 anni, il no-stro Giornale ha cercatodi soddisfare queste esigen-ze, dandosi una mission“cogliere e interpretare lospirito del tempo” (n.13del 15/7/09) e seguendouna linea editoriale che iostesso nel settembre 2010(n.14 del 1/9/2010) avevoriassunta in sei punti:n “no” alla banalizzazionedei problemi complessi;“si” al dare spazio alle di-verse analisi, purché com-plete, motivate e docu-mentate; n “no” alle soluzioni sem-plicistiche; “si” al sosteneresoluzioni che, pur semplici,tengano conto della com-plessità di partenza e an-che degli effetti di medioperiodo; n “no” all’intolleranza in-tellettuale; “si” alla discus-sione rispettosa delle ideealtrui;n “no” al bla-bla-bla finea sé stesso; “si” al dare spa-zio alle idee portatrici divalore aggiunto;n “no” a una linea edito-riale asservita a interessi diparte; “si” a un’informazio-ne plurale e indipendente;n “no” ad accettare che ilcomportamento eticamen-te corretto finisca là dovecomincia quello “penal-mente rilevante”; “si” adaccettare un limite eticotanto più stringente quanto
ANNO ACCADEMICO/1
POLITECNICODI MILANO:Crescita e sostenibilità
a pag. 8
ANNO ACCADEMICO/2
UNIVERSITÀDEL SALENTO:Conoscienza e sapere
a pag. 8
RICHIAMO3
TITOLO DELRICHIAMO:
a pag. 8 a pag. 6
GOVERNO TECNICO
C’è solo un ingegnere nella squadra La decisione desta meraviglia e rammarico e richiama all’impegno dott. ing Franco Ligonzo
Sia chiaro: la mia meraviglianon è per nulla una critica
alla scelta dei ministrifatta dal Premier,Prof. Mario Monti,ma è la reazione alfatto che nel suocosiddetto “gover-no tecnico” c’è un
solo ingegnere. Cer-tamente quest’unico
ingegnere è personaben nota: il Prof. Ing. Fran-
cesco Profumo, infatti, è sta-to a lungo rettore del Poli-tecnico di Torino e da qual-che mese era passato allapresidenza del CNR. E ilministero dell’Istruzione, del-l’Università e della Ricerca,che gli è stato affidato, sap-piamo essere di grandissimopeso in un’economia dellaconoscenza. Meraviglia, pe-rò, che non siano stati sceltialtri ingegneri-architetti-geo-
147
segue a pag. 5
GIUSEPPE LANZAVECCHIA
LAVORO E OCCUPAZIONE
La crisi finanziariae quella culturaleNel 1996 ho pubbli-
cato un libro (1) cheesaminava per di-
versi paesi industrializzatil’evoluzione – dal 1960 al1995 – di economia, occu-pazione, forza lavoro; de-mografia per sesso, fasced’età, fertilità, mortalità, du-rata della vita, processi mi-gratori; società (come l’in-gresso delle donne sul mer-cato del lavoro); necessitàdi una continua crescitaeconomica in tutto il mon-do in un contesto di globa-lizzazione crescente, e quin-
di di competizione semprepiù diretta tra le diverse areegeopolitiche. L’evoluzionerichiedeva cambiamentistrutturali di lavoro e occu-pazione: aumento dell’etàlavorativa (fino a 65–70 an-ni) dovuto alla maggior du-rata della vita; scomparsadi tante attività del passatoe comparsa di altre del tuttonuove; riduzione del lavorodipendente a favore di quel-lo autonomo; attività sem-pre più sofisticate e prepa-
segue a pag. 7 segue a pag. 5
2
ENERGIA NUCLEARE
La situazione mondiale dopo Fukushimadott. ing. Alessandro clerici
Nuovi vertici al CNI: il presidente degli Ingegneri Italiani illustra idee e strategie
Zambrano: “Tutelare gli interessi dell’intera collettività”
1563N. 1 - Gennaio 2012 www.giornaleingegnere.it Dal 1952 periodico di informazione
per ingegneri e architetti°
da pag. 13 da pag. 19
SPECIALE/ Sostenibilità nell’edilizia
FOCUS/ Benessere termico
Considerando la crescita della domanda di alloggi a bassocosto e l'esigenza di una maggiore sostenibilità degli insediamenti, l’edilizia residenziale sociale ben si presta persperimentare nuove soluzioni progettuali improntate sul
CRISI, LAVORO E OCCUPAZIONE pag.7 • UNIVERSITÀ pag. 8 • DALL’ITALIA E DAL MONDO pag. 10 • DALL’ITALIA E DAL MONDO pag. 11 • VARIE pag. 10
Poste Italiane s.p.a. - Spedizione in Abbonamento Postale - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n° 46) art. 1, comma 1 – CN/BO
#221Novembre/Dicembre 2011
bimestrale
ORGANO UFFICIALE ANGAISA (Associazione Nazionale Commercianti Articoli Idrotermosanitari, Climatizzazione, Pavimenti, Rivestimenti ed Arredobagno) 11 Euro
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#221 - NOVEMBRE/DICEM
BRE - 2011
I l C O D I C E E T I C O D E L L A D I S T R I B U Z I O N E
C L A S S I F I C H EDistributori e produttori escono dalla crisi, o quasi
R A D I A N T E v s R A D I A T O R ICome li vendono le aziende
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Supplemento al n.34 di Casa&Clima
MERCOLEDÌ 18 GENNAIO 2012NEWSLETTER – Nr.01 — Pag.1
NewsletterNr.01 – MERCOLEDÌ 18 GENNAIO 2012
6
Andamento del prezzo del petrolio e dei prezzi dell'energia elettrica e del gas per un consumatore domestico tipo
Numeri indici: gen 2007 = 100
70
80
90
100
110
120
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140
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Brent ($/b)Brent (€/b)Prezzo energia elettrica (consumatore domestico tipo)Prezzo gas (consumatore domestico tipo)
Perché la trattativa privata non piace all’AntitrustLa Manovra Salva
Italia cambia i lavori pubblici
Le Rinnovabili sono la causa degli aumenti della bolletta elettrica
Modello tedesco per le tariffePresidente Cni
RAPPoRto CNI suI bANdI dI PRogettAzIoNe
Infrastrutture e project financing: matrimonio felice?
