Impianti di condizionamento

L’Ing. Calabrese, consulente per le relazioni di Mitsubishi Electric, ha introdotto la sua relazione spiegando come solo una progettazione sinergica tra i progettisti dell’involucro ed i progettisti degli impianti ed una manutenzione programmata, garantiscono elevati standard di performance del sistema edificio-impianto: se ciò è vero in assoluto per qualsiasi tipologia di edificio, ovviamente quando si passa dal contesto “nuove costruzioni” al contesto “riqualificazione degli edifici esistenti” la complessità degli interventi cresce notevolmente a causa dei vincoli con i quali inevitabilmente ci si scontra.
Di fatto, il recupero, la riqualificazione e/o il rinnovamento del patrimonio edilizio esistente, per lo più caratterizzato da impianti poco performanti in involucri datati e da sistemi di supervisione obsoleti o sotto utilizzati, è una pressante esigenza imposta dal soddisfacimento degli obiettivi di “burden sharing”, di riduzione dei consumi energetici e delle emissioni di CO2 prefissati per il 2020, ma soprattutto li impone l’urgenza di rivalorizzazione degli edifici, oggi tanto più necessaria quanto più il capitale immobiliare è diventato un “bene rifugio”.
Risulta quindi quanto mai indispensabile cogliere la sfida del momento attraverso la scelta di soluzioni impiantistiche ad alta efficienza che prevedano l’utilizzo di fonti rinnovabili per la produzione di energia frigorifera, termica ed acqua calda sanitaria, attraverso l’impiego delle pompe di calore elettriche.

Impianti di climatizzazione: la pompa di calore
L’intervento si è poi concentrato sulla definizione degli impianti a pompa di calore, che attualmente stanno sempre più sostituendo gli impianti tradizionali a caldaia.
Le ragioni essenziali che portano alla scelta della pompa di calore sono la necessità di aumentare l’efficienza energetica del parco immobiliare, di ridurre l’inquinamento ambientale e di utilizzare tecnologie che producono energia da fonte rinnovabile (D.Lgs 28/2011).  Gli obiettivi finali invece sono ridurre la bolletta energetica e rispettare gli impegni assunti dal Paese a livello internazionale (burden sharing regionale).
Il principio fondamentale su cui si basa il funzionamento della pompa di calore è che questo sistema permette di trasferire calore da una sorgente a temperatura più fredda ad una più calda, invertendo lo scambio naturale. Il circuito frigorifero, infatti, è in grado sia di raffreddare la sorgente fredda a contatto con l’evaporatore sia di riscaldare quella calda a contatto con il condensatore.
In particolare, gli impianti di climatizzazione si suddividono in due categorie a seconda della modalità di scambio della potenza con l’ambiente: impianto ad espansione diretta (si climatizza l’ambiente scambiando direttamente il calore tra il refrigerante e l’ambiente) e impianto a fluido intermedio (si produce acqua fredda e calda da inviare ai terminali dell’impianto). In entrambi i casi l’impianto si compone di due sezioni, la prima per la generazione della potenza termo-frigorifera, la seconda per lo scambio della potenza con l’ambiente. Mentre nell’impianto ad espansione diretta queste due sezioni sono inglobate nella stessa macchina, negli impianti a fluido intermedio le due sezioni sono divise in più macchine.  Esiste inoltre un terzo tipo di impianto, il sistema VRF «Misto», ossia una soluzione che coniuga i vantaggi delle due tipologie impiantistiche tradizionali già appena ricordate. Questo sistema cioè coniuga il sistema ad espansione diretta con terminali ad aria e i moduli idronici per la produzione di acqua calda (a media ed alta temperatura) ed acqua refrigerata.
Sono quindi stati riassunti in alcuni punti i vantaggi degli impianti di climatizzazione con pompa di calore:

1. Riduzione energia primaria: 40%- 60%
2. Detrazione fiscale per l’efficientamento energetico e sconto sugli oneri di urbanizzazione
3. Grandi quantità di energia prodotta da fonti rinnovabili (D. Lgs 28/2011)
4. Riduzione produzione di CO2 : 30%- 55%
5. Zero emissioni inquinanti in loco (particolato, PM10, NOx)
6. Possibilità di utilizzare geotermia (terreno, acque superficiali e acqua di falda)
7. Integrazione con sistema fotovoltaico
8. Integrazione con solare termico
9. Velocità di sostituzione del sistema tradizionale (si sostituisce solo la caldaia)
10. Servizio aggiuntivo: climatizzazione degli edifici
11. Contabilizzazione dei consumi e termoregolazione delle singole unità abitative (obbligatorio in Lombardia dal 2012-Legge 3/’11)
12. Bassissimo/Nullo impatto acustico
13. Pieno rispetto del decoro architettonico
14. Totale sicurezza nella gestione dell’esercizio

