Ultima frontiera della climatizzazione
Come raffrescare un edificio utilizzando
l’impianto realizzato da ENEA a Roma: raffrescamento estivo
per 600 mq con un impianto solare termico e un
assorbitore
Il Solar Cooling è una tecnologia innovativa e ancora poco diffusa, che consente
di produrre freddo attraverso un assorbitore, partendo da una sorgente calda
come un impianto solare termico.
La possibilità di utilizzare la radiazione solare per il condizionamento
è chiaramente molto conveniente, in quanto è maggiormente disponibile proprio
nel periodo estivo, quando la richiesta di raffrescamento raggiunge i picchi più
alti.
L’impianto di Solar Cooling realizzato
da ENEA presso il centro della Casaccia costituisce una risposta promettente al
crescente bisogno di climatizzazione, all'aumento dei costi dei combustibili
fossili e alla necessità di ridurre le emissioni di CO2. Le ragioni di questa
scelta risiedono, soprattutto, nell’intenzione di sperimentare una tecnologia
innovativa che, secondo l’ENEA, potrebbe diventare un modello energetico
efficiente di riferimento per la climatizzazione nell’Italia centro-meridionale
e nel bacino del mediterraneo. Nel
caso specifico realizzato da ENEA, l’energia solare termica attiva un ciclo
termodinamico per la produzione di acqua calda/refrigerata per il trattamento
dell’aria destinata al condizionamento degli ambienti attraverso dei fancoil. Il
consumo di energia elettrica per il funzionamento delle apparecchiature di
condizionamento e refrigerazione, è quindi limitato al solo azionamento delle
pompe, delle centraline di controllo e dei terminali.
La climatizzazione ad assorbimento è una
delle più promettenti tecnologie termiche di climatizzazione perché consente lo
sfruttamento dell’energia solare e quindi un risparmio d’energia primaria
stimabile intorno al 50% . Due fattori in particolare rendono questa tecnologia
interessante: il fatto di essere azionata da energia termica a temperature
compatibili con i pannelli solari commerciali ed il fatto che i fluidi
refrigeranti utilizzati non creano problemi per l’ambiente.
La configurazione dell’impianto, basata su tubi evacuati e macchina a
bromuro di litio a singolo effetto, è quella che, per il clima di Roma, produce
il minimo tempo di ritorno conseguibile in assenza di contributi dello stato
(circa 10 anni). I risultati di studi di simulazione dinamica (tramite
codiceTRNSYS) effettuati sull’edificio1 hanno dimostrato che il massimo carico
di raffreddamento è di circa 59 KW mentre quello in riscaldamento è di circa 64
KW, ipotizzando come aria di ventilazione quella dovuta alla sola infiltrazione.
Il sistema è costituito principalmente da un campo solare composto da
pannelli a tubi evacuati (superficie di 100mq, che può produrre dai 13.9 kW in
inverno, ai 56.6 kW in estate), da due accumuli per il fluido termovettore
solare ed uno per l’acqua fredda verso l’ utenza, da una macchina ad
assorbimento monostadio ad Acqua-Bromuro di Litio (YAZAKY, 70 kW, acqua calda di
alimentazione di 88°C), da una torre di raffreddamento per lo smaltimento del
calore della macchina frigorifera e da una caldaia di reintegro, che sopperisce
alla mancanza eventuale di radiazione solare.
Mentre nella fase di raffrescamento estivo il freddo necessario viene
creato dal ciclo frigorifero della macchina ad assorbimento, azionata
principalmente dal calore fornito dal campo solare, in quella di riscaldamento
invernale il calore prodotto viene direttamente trasferito nel sistema di
distribuzione dell’edificio. Il
sistema di controllo (Desigo -SIEMENS) rileva principalmente i parametri di
funzionamento del campo solare (temperatura dell’acqua prodotta dal campo
solare, temperatura fluido dei serbatoi di accumulo, temperatura dell’acqua al
gruppo frigo ad assorbimento) agendo sulle pompe di circolazione e sui sistemi
di emergenza, oltre ad interfacciarsi con il gruppo frigo a compressione e la
caldaia esistenti per il comando di accensione e spegnimento degli stessi.
Al sistema di controllo sono state collegate le sonde di temperatura, il
comando e gli stati di funzionamento (marcia, arresto e allarme) delle
apparecchiature (pompe, gruppi frigo, caldaia), il comando e lo stato delle
apparecchiature di regolazione (valvole miscelatrici, valvole motorizzate
ON/OFF, valvole motorizzate stagionali) ed i conta calorie che rilevano le
temperature di mandata e di ritorno, la portata, la potenza istantanea e
l’energia prodotta del fluido controllato.
Vantaggi, problematiche e rientri dell’impianto
Intervista all’ing. Ilaria Bertini
Responsabile generazione distribuita ENEA
Ilaria Bertini (foto sotto) è il
responsabile ENEA che ha curato la progettazione e l'installazione dell’impianto
di
Solar
Cooling di Casaccia, compiendo un primo importante passo verso la diffusione
effettiva di questa tecnologia, assieme all’equipe di ENEA. L’impianto è infatti
realizzato con apparecchiature e macchine commerciali facilmente reperibili sul
mercato, a dimostrazione del fatto che impianti di questo tipo sono possibili,
fattibili e spesso anche convenienti.