Vietare gli affidamenti in house negli appalti —>pag.4
Costo del lavoro, disciplina sulle varianti, soglie per i servizi di progettazione e consultazione preliminare modificano alcuni aspetti del Codice dei Contratti —>pag.5
Lo dice l’AEEG, lo conferma-no studi indipendenti eppure non tutti sono d’accordo sui nu-meri. Le cause per cui il prez-zo dell’energia cresce di più di quello del petrolio —>pag.7
Zambrano contrario all’ingres-so dei soci di capitale negli studi professionali —>pag.13
Calo del 43% degli importi messi a gara rispetto allo stesso periodo del 2010. Il crollo coinvolge an-che e soprattutto le aggiudicazioni —>pag.8
Per attirare i privati l’esecutivo punta su project financing e incentivi fiscali —>pag.6
bANdINoVItÀ NoRMAtIVe
IMMobILIAReeNeRgIA e RetI
PRoFessIoNIIMPIANtI
FoCus teCNoLogICoteRRItoRIo e AMbIeNteMAteRIALI
PeRsoNAggI
#2272
U n ridotto consumo energetico e un maggiore utilizzo di energia da fonti energetiche rin-novabili giocano un ruolo importante nel
promuovere la sicurezza dell’approvvigionamento energetico. Una delle alternative più promettenti per riscaldare è l’energia solare. Il modo migliore per conservare l’energia solare è l’accumulo termico.
Un recente studio pubblicato da Uros Stritih, Andreja Burkeljca e Vincent Butala su REHVA Journal 2/2013 [9] ha mostrato un’analisi energetica, usando un programma di simulazione dinamica oraria di un impianto di riscaldamento degli edifici, costitu-ito da collettori solari (SC), accumulatore di calore latente (LHS) e pompa di calore (HP) per le città di Lubiana, Londra, Roma e Stoccolma.
Si è potuto verificare che il sistema potrebbe coprire oltre il 50% del fabbisogno termico con energia dal sole e che la pompa di calore potrebbe operare con un coefficiente di prestazione (COP) di 6.
fusione del PCM. L’analisi condotta dai ricercatori Uros Stritih, Andreja Burkeljca e Vincent Butala ha valu-tato tre diversi tipi di paraffina con temperature di fusione differenti. L’influenza dei numeri di Reynolds e di Stefan sulla fusione e solidifi-cazione del PCM è stata verificata dagli autori [2]. Nell’analizzare il com-portamento di PCM — paraffina in capsule — è stato trovato che il cam-biamento di fase si verifica nell’in-tervallo di temperatura. L’utilizzo di un metodo entalpico ha dimostrato che il processo di fusione dipende principalmente dalla dimensione del numero di Stefan, dalla temperatura a cui avviene il cambiamento di fase e dai diametri delle capsule [3].
Accumulo con materiali a cambiamento di fase (PCM)
I mezzi usati per il riempimento con disposi-tivi di stoccaggio termico sono differenti. Un pos-sibile materiale per la conservazione dell’energia termica è dato dalle sostanze che modificano lo stato fisico (Phase Change Materials – PCM), che possono essere utilizzate in diversi sistemi sia per il riscaldamento sia per il raffreddamento. L’uso di accumulo termico latente negli edifici presenta alcuni vantaggi. Utilizzando il corretto PCM e una corretta installazione è possibile otte-nere soluzioni sufficientemente economiche ed efficienti per il riscaldamento e il raffreddamento degli edifici. Tuttavia, per una fruizione di massa, è necessario risolvere alcuni problemi di affida-bilità e funzionalità.
Lo stoccaggio di energia può essere effet-tuato in base alle caratteristiche di solidificazione/
L’energia solare, in combinazione con una pompa di calore e un dispositivo di accumulo di calore latente, può soddisfare circa il 50% del fabbisogno annuale di calore per un’abitazione a basso consumo energetico
di Uros Stritih, Andreja Burkeljca e Vincent Butala
Accumulo latenteper il solare
Materiali a cambiamento di fase
#22 73
Il modello matematicoNell’analisi è stato utilizzato un apposito pro-
gramma informatico che ha permesso di simulare il comportamento del sistema di riscaldamento in presenza di diverse condizioni climatiche. La simu-lazione si basava sui seguenti dati di ingresso: la radiazione solare per ora, la corrispondente tem-peratura esterna, le caratteristiche del collettore di energia solare, del dispositivo di accumulo di calore latente riempito di paraffina Rubitherm RT 31, della pompa di calore e le caratteristiche di un’abitazione a basso consumo energetico. I dati sulle condizioni climatiche sono stati ottenuti per le città di Roma, Lubiana, Londra e Stoccolma. Per i dati climatici è stato utilizzato un anno di rife-rimento (TRY). Lo schema di calcolo è presen-tato in Figura 2.
Di seguito sono riportati i parametri fisici dei componenti del sistema.
Collettore di energia solare (SC).Il collettore di energia solare è progettato per
convertire l’energia solare in calore. Nel sistema sono stati utilizzati due collettori solari. La caratte-ristica di ogni collettore è riportata nella Tabella 1.
La quantità di calore generata dal sole viene calcolata utilizzando la seguente equazione (1):QSC = F’ · ASC · [Gglob.β · τcover · αabs – kUSC · (Tmid – Tamb)]dove:F’ è fattore di efficienza adimensionale
dell’assorbitore;ASC è superficie del collettore solare (m²);Gglob.β è radiazione solare globale nel piano di
copertura del collettore (W/m²);τcover è transitività della copertura del collettore
solare;αabs è assorbività della radiazione solare
sull’assorbitore;USC è conducibilità termica del collettore solare
(W/m²K);Tmid è temperatura media del liquido nel col-
lettore (K);Tamb è temperatura ambiente (K).