La riqualificazione energetica del patrimonio edilizio
Come già anticipato, un tema assolutamente stringente è quello della riqualificazione degli edifici esistenti, come mostrato dall’Ing. Calabrese facendo riferimento ad un’analisi del patrimonio edilizio condotta a livello europeo dal BPIE (Building Performance Institute Europe).  In particolare è stato rilevato che è sul settore civile (residenziale + terziario) che bisogna puntare per perseguire gli obiettivi di produzione di energia da fonti rinnovabili previsti per il 2020.
Questi interventi di riqualificazione energetica devono agire su due elementi: involucro ed impianti, e non solo su questi ultimi dunque. Per quanto attiene l’involucro, due interventi possibili per migliorare le prestazioni energetiche sono la sostituzione dei serramenti e la realizzazione di un isolamento a cappotto. Questi accorgimenti da soli portano ad una riduzione della potenza richiesta pari al 20%-50%.
Per quanto attiene invece la riqualificazione energetica degli impianti, gli interventi utili consistono nella sostituzione del sistema di riscaldamento tradizionale con una pompa di calore e nell’inserimento di sistemi di ventilazione controllata con recupero di calore. Queste operazioni portano ad un aumento dell’efficienza dell’impianto pari al 20%-40%.
Attualmente in Italia esistono 19 miliardi di impianti di riscaldamento tradizionali con caldaia, sistemi che comportano elevati consumi, ingenti emissioni inquinanti e non rinnovabili. Esiste quindi un ampio potenziale di risparmio energetico tutto da sfruttare. I casi più frequenti, tra gli interventi di riqualificazione energetica, son quelli di ristrutturazioni di edifici residenziali abitati. Sicuramente intervenire su edifici esistenti e con presenza di inquilini presenta delle criticità, come ad esempio determinare il tipo di terminali adatti all’impianto. Da escludere il sistema di riscaldamento a pannelli radianti a pavimento, per la difficoltà di realizzazione in ambito abitato e già esistente. Il sistema radiante a soffitto può invece essere preso in considerazione, considerando però che ci sia lo spazio necessario in altezza (almeno 10 cm). In ogni caso tale sistema richiede interventi idraulici importanti con inserimento di collettori, pompe e valvole miscelatrici (nella maggior parte dei casi si devono abbandonare le tubazioni esistenti).
Ci sarebbe anche la possibilità di sostituire i corpi scaldanti con fan coil, che assolverebbero insieme alle problematiche estive e a quelle invernali. Ma tale soluzione presenta alcune criticità: le tubazioni dei tradizionali sistemi di riscaldamento non sono coibentate adeguatamente anche per il freddo e porterebbero quindi a problemi di condensa; in inverno verrebbe meno il contributo dello scambio per irraggiamento; il fan coil può risultare rumoroso in ambito residenziale durante la notte.
Risulta da queste considerazioni che la soluzione migliore è lavorare con la tipologia di terminali esistenti, che nella maggior parte dei casi sono radiatori, integrando il sistema esistente con una pompa di calore e riducendo la temperatura di funzionamento dell’impianto tradizionale. La pompa di calore può essere impiegata per il solo impianto di riscaldamento, per quest’ultimo unitamente alla produzione di acqua calda sanitaria oppure in impianto a due livelli termici differenti (caso tipico è l’uso di radiatori insieme a fan coil, come avviene ad esempio negli hotel).
Non bisogna dimenticare inoltre aspetti relativi all’involucro edilizio, quali il dimensioni e il posizionamento del vano tecnico, insieme alle dimensioni e al peso delle macchine, e dei relativi spazi di rispetto, relativi alle sezioni di tubazioni e canalizzazioni e all’impatto acustico delle unità interne ed esterne.
In conclusione, il raggiungimento degli obiettivi di risparmio energetico/economico e dell’abbattimento dell’impatto ambientale passa attraverso 4 fasi:

1. Riqualificazione architettonica degli edifici vetusti;
2. Efficientamento degli impianti termici /illuminazione ormai obsoleti;
3. Monitoraggio e controllo del sistema edificio – impianto e manutenzione programmata;
4. Adeguata educazione degli utenti (riduzione dei consumi del 10%-20%).

IL MESE DELLA PRODUZIONE EDILIZIA – III EDIZIONE, marzo 2013  
Intervento di Mitsubishi Electric
a cura di: Arch. Claudio Sangiorgi
(Docente a Contratto di Tecnologia del Politecnico di Milano e Membro del Royal Institution of Chartered Surveyors di Londra)
Politecnico di Milano, Scuola di Architettura Civile di Milano Bovisa
Proff. Davide Luraschi, Francesca Malaguzzi, Claudio Sangiorgi

Il ciclo di incontri, con realtà di punta nei singoli settori, è inteso quale occasione per tutti gli studenti della Scuola per venire a contatto con il mondo della produzione dell’industria per le costruzioni. La ricerca e l’innovazione tecnologica che tale ambito propone, infatti, è un’opportunità per lo sviluppo dell’architettura contemporanea, con cui è essenziale che i futuri progettisti imparino a dialogare.

Impianti di condizionamento
mercoledì 20 marzo 2013 – aula CT10
Relatore: Ing. Claudia Calabrese, Mitsubishi Electric

*Manor House Hotel Delser : in questo intervento sono state impiegate unità esterne a raffreddamento e riscaldamento simultaneo condensate ad aria, unità interne ad aria per il riscaldamento/raffrescamento delle camere e produzione acqua calda sanitaria.

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Arch. Claudio Sangiorgi
Progettazione, Direzione Lavori, Coordinamenti per la sicurezza, per committenze pubbliche, private e amministrazioni condominiali
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