Ing. Bertini, quali sono i principali
punti di forza dell’impianto di Solar Cooling da voi realizzato e monitorato a
Casaccia, a quanto ammontano i risparmi energetici?
«Purtroppo ancora non siamo riusciti a fare un monitoraggio completo, a causa
anche delle condizioni eccezionali del clima di quest’anno. Possiamo comunque
affermare con sicurezza che i consumi, con l’installazione di questo impianto,
si sono ridotti con una percentuale sicuramente superiore al 40%.
Durante la stagione estiva, infatti, l’unica energia non rinnovabile
necessaria al raffrescamento dell’edificio è quella necessaria all’alimentazione
delle pompe per far circolare i fluidi e dei fancoil.
Anche durante l’inverno abbiamo ottenuto dei risparmi consistenti:
l’acqua calda prodotta dai pannelli solari viene dirottata direttamente sul
circuito di riscaldamento, anche se è comunque necessaria una caldaia a
condensazione come integrazione, i risparmi sono davvero consistenti. Infine,
grazie ai due accumuli integrati nel sistema, che consentono di sopperire alla
discontinuità della fonte solare, riusciamo a coprire anche il fabbisogno
notturno e, quando il sistema viene riavviato la mattina, non sono necessari
grandi sbalzi termici per renderlo pienamente operativo. Il vantaggio di questo
sistema, rispetto ad un accumulo singolo, è che si riesce a sfruttare al meglio
il bilanciamento, quindi non si ha mai un completo svuotamento, ma si va sempre
a bilanciare la temperatura».
Quali sono, invece, le maggiori
criticità per questo tipo di impianto?
«Grossi problemi in realtà non ci sono,
la tecnologia è sostanzialmente matura e sarebbe pronta per una diffusione
almeno nel settore del terziario, il fatto che non esistono, però, delle aziende
che vendano questo tipo di tecnologia con formule chiavi in mano è un problema
per il mercato. Il sistema è formato, infatti, dall’integrazione di più
componenti: pannelli, macchina ad assorbimento, accumulo, sistemi per il
controllo e terminali. Per
realizzare un impianto di Solar Cooling, quindi, la progettazione non risulta
affatto semplice: il progettista deve mettere assieme tutti i componenti e
bilanciarli, l’installazione va fatta a regola d’arte per ottenere i massimi
benefici, i tempi si allungano e spesso i prezzi lievitano, lei capisce che
questo può essere disarmante.
Inoltre, purtroppo, non esistono ancora
delle economia di scala che permettano una riduzione dei costi, soprattutto per
gli assorbitori, quindi questi impianti risultano ancora molto costosi,
sicuramente lo sono per le medie taglie, anche se bisogna sottolineare che,
salendo di taglia (parliamo di grandi edifici per il terziario), risultano in
realtà sempre più convenienti».
Questi sistemi possono essere utilizzati anche per le ristrutturazioni?
«L’unica vera precondizione è che
sia presente un impianto a bassa temperatura, che possa fornire anche il
raffrescamento estivo, come i fancoil nel caso di Casaccia, o un impianto
radiante a pavimento o a soffitto. Non vanno bene ovviamente gli impianti a
radiatori, in quel caso sarebbe necessario cambiare il sistema di distribuzione,
ma generalmente nel terziario i radiatori non sono molto diffusi, anche se in
alcuni edifici storici sono ancora presenti.
A quanto ammonta mediamente il tempo di
ammortamento per un impianto di questo tipo?
Su taglie medie, come nel caso di
Casaccia (circa 600 mq con 28 uffici) siamo nell’ordine di una decina di anni.
In linea generale, comunque, più si aumentano le taglie più diventa conveniente
l’installazione. Il
nuovo Conto Termico, da poco entrato in vigore prevede dei vantaggi particolari
per questo tipo di tecnologia: con gli incentivi i tempi di rientro scendono
quindi a 4-5 anni, inoltre, mentre per tutte le altre tecnologie è possibile
ottenere l’incentivazione solo per le sostituzioni, nel caso del Solar Cooling è
possibile anche con gli impianti di nuova realizzazione».
Crede che questa tecnologia possa avere un futuro anche per il residenziale?
«Se con residenziale intende la casa unifamiliare, lo scoglio grosso è il
costo delle macchine ad assorbimento di piccola taglia, che sono ancora
decisamente troppo costose, quindi allo stato attuale direi di no.
Per quanto riguarda invece il condominio, il discorso potrebbe essere più
interessante. Bisogna sottolineare però che nel residenziale il raffrescamento è
ancora poco diffuso, diversamente dal terziario, dove è ormai una condicio sine
qua non. Quando si fanno
delle spese di questo genere bisogna calcolare il tempo di ritorno in funzione
delle effettive ore di funzionamento: chiaramente la molla economica è quella
principale, quindi, se devo spendere una cifra molto elevata per poi utilizzare
questo oggetto poche ore al giorno, ad esempio solo durante la notte, non c’è
convenienza».