Accumulo di calore latente (LHS) con paraffina Rubitherm RT 31
Per lo stoccaggio di energia a valori di tem-peratura bassi, abbiamo utilizzato l’accumulo di calore latente con paraffina Rubitherm RT 31 con le seguenti caratteristiche:
Tra le principali caratteristiche della paraffina vi è la capacità di stoccare una maggiore quan-tità di energia senza modificarne la temperatura a cambiamento di fase (da solido a liquido e vice-versa), come indicato nella Figura 3. In questo caso la temperatura alla quale si verifica la varia-zione di fase era di 31°C.
Pompa di calore (HP)Il ruolo della pompa di calore nel sistema di
riscaldamento è quello di aumentare l’energia
Funzionamento del sistemaIl collettore di energia solare assorbe l’ener-
gia solare, che viene quindi trasmessa tramite lo scambiatore di calore al dispositivo di accu-mulo di calore latente, che viene riempito con un materiale (PCM) — paraffina. Il materiale a cam-biamento di fase accumula l’energia termica nel processo di cambiamento dello stato fisico da solido a liquido. Nel caso di studio la tempera-tura di fusione era di 30°C.
L’energia termica dell’accumulo latente viene quindi utilizzata dalla pompa di calore e imma-gazzinata nel secondo accumulo, da qui inviata attraverso uno scambiatore di calore nel sistema di riscaldamento. In questo modo è possibile for-nire all’ambiente una temperatura di 20°C con una temperatura di mandata di 40°C.
Descrizione del sistemaLa radiazione solare è una fonte
di energia sostenibile. La quantità annuale di energia solare che impatta sulla Terra è più di otto mila volte superiore alla domanda mondiale annua di energia primaria. La distri-buzione locale dell’energia solare annua è determinata da cause mete-orologiche e da fattori che sono alta-mente dipendenti dalla loro posizione.
Per lo sfruttamento dell’energia solare gli autori hanno valutato un sistema composto da collettore solare a bassa temperatura, dispositivo di accumulo di calore (latente), pompa di calore e sistema di riscaldamento collegato ad un puffer. Il sistema è rappresentato nella Fig. 1.
Latent Heat Storage An energy analysis of the complex heating system for heating of buildings, consisting of solar collectors (SC), latent heat storage tank (LHS) and heat pump (HP) was performed. The analysis was made for the heating sea-son within the time from October to March for different climatic conditions. These climatic conditions were defi-ned using test reference years (TRL) for cities: Ljubljana, London, Rome and Stockholm. The energy analysis was performed using a program which allowed hourly dynamics calculation of losses and gains for a given system. It was found that the system could cover more than 50% of energy from the sun and the heat pump coefficient of performance (COP) reached 6.
Studi precedenti Sui pcMI dispositivi di accumulo di calore latente possono essere utilizzati in sistemi di riscaldamento che inte-grano collettori solari o pompe di calore. Simulazioni sono state condotte in passato per un sistema di accumulo termico latente in un impianto con tali apparecchiature e la temperatura è stata misurata all’ingresso e all’uscita dell’accumulo termico latente riempito di PCM [4]. In tale sistema alcuni fattori di progettazione sono importanti per le prestazioni dell’impianto [5]. Un raffronto è stato fatto tra un dispositivo di accumulo di calore piatto e di un dispositivo con alette. È risultato che nello stoccaggio ter-mico con alette il tempo necessario per la fusione è inferiore [6].Grande interesse negli ultimi dieci anni è stato suscitato da dispositivi di storage termico ad assorbimento o termochimici. Il loro uso è limitato a causa degli elevati prezzi dei materiali. Il vantaggio di questa tec-nologia è la possibilità di accumulo termico a lungo termine [7]
#2274
termica da un livello di temperatura più basso ad un valore di temperatura più elevato. Il COP (coefficiente di prestazione) della pompa di calore è stato calcolato con la Formula 2 per ogni tempe-ratura della sorgente di calore in base alla Figura 4 per la temperatura di mandata del sistema di riscaldamento di 40°C. La temperatura della sor-gente di calore accumulato in un dispositivo di accumulo di calore latente cambia a seconda dei guadagni solari.
QC+PHPCOPheating = ———— (2)
WHP
dove:COPheating è il coefficiente di prestazioni per il
riscaldamento;QC è il calore da una fonte di calore (kWh);WHP è l’energia fornita dalla pompa di
calore(kWh).
Edificio a bassa energiaIl sistema installato è stato utilizzato per
riscaldare edifici a bassa energia con le seguenti caratteristiche:
Il calcolo delle perdite è stato effettuato per mezzo dell’Equazione 3.
Qloss = A · U · (Ti – Te) dove:Qloss sono le perdite di calore (kWh);A è l’area dell’involucro edilizio (m²);U trasmittanza termica complessiva della costru-
zione (W/m²K);Ti Temperatura interna (K);Te temperatura esterna (K).
In un momento in cui il sole non è in grado di fornire sufficiente energia termica, il sistema di riscaldamento secondario si accende in auto-matico. In questo caso la caldaia è a biomassa.
Risultati e analisi L’analisi ha mostrato che i guadagni solari mas-
simi durante l’intera stagione fredda (da otto-bre a marzo) sono più alti a Roma e più bassi a Stoccolma, dove durante i mesi di novembre, dicembre e gennaio sono quasi a zero. La mag-gior parte dei guadagni solari per tutte le città sono stati ottenuti nel mese di marzo (Figura 5). Inoltre, si notano perdite di calore più elevate a Stoccolma e più contenute a Roma. Per tutte e quattro le città considerate le perdite massime sono state registrate nel mese di gennaio (Figura 6). La Figura 7 contiene i dati ottenuti con una pompa di calore per ciascun mese durante la stagione fredda. Dal grafico si nota che è possi-bile ottenere una maggiore quantità di calore nel mese di marzo, grazie alla presenza di una mag-giore quantità di energia solare.
