Gli impianti tecnologici nel terzo settore sono una componente fondamentale perché contribuiscono al benessere degli ospiti e alla salubrità degli ambienti e delle strutture.
Parliamo di sistemi tecnologici avanzati e con reti di distribuzione spesso complesse rispetto alle componenti che ritroviamo nell’ambito residenziale.
Rete Irene ha organizzato un approfondimento su questa tematica con una serie di articoli dedicati alle diverse tipologie e funzioni degli impianti, iniziando con un articolo introduttivo realizzato dall’Ing. Nicola Stefani, esperto energetico.
Le strutture del terzo settore sono estremamente energivore in termini di climatizzazione invernale ed estiva, condizionamento dell’aria e consumo di acqua calda sanitaria.
Riportiamo di seguito l’andamento dei consumi reali di gas metano e di energia elettrica per una struttura RSA con capacità ricettiva di 90 posti assistiti.
Un intervento di riqualificazione energetica deve sempre partire da un’attenta diagnosi energetica della struttura oggetto di valutazione e in particolare da:
- analisi dello stato di fatto
- valutazione dei consumi storici dei vettori energetici
- implementazione di un modello di calcolo e validazione dello stesso sulla base dei consumi storici
- analisi costi/benefici delle singole opportunità di efficientamento
- progettazione degli interventi
In questo articolo daremo alcune informazioni di carattere generale e nelle prossime uscite affronteremo nel dettaglio le seguenti soluzioni di impianti tecnologici:
- Le pompe di calore polivalenti e i gruppi frigoriferi con recupero di calore
- La microcogenerazione e la trigenerazione
- Il fotovoltaico e il solare termico
- Il condizionamento dell’aria
- Il trattamento dell’acqua: la prevenzione ed il controllo della legionellosi
- Il bilanciamento idraulico e la separazione dei circuiti di distribuzione
- La building automation
La Pompa di Calore polivalente
Dall’analisi dei consumi energetici delle strutture del terzo settore si evidenzia nel periodo estivo un fabbisogno contemporaneo di energia termica per produzione di acqua calda sanitaria ed eventuale trattamento di post-riscaldo delle unità di trattamento aria e di energia frigorifera per climatizzazione e condizionamento dell’aria.
Una concreta ed efficiente alternativa ad impianti tecnologici tradizionali che prevedono l’utilizzo di gruppi frigoriferi per soddisfare il carico freddo e caldaie per soddisfare il carico caldo è l’impiego di pompe di calore polivalenti che permettono di fornire contemporaneamente caldo e freddo senza limitazioni di alcun tipo. Nel caso, infatti, di richiesta simultanea di caldo e freddo, la macchina lavora in modalità di recupero totale consentendo il trasferimento di calore dal circuito freddo a quello caldo nel modo più efficiente possibile.
La cogenerazione e trigenerazione
Le strutture del terzo settore presentano un andamento dei consumi energetici caratterizzato da consumi crescenti di gas metano dall’estate all’inverno e da un aumento dei consumi elettrici nei mesi estivi, legati ai servizi di climatizzazione e condizionamento dell’aria. Questa condizione può essere favorevole all’installazione di impianti tecnologici di cogenerazione, che in queste strutture diventano di microcogenerazione in quanto la potenza elettrica nominale è di solito inferiore a 50 kWe.
La cogenerazione è la produzione combinata, in un unico processo, di energia elettrica e di calore che deve essere utilizzato per gli usi termici della struttura: climatizzazione invernale, produzione di acqua calda sanitaria, ecc.
Un’unità di microcogenerazione si definisce ad alto rendimento se dal suo funzionamento ne consegue un risparmio di energia primaria (PES) rispetto alla generazione separata delle stesse quantità di energia elettrica e calore. Trattandosi di una tecnologia di efficientamento energetico, alla cogenerazione ad alto rendimento (CAR) è riconosciuto l’incentivo dei titoli di efficienza energetica, i cosiddetti certificati bianchi, da considerare nel bilancio costi/benefici dell’intervento.
I microcogeneratori in commercio utilizzano una delle seguenti tecnologie:
- Motori a combustione interna alimentati a gas
- Motori stirling a combustione esterna
- Microturbine a gas
- Microcogeneratori con celle a combustile
La cogenerazione può diventare trigenerazione se abbinata ad un frigo-assorbitore, una macchina che utilizza acqua calda per produrre acqua refrigerata da impiegare per il servizio di climatizzazione estiva. Con la trigenerazione il fabbisogno di energia termica nel periodo estivo aumenta in quanto parte del calore è utilizzato per la climatizzazione degli ambienti, massimizzando così il numero di ore di funzionamento della macchina.
Il Fotovoltaico
L’impianto fotovoltaico e l’eventuale sistema di accumulo vanno progettati facendo riferimento ai reali consumi elettrici distribuiti nell’arco dei singoli mesi, in modo tale da ottimizzare l’autoconsumo di energia prodotta, e alla superficie e all’orientamento e inclinazione delle falde di copertura disponibili.
Tipicamente il fabbisogno di energia elettrica delle strutture del terzo settore è molto alto quindi, spesso e volentieri, si va a saturare con l’impianto quella che è la superficie disponibile di copertura.
Il Solare Termico
Il consumo di acqua calda sanitaria è una delle voci significative nei costi delle strutture del terzo settore. Il fabbisogno è spesso costante in tutto l’arco dell’anno e dipende dal numero di posti letto. Per questo motivo è importante verificare l’opportunità di installare impianti tecnologici di solare termico, che dovrà essere progettato con la massima cura per limitare il fenomeno di stagnazione. Un Fenomeno che si verifica nel momento in cui è presente l’irraggiamento solare sui collettori ma è già saturata la capacità di accumulo dell’impianto, data dai serbatoi installati; questo significa che i collettori non possono più trasferire calore all’impianto e pertanto si manifesta una sovratemperatura con formazione di vapore.
Anche la progettazione costruttiva e la realizzazione dell’impianto vanno curate nel dettaglio e in particolare il collegamento idraulico dei collettori sulla copertura per evitare la formazione di “punti alti”, che poi in fase di gestione possono essere causa di situazioni di malfunzionamento per la formazione di sacche d’aria che ostacolano la corretta circolazione dell’acqua nell’impianto.
Il bilanciamento idraulico
È importante fare un’attenta analisi dello stato di fatto delle reti di distribuzione, valutando il corretto bilanciamento di ogni singolo circuito in funzione dei fabbisogni reali.
Il bilanciamento idraulico dei circuiti è importante per i seguenti motivi:
- Garantire il comfort di tutte gli ambienti climatizzati
- Fornire ad ogni singolo circuito la portata idraulica strettamente necessaria, riducendo così i consumi di energia elettrica delle pompe di circolazione
- Garantire in ogni condizione di funzionamento il corretto salto termico dei circuiti di distribuzione, riducendo le dispersioni termiche delle reti di distribuzione e migliorando l’efficienza energetica dei sistemi di produzione di energia termica e frigorifera.
Altro aspetto importante da valutare è la possibilità di separazione dei circuiti secondari che hanno diversi tempi di utilizzo, dotando ogni ambiente di regolazione autonoma, così tale da ridurre i tempi di attivazione delle singole zone climatizzate.
Nei prossimi articoli analizzeremo con attenzione impianti tecnologici enunciati qui e le soluzioni utili a rendere efficienti le strutture del terzo settore.