Il massimo guadagno termico medio per il riscaldamento è risultato a Roma. Il massimo gua-dagno di calore è stato ottenuto a Lubiana nel mese di marzo, mentre i risultati più bassi sono
A [m2] U [W/m2K] Ti [°C] Tsyst. [°C]
150 0.4 20 40
Tabella 3 – Caratteristiche dell’edificio a bassa energia
Figura 4 – Diagramma per determinare il COP (coefficient of performance)
Figura 3 – Distribuzione della temperatura nel dispositivo di di accumulo di calore latente con RT 31
Cp solid
[kJ/kgK]Cp liquid
[kJ/kgK] solid
[kg/m3] liquid
[kg/m3]T melting point
[°C]
1.8 2.4 880 760 31
Tabella 2 – Caratteristiche della paraffina RT 31
F’ ASC
[m2]Gglob.β [W/m2]
Τcover αabs USC [W/m2K]
Tmid
[K]
0.95 25 500 1 0.95 1.5 30
Tabella 1 – Caratteristiche del collettore solare
Figura 2 – Schema di calcolo
#22 75
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questo valore è stato raggiunto nei mesi di ottobre, novembre, febbraio e marzo, a Lubiana nel mese di ottobre e marzo e a Londra nei mesi di ottobre e marzo. A Stoccolma, invece, il massimo valore di COP è stato di 5,12.
Poiché durante la stagione fredda non vi è un sole così forte da poter riscal-dare, si rende necessaria l’attivazione del riscaldamento integrativo (in questo caso un sistema a biomassa). Come rappre-sentato in Figura 9, la maggiore neces-sità del riscaldamento integrativo risulta a Stoccolma, durante tutti i mesi inver-nali. A Lubiana, invece, il riscaldamento integrativo non è richiesto nel mese di ottobre, mentre a Roma si rende neces-sario in quantità decisamente inferiore rispetto alle altre città in esame.� n
stati a Stoccolma nel mese di novem-bre, dicembre e gennaio.
Il rendimento della pompa di calore o coefficiente di prestazione (COP) ci offre il rapporto tra calore prodotto ed energia d’ingresso (elet-tricità). Nel sistema presentato, il COP ha raggiunto valori compresi tra 0 e 5,69 durante la stagione fredda. Il valore 0 indica che non vi era alcuna fonte di calore da cui la pompa di calore potesse trarre il calore, innal-zandolo ad un livello di tempera-tura maggiore. Come illustrato nella Figura 8, il valore 0 è stato raggiunto a Stoccolma nei mesi di dicembre e gennaio. Il valore massimo del COP è di 5,69 ed è stato raggiunto a Roma, Lubiana e Londra. A Roma
Articolo pubblicato su REHVA Journal, Febbraio 2012.
BiBLiografia[1] Uros Stritih, Andreja Burkeljca e Vincent Butala, Phase Change Material,
REHVA Journal 2 (2013) -28-33[2] Mithat Akgun, Orhan Aydin, Kamil Kajgusuz, Thermal energy storage
performance of paraffin in a novel tube–in-shell system, Applied Thermal Engineering 28 (2008) 405- 413.
[3] A. Felix Regin, S. C. Solanki, J. S. Sami, Latent heat thermal energy storage using cylindrical capsule: Numerical and experimental inve-stigations, Renewable Energy 31 (2006) 2025- 2041.
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Figura 9 – Riscaldamento supplementare con biomassa nella stagione fredda per la città interessata
Figura 8 – Valori massimi COP durante la stagione fredda Figura 7 – Riscaldamento con una pompa di calore nella stagione fredda per la città interessata – QHP
Figura 6 – Perdite di calore durante la stagione fredda per la città interessata – Qloss
Figura 5 – Guadagni solari durante la stagione fredda – QSC
AiCARR informawww.aicarr.com a cura di Lucia Kern
49º Convegno internazionale AiCARR – Pervenuti oltre 100 abstract da tutto il mondo. Early bird 1º dicembre Esperti italiani, nordeuropei, dei paesi dell’est, statunitensi e neozelan-desi hanno accolto numerosi l’invito di AiCARR a contribuire con lavori di particolare interesse tecnico-culturale al 49º Convegno internazio-nale “Edifici di valore storico: progettare la riqualificazione. Una pano-ramica, dalle prestazioni energetiche alla qualità dell’aria interna”, che l’Associazione organizza a Roma dal 26 al 28 febbraio 2014, in colla-borazione con ASHRAE e con il sostegno del Ministero per i Beni e le Attività Culturali, di REHVA e IIR.Il Comitato Scientifico sta valutando gli oltre 100 abstract ricevuti, de-dicati a casi-studio e analisi relativi a soluzioni connesse alle ristruttu-razioni edili ed impiantistiche di immobili, soprattutto edifici di signi-ficativo valore storico-artistico, nell’ottica di un’ottimizzazione delle risorse energetiche e della qualità del costruito.La Cappella Sistina, la Cappella degli Scrovegni, l’Università Ca Foscari, il Foro Palatino, la mantovana Camera degli Sposi sono solo alcuni dei gioielli architettonici che, accanto ad altri importanti edifici italiani ed esteri e a lavori di carattere più generale, verranno analizzati dal pun-to di vista della riqualificazione tecnico-impiantistica nel corso del Convegno.E fra i gioielli architettonici si può annoverare anche Palazzo Venezia che, nella Sala del Refettorio quattrocentesco, ospiterà il pomeriggio del 26 febbraio la Sessione Plenaria del Convegno. La Plenaria si aprirà con gli interventi del Presidente Eletto Livio de Santoli, che illustrerà le Linee di indirizzo per l’efficienza energetica nel patrimonio di interesse storico-culturale, e di Maddalena Ragni, Direttore Generale per il Paesaggio, le Belle arti, l’Architettura e l’Ar-te contemporanee del Ministero dei Beni e delle Attività Culturali, che
parlerà di Esigenze e vincoli per la fruizione e la conservazione degli edifici storici.«Il nostro Convegno — commenta Livio de Santoli — rappresenta l’occasione ideale per portare all’attenzione del pubblico due docu-menti dedicati al medesimo argomento, l’uso efficiente dell’energia negli edifici storici, letto in due ottiche diverse e complementari. La relazione della dott.ssa Ragni si rivolge al mondo delle soprintenden-ze e dei tecnici preposti alla conservazione dei beni culturali, mentre il mio intervento è dedicato al mondo di chi, occupandosi a vario titolo di impianti, deve possedere una sensibilità particolare nei confronti del patrimonio storico sul quale si trova a intervenire e dei vincoli architet-tonici a cui questo è assoggettato».Si delinea dunque un evento di alto profilo e di concreto interesse professionale a cui non può mancare chi opera nell’ambito della ri-qualificazione degli edifici — dai progettisti di impianti, agli architet-ti, ai responsabili della gestione e manutenzione degli immobili — e nel panorama della conservazione dei beni culturali.«Sono certo — conclude de Santoli — che dalle esperienze illustrate nei diversi lavori, che verranno proposti al Convegno sulla base di quanto introdotto nella Sessione Plenaria, emergeranno idee innova-tive per affrontare in modo positivo le criticità che nascono dal comp-lesso e delicato rapporto che lega efficienza energetica, impiantistica e patrimonio storico-culturale».È possibile fin da ora iscriversi al Convegno: sono previste quote di fa-vore per chi si registra entro il 1 dicembre e una quota di iscrizione spe-ciale per gli studenti.
Premiati il 17 ottobre in occasione del 31º Convegno di Bologna i vincitori del Premio Tesi di Laurea AiCARR 2013Tiziana Buso ”Robustness of building design with respect to occupant behavior”Politecnico di Torino – Facoltà ArchitetturaRelatore: prof. Stefano Paolo Corgnati
Simona D’Oca”Influence of occupants’ behaviour on heating energy consumption and thermal comfort in residential buildings. A switch from a deter-ministic to a probabilistic approach in energy dynamic simulation tools, for a better prediction of building energy performance”Politecnico di Torino – Facoltà ArchitetturaRelatore: prof. Paolo Stefano Corgnati
Michela Motta, Elena Anna Ragni “HVAC energy auditing of three university buildings”Politecnico di Milano – Facoltà Ingegneria edile Relatore: prof. Livio Mazzarella
Sara Baronetto, Gianluca Serale”Sistemi solari termici innovativi: modelli di simulazione ed analisi parametriche”Politecnico di Torino – Facoltà Ingegneria dei sistemi ediliziRelatore: prof. Marco Perino
Dal 18 novembre si vota per il rinnovo delle cariche sociali 2014-2016Si terranno dal 18 novembre al 2 dicembre le votazioni per il rinno-vo delle cariche di Consigliere e di Revisore dei Conti per il triennio 2014-16.Ricordiamo che, in base allo Statuto recentemente approvato, il Consiglio Direttivo, il Tesoriere e il Collegio dei Revisori dei Conti in cari-ca decadranno dal proprio mandato dopo l’approvazione del Bilancio del 2013, entro il mese di aprile. Dovrà quindi essere eletto un nuovo Consiglio Direttivo composto da
21 membri e un nuovo Collegio dei Revisori dei Conti composto da 3 membri più 2 supplenti. Il Presidente del Collegio dei Revisori, che dovrà essere iscritto al registro dei revisori legali dei conti, verrà scel-to di comune accordo dagli altri due membri effettivi e nominato dal Consiglio Direttivo, mentre il Tesoriere sarà nominato dalla maggio-ranza qualificata del Consiglio.Hanno diritto di voto i Soci effettivi in regola con il pagamento della quota associativa.
“Igiene, ispezione e manutenzione degli impianti di climatizzazione”: il Percorso Specialistico
indispensabile per i responsabili dell’igiene e il personale operativoDopo le due edizioni milanesi approda anche a Roma, a partire dal 29 otto-bre, questo Percorso formativo unico nel settore, che offre una preparazio-ne efficace e completa, ai sensi delle Linee Guida del Ministero della Salute. AiCARR Formazione pubblicherà presto un elenco dei professionisti che si sono già formati nelle varie edizioni per offrire loro la migliore visibilità pres-so le aziende di settore.Prende il via a breve l’edizione romana del Percorso Specialistico “Igiene, ispezione e manutenzione degli impianti di climatizzazione”, una pro-posta esclusiva di AiCARR Formazione. Grazie a questo Percorso, i re-sponsabili dell’igiene e il personale operativo preposti alla manuten-zione degli impianti possono finalmente contare su una preparazione solida e coerente con quanto richiesto dalle Linee Guida del Ministero della Salute* per la definizione dei protocolli tecnici di manutenzio-ne predittiva sugli impianti di climatizzazione, richiamate anche nella Procedura operativa per la valutazione e gestione dei rischi correlati all’i-giene degli impianti di trattamento aria, realizzata dalla Commissione consultiva permanente per la salute e sicurezza sul lavoro**.Il Percorso Specialistico, di cui si sono già tenute con successo due edi-zioni a Milano, si inserisce in un contesto normativo delicato e comples-so, che richiede a chi eroga la relativa formazione una profonda com-petenza e un’indiscussa autorevolezza in materia. «Il nostro Percorso — illustra a questo proposito Mariapia Colella, Presidente della Commissione Formazione di AiCARR e Direttore di AiCARR Formazione Srl — è unico nel suo genere ed è il primo propo-sto in Italia. L’esclusivo programma didattico che lo contraddistingue nasce non solo dalla nostra ultraventennale esperienza nell’ambito del-la formazione tecnica ma anche dal lavoro “sul campo” di AiCARR, che ha collaborato alla stesura delle Linee Guida del Ministero della Salute. Inoltre, ci avvaliamo della collaborazione di due Associazioni del cali-bro di AIISA e AS.A.P.I.A. e dell’intervento di esperti INAIL in qualità di docenti. È importante sottolinearlo perché il professionista che investe tempo e risorse economiche nella formazione deve essere certo di ottenere una preparazione completa e realmente spendibile nel mondo del lavoro, affidandosi a una struttura esperta, seria e autorevole».Com’è strutturato il Percorso Specialistico di AiCARR Formazione?«Il nostro Percorso — prosegue Mariapia Colella — prevede un corso di cinque giornate, per un totale di 36 ore di lezione, per la formazione di figure di Categoria B, gli addetti alle operazioni semplici, e per la pri-ma parte della formazione di figure di Categoria A, i responsabili dell’i-giene. Un ulteriore corso di 20 ore, suddiviso in tre giornate, completa la preparazione dei professionisti di Categoria A, che possono dunque contare su ben 56 ore in aula.Il Percorso affronta tutti gli aspetti indicati dalle Linee Guida del Ministero della Salute e offre una preparazione anche più approfondita di quanto richiesto dalla Procedura operativa.Al termine del corso di cinque giornate, i partecipanti possono sostene-re un test di verifica delle conoscenze acquisite e, a esito positivo, con-seguire un attestato di frequenza e profitto per “Operatore di Categoria B formato ai sensi delle Linee Guida per la definizione di protocolli tecni-ci di manutenzione predittiva sugli impianti di climatizzazione”. Coloro che frequentano la seconda parte del percorso, superando il test di ve-rifica, conseguono l’attestato di “Responsabile dell’igiene di Categoria A formato ai sensi delle Linee Guida per la definizione di protocolli tec-nici di manutenzione predittiva sugli impianti di climatizzazione”».Sono necessari particolari requisiti per accedere?«Richiediamo che chi si iscrive al Percorso abbia sostenuto il test di auto-valutazione online, che viene proposto prima di ogni edizione. La prova
viene sempre ripetuta in due di-verse date, in modo da permet-tere a tutti gli interessati di poter scegliere in base ai propri impe-gni. È importante sapere che il superamento del test non è vin-colante per l’iscrizione al corso, in quanto il risultato è mirato esclu-sivamente a indicare ai parteci-panti stessi se dispongono delle basi necessarie per seguire profi-cuamente le lezioni. In alternativa al test, possono accedere al Percorso Specialistico coloro che hanno partecipato a una delle sei edizioni del corso “Impianti ter-mici e di climatizzazione per le strutture sanitarie – Impianti di climatiz-zazione e architettura dei sistemi impiantistici” oppure ad alcuni corsi del Percorso Fondamenti della Scuola di Climatizzazione, come indica-to sul nostro sito».Quali sono gli obiettivi del Percorso?«L’obiettivo è innanzitutto garantire ai tecnici addetti alla manutenzio-ne degli impianti di climatizzazione, al personale di ASL e di altre isti-tuzioni con compiti di vigilanza e controllo il know how necessario a svolgere in modo competente la loro attività, operando con profes-sionalità, in sicurezza e nel rispetto della normativa vigente in materia.Inoltre, oggi intendiamo offrire a chi frequenta il Percorso una visibilità che può risultare davvero interessante per aprire nuovi orizzonti pro-fessionali: con l’autorizzazione degli interessati, realizzeremo presto un elenco di nominativi dei professionisti che hanno superato i test di pro-fitto delle varie edizioni e che, quindi, si sono formati ai sensi delle Linee Guida. L’elenco verrà pubblicato sul nostro sito e potrà contare sulla si-nergia con la rubrica Job Placement, lo spazio in cui i migliori professio-nisti e le più importanti aziende di settore si incontrano in modo mira-to per cercare e offrire lavoro. Il servizio è riservato ai Soci AiCARR, ma tutti i partecipanti al Percorso “Igiene, ispezione e manutenzione degli impianti di climatizzazione” potranno comparire nell’elenco ed essere visibili alle aziende Socie».Concludiamo parlando dell’edizione che si terrà a breve a Roma«Dopo due edizioni milanesi, la prima parte del Percorso Specialistico approda ora anche a Roma, con l’obiettivo di diventare un appunta-mento istituzionale.Le 36 ore previste per la formazione degli operatori di categoria B, e per la prima parte della formazione della categoria A, si terranno a Palazzo Baleani, presso l’Università La Sapienza, il 29 e 30 ottobre, con seguito il 20, 21 e 22 novembre. Portare sul territorio un percorso così articola-to, affidato a numerosi docenti di diversa provenienza, è sicuramente un grande impegno, ma AiCARR Formazione intende rendere più facil-mente fruibile questa esclusiva occasione di aggiornamento professio-nale anche ai professionisti del centro e del sud. In quest’ottica, ci pro-poniamo di organizzare ogni anno un’edizione milanese e una romana».
Per informazioni e per l’iscrizione: www.aicarr.org * “Linee guida per la definizione di protocolli tecnici di manutenzione predittiva per gli impianti di climatizzazione” (Ministero della Salute – Accordo Stato-Regioni Provv. 05/10/2006 – G.U. 03/11/2006).** Procedura operativa per la valutazione e gestione dei rischi correlati all’igiene degli impianti di trattamento aria, realizzata dalla Commissione consultiva permanente per la salute e sicurezza sul lavoro e approvata il 7 febbraio 2013 nell’ambito della Conferenza Stato-Regioni.
AiCARR informawww.aicarr.com
Proseguono i Corsi Specialistici 2013Si sono aperti il primo ottobre i Corsi Specialistici della Scuola di
Climatizzazione: appuntamenti formativi pensati per chi sente l’esi-genza di un aggiornamento professionale su tecnologie innovative, aspetti normativi specifici, temi di attualità legati al settore.In agenda ci sono ora i cinque corsi della serie Progettazione di im-pianti, che conducono i progettisti alla conoscenza approfondita di sistemi impiantistici peculiari ma sempre più utilizzati, fornendo loro una preparazione in grado di renderne più competitiva la pro-fessionalità. I sistemi radianti, i sistemi a espansione diretta VRF/VRV, gli impianti VMC a recupero di calore, i sistemi WHLP sono affrontati in un’ottica utile tanto al giovane progettista, che apprenderà i prin-cipi fondamentali per la scelta e il dimensionamento di tali impianti, quanto al professionista più esperto, che avrà la possibilità di appro-fondire vari aspetti dell’argomento. Da segnalare che i corsi sulla pro-gettazione di impianti si concluderanno l’8 novembre con il modulo dedicato alla progettazione degli impianti tecnici, meccanici ed elettrici per il blocco operatorio. Nato dalla pluriennale esperien-za tecnico/normativa di AiCARR Formazione nel settore della Sanità, questo nuovissimo corso illustra i più attuali criteri della progettazione degli impianti, non solo tecnici ma anche meccanici ed elettrici, a ser-vizio del blocco operatorio. Oggi, infatti, la singola sala operatoria di un tempo è stata sostituita dal blocco operatorio, che costituisce il luogo
in cui si riscontra il più alto livello della tecnologia ospedaliera, sotto gli aspetti strutturali, tecnologici, impiantistici e strumentali: per que-sto motivo rappresenta il reparto più importante, delicato e sofistica-to dell’ospedale. Gli impianti al servizio del blocco operatorio rivesto-no attualmente un ruolo primario per garantirne il regolare e corretto funzionamento. Per questa ragione, tali impianti sono da sempre og-getto di analisi e approfondimenti che hanno portato alla redazione di specifiche norme di riferimento, nazionali e internazionali, in costante evoluzione e aggiornamento. Il modulo presenta tutti gli impianti necessari per il corretto e sicu-ro funzionamento del blocco operatorio, illustrando le norme che ne disciplinano la progettazione, descrivendo le principali soluzioni pro-gettuali oggi adottabili e riportando le principali procedure di calco-lo. Vengono infine trattate le operazioni per l’esecuzione dell’attività di convalida e di certificazione degli impianti. Il corso ha un approccio squisitamente professionale con esemplificazioni e illustrazione di re-centi importanti realizzazioni.In novembre sono inoltre in programma fra i corsi Specialistici: • 6 e 7 novembre – Cogenerazione: fondamenti e applicazioni.• 13 e 14 novembre – Analisi economiche nel confronto di sistemi
edificio/impianto• 27 e 28 novembre – Conduzione, esercizio e gestione della manu-
tenzione degli impianti tecnologici
In anteprima: a partire da febbraio 2014, il nuovo corso sulla Simulazione termoenergetica dinamica
La simulazione termoenergetica dinamica è uno strumento utile per acquisire crediti nell’applicazione di protocolli di valutazione del livel-lo di sostenibilità di una costruzione edilizia o per svolgere attività di post-costruzione in contesti di continuous commissioning o ancora di riqualificazione energetica dei sistemi edificio-impianti.Le sue applicazioni non si limitano al calcolo dei carichi termici in con-dizioni di esercizio e in termini di potenza impegnata, ma comprendo-no anche la previsione delle prestazioni energetiche del sistema edifi-cio-impianti, in termini di energia consumata, così come l’analisi della dinamica delle prestazioni ambientali di carattere termico e visivo.AiCARR Formazione, in collaborazione con la Sezione Italiana dell’In-ternational Building Simulation Association (IBPSA Italia), ha sviluppa-to questo nuovo corso rivolto a tutti i professionisti che si occupano di previsione numerica delle prestazioni energetiche degli edifici e degli impianti di climatizzazione, ai quali fornisce le conoscenze teoriche e pratiche per la costruzione di modelli termoenergetici di sistemi edilizi
e impiantistici all’interno di due dei più diffusi software di simulazione termoenergetica dinamica (EnergyPlus@ e TRNSYS®).Il corso è organizzato su più giornate, suddivise in pacchetti di due e programmate periodicamente per favorire la partecipazione anche di chi proviene da fuori Milano. Gli argomenti in programma saranno co-municati con il consueto dettaglio di AiCARR Formazione nei prossimi mesi. In anteprima è già possibile anticipare che si parlerà di modelli di calcolo dei carichi termici di un ambiente confinato e dei modelli di funzionamento degli impianti di climatizzazione; alcune giornate sa-ranno dedicate a fornire nozioni pratiche — struttura, interfacce, dati di input, dati di output, campi di utilizzo, limiti — inerenti l’utilizzo di due software e a sviluppare nel dettaglio, su personal computer, le si-mulazioni riguardanti due diversi casi di studio.Il corso si terrà a partire da febbraio 2014, le date saranno comunicate al più presto sul sito www.aicarr.org.
Programmate il vostro Percorso Fondamenti 2014Collaudato con successo nel cor-so delle due precedenti edizioni,
torna nel 2014 il Percorso Fondamenti della Scuola di Climatizzazione. Si tratta di 20 corsi sui temi essenziali della progettazione di impianti, ideati per chi intende affacciarsi alla professione supportato da un’effi-cace preparazione tecnica di base.Il Percorso Fondamenti prevede lezioni teoriche e pratiche, oltre a esercitazioni in aula; gli argomenti sono selezionati dagli esperti di AiCARR Formazione e affidati come sempre a qualificati professionisti e accademici di settore.
Al termine del Percorso, frequentabile integralmente oppure selezio-nando i moduli di interesse, il partecipante è in grado di “leggere” un progetto e ha acquisito le nozioni essenziali per cominciare a muoversi con sicurezza nel mondo della climatizzazione. Ricordiamo che i moduli “Fondamenti” sono caratterizzati da prezzi contenuti, studiati su misura per i più giovani.Il calendario completo dei corsi è pubblicato nella sezione Formazione del sito www.aicarr.org
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La regolazione degli impianti di climatizzazione nel nuovo corso della Scuola in Pillole
Nell’ottica di offrire sul territorio occasioni di aggiornamento su ar-gomenti di particolare attualità, AiCARR Formazione propone il nuo-vo corso della Scuola in Pillole dal titolo “La regolazione degli impian-ti di climatizzazione”, in programma in varie città italiane, da ottobre a dicembre.I dispositivi di regolazione sono ormai presenti in tutti i sistemi impianti-stici, indipendentemente dalla loro taglia e dalla destinazione d’uso de-gli ambienti serviti, e hanno assunto un ruolo fondamentale non solo nella conduzione degli impianti ma anche nel conseguimento degli obiettivi di risparmio energetico. Tanto è vero che nel calcolo per la de-finizione ella prestazione energetica degli edifici si deve tener conto del “rendimento di regolazione”, determinato secondo quanto indicato nella Specifica Tecnica UNI TS 11300, parte 2.Oggi è perciò particolarmente importante per chi opera nel setto-re conoscere i dispositivi e le tecniche di regolazione più diffusi per la
gestione degli impianti, al fine di poterli correttamente applicare per garantire benessere, comfort termoigrometrico e contenimento dei consumi energetici.Il corso è articolato in due parti – corso Introduttivo e corso Avanzato – frequentabili anche singolarmente.Il corso Introduttivo, che si terrà al mattino, è dedicato a coloro che han-no necessità di prendere dimestichezza con i principi di base e i con-cetti fondamentali delle tecniche di regolazione applicate agli impianti di climatizzazione.Il corso Avanzato, in programma nel pomeriggio della stessa giornata, approfondisce gli argomenti inerenti la regolazione degli impianti nelle configurazioni più comuni, ponendo l’accento, inoltre, sull’attuale tema del risparmio energetico attraverso il corretto impiego dei più comuni dispositivi di regolazione.Per il calendario vi invitiamo a consultare il sito www.aicarr.org.
IN RICORDO DI SANZIO BOLDRINILa scorsa settimana è mancato l’Ing. Sanzio Boldrini, Segretario Generale dell’Associazione dal 1998.La sua presenza in AiCARR per tre Presidenze consecutive è stata di notevole apporto.Persona di spiccata intelligenza, con notevoli doti organizzative e gestionali, in ogni momento disponibile per tutti a dare la sua partecipazione.Durante la Sua presenza, AiCARR si è evoluta sia numericamente che in termini di presenza su tutto il territorio, e Lui ha contribuito al risultato.Grazie SanzioRenato Giovanni Merati
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ambiente#15ISSN:2038-2723
POMPEDI CALORE
ANNO 3 - settembre 2012 EUrO15
CASE STUDIESPOMPA DI CALORE ARIA-ACQUA DI PICCOLA TAGLIAMONITORAGGIO DI IMPIANTI PILOTA IN CENTRI COMMERCIALIPOMPA DI CALORE AD R744 POLIVALENTESORGENTI TERMICHETERRA O ARIA?RETROFIT CON POMPA DI CALOREGEOTERMIA, PRESTAZIONI E COSTIVENTILARE CON UTA A RECUPERO TERMODINAMICOCLIMATIZZAZIONE CENTRALIZZATA IN CONDOMINIO
#15La rivista PEr i ProfEssionisti DEGLi iMPianti HvaC&r
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ambiente#13ISSN:2038-2723
VENTILAZIONE E SmOKE MANAGEMENT
ANNO 3 - marzO-aPrILE 2012 EUrO15
PrEsTAZIONI dEGLI IMPIANTI dI VENTILAZIONEsIsTEMI VAV E sIsTEMI ON dEMANdMANuTENZIONE E rIquALIfIcAZIONE ENErGETIcA EVAcuAZIONE dI fuMO E cALOrEsMOkE MANAGEMENT, EsEMPI APPLIcATIVIsTrATEGIE PEr LA rEGOLAZIONE
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ambiente#14ISSN:2038-2723
MISURE DIAgNOSI COLLAUDI
ANNO 3 - GIuGno 2012 EUrO15
DOSSIER COMMISSIONINGSTRUMENTI DA USAREMONITORAGGIO MESSA A PUNTO DEL SISTEMATARATURA DEGLI IMPIANTI AD ARIA PROTEZIONE ANTISISMICA DEGLI IMPIANTI VETRI ED EFFICIENZA ENERGETICA OTTIMIZZAZIONE DEI SISTEMI FRIGORIFERI
#14
Fascicolo DOSSIER MONOGRAFICO FOCUS TECNOLOGICO
#17 Centrali frigorifere Freecooling
#18 Riqualificazione degli impianti nelle strutture alberghiere
Norma UNI 10339
#19 Le gare di appalto nel settore impiantistico Ventilazione
#20 Il progetto degli impianti e il comfort Sistemi passivi
#21Decreto attuativo
della Direttiva 2010/31: quali obblighi per il progettista
Filtrazione
#22 Freddo e caldo nell’industria Pompe di calore
#23 L’integrazione delle fonti rinnovabili negli edifici Manutenzione
#24 Riqualificazione degli impianti negli edifici storici
Sistemi antincedio
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I sistemi GHP di Panasonic sono la risposta ideale per una soluzione VRF efficiente ed eco compatibile Le nuove Pompe di Calore a Gas di Panasonic sono la soluzione perfetta per i progetti in cui la fornitura di energia elettrica rappresenta un problema· Alimentazione a GPL o metano· Adatte a molteplici applicazioni grazie ad un’ampia gamma di unità esterne (da 45 a 142 kW)· Massime prestazioni in riscaldamento anche con temperature esterne sino a -20°C, nessun ciclo di sbrinamento· Possibilità di collegamento con tutte le unità interne e sistemi di controllo della gamma ECOi Panasonic· Possibilità di collegamento di uno scambiatore ad acqua per l’alimentazione delle unità interne idroniche· Controllo della temperatura in uscita per evitare flussi di aria fredda · Controllo della temperatura di mandata per garantire il massimo comfort· Semplice progettazione grazie al nuovo software VRF compatibile con il programma AutoCADPanasonic utilizza le tecnologie più avanzate al fine di soddisfare esigenze applicative di ogni tipo.
