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OrizzontEnergia

Climatizzazione

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Sistemi di climatizzazione ambientale

Gli impianti di climatizzazione ambientale (riscaldamento e di raffrescamento) ormai sono irrinunciabili nelle nostre case. Ma non tutti sono consapevoli del fatto che essi utilizzano una quota consistente (circa la metà) dell’energiaenergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
consumata in ambito domestico. È quindi molto importante installare sistemi efficienti, a tutto vantaggio della bolletta, del comfort e della sicurezza.

RISCALDAMENTO

CaloriferoMigliorare l’efficienza energeticaefficienza energetica
Con questi termini si intendono i miglioramenti che si possono apportare alla tecnologia per produrre gli stessi beni e servizi utilizzando meno energia, con conseguente riduzione dell' impatto ambientale e dei costi associati.
nella climatizzazione dell’intero parco edilizio è una delle azioni prioritarie ai fini del risparmio energeticorisparmio energetico
Con questo termine si intendono tutte le iniziative intraprese per ridurre i consumi di energia, sia in termini di energia primaria sia in termini di energia elettrica, adottando stili di vita e modelli di consumo improntati ad un utilizzo più responsabile delle risorse.
: questo settore, infatti, assorbe oltre un terzo del fabbisogno energetico complessivo (circa 70 Mtep). Questi consumi, unitamente alle emissioni di CO2CO2
Gas inodore, incolore e non infiammabile, la cui molecola è formato da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. È uno dei gas più abbondanti nell'atmosfera, fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali (fotosintesi e respirazione).

, possono essere ridotti considerevolmente con interventi di risanamento dell’involucro edilizio e di ammodernamento degli impianti termici.

La scelta attenta degli impianti di riscaldamento nelle nostre abitazioni, in particolare della caldaiacaldaia
Dispositivo in cui l'energia chimica posseduta da un combustibile viene trasformata in calore attraverso un processo di combustione. Il calore ottenuto generalmente assolve compiti di riscaldamento oppure viene impiegato per produrre vapore (in questo caso si parla di generatore di vapore).
, e il loro mantenimento in efficienza assicura, nel corso degli anni, costi di gestione e bollette energetiche più bassi, minori consumi ed inquinamento, regolarità di funzionamento e maggiore sicurezza per le nostre case.

 

Le caldaie ad alta efficienza sono caldaie in cui più del 90 % dell’energia contenuta nel combustibile viene trasferita al fluido termovettorefluido termovettore
Fluido che percorre un determinato ciclo termodinamico dando luogo a processi di scambio termico con gli altri fluidi con cui viene in contatto.
(tipicamente acqua); l’efficienza viene quantificata attraverso il rendimentorendimento
In termini generali il rendimento è il rapporto tra "quanto ottenuto" in un processo e "quanto speso" per fare avvenire lo stesso processo. In termodinamica rappresenta la capacità di un sistema di convertire l'input di calore in lavoro utile. Il rendimento è un numero puro (cioè non ha unità di misura) ed è sempre compreso tra 0 e 1. A seconda dei termini che vengono messi a confronto è possibile ottenere diverse tipologie di rendimento utili a definire la bontà di un processo o di una macchina (per esempio rendimento elettrico, rendimento termico, ecc..) ma il ragionamento alla base è sempre lo stesso.
di combustionecombustione
Processo chimico esotermico (ovvero che comporta sviluppo di calore) in cui il combustibile si combina con l'ossigeno presente nell'aria oppure appositamente separato (comburente). La reazione di combustione avviene previo innesco localizzato (accensione).
che è la quota di energia trasferita al fluido termovettore con la combustione (per esempio se la caldaia ha rendimento dell’85 % significa che il 15 % di energia contenuto nel combustibile va perso). Maggiore è il rendimento della caldaia, maggiore è il risparmio di combustibile, il che si traduce in un risparmio energetico ed economico.

Le caldaie tradizionali hanno un rendimento medio intorno all’85-86 %: nei periodi meno freddi il rendimento diminuisce sensibilmente perché la combustione non avviene in condizioni ottimali e il consumo di combustibile aumenta in modo proporzionale.>

L’installazione di una caldaia ad elevato rendimento richiede un maggiore investimento iniziale, ma il risparmio derivante nel medio-lungo termine consente di ammortizzare l’investimento iniziale.

Nel Piano d’azione italiano per l’efficienza energetica tra le misure di miglioramento indicate nel settore residenziale è annoverato l’impiego di impianti di riscaldamento efficienti che permetteranno di risparmiare 8150 GWh/anno al 2010 e 26750 GWh/anno al 2016. Nel settore terziario il risparmio è valutato 5470 GWh/anno al 2010, 16600 GWh/anno al 2016.

Gli interventi di efficienza energetica possono essere conseguiti con diverse tecnologie disponibili sul mercato:

  • Caldaie a condensazione e caldaie a premiscelazione
  • Impianti a pompa di calorepompa di calore
    Macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa ad un corpo a temperatura più alta, utilizzando energia elettrica. Le pompe di calore funzionano grazie a diversi principi fisici, ma sono classificate in base alla loro applicazione (trasmissione di calore, fonte di calore, dispersore di calore o macchina refrigeratrice).
    con tecnologia a compressione o ad assorbimento
  • Impianti cogenerativi ad alto rendimento
  • Impianti con integrazione di energia solareenergia solare
    Energia radiante derivante dal Sole e che raggiunge la Terra sotto forma di radiazione elettromagnetica. Ad oggi esistono fondamentalmente due modi per sfruttare l'energia solare direttamente: attraverso i pannelli solari (per la produzione di energia termica ed elettrica), pannelli fotovoltaici (per la produzione di energia elettrica). L'energia dal Sole è fondamentale anche per lo sviluppo delle altre forme di energia rinnovabili (per esempio per la crescita della biomassa, per i moti dei venti, per il ciclo idrologico delle acque, ecc..).

Il risparmio annuale atteso a fine 2010 nel settore residenziale è pari a 0.7 Mtep/anno, mentre il risparmio atteso a fine 2016 è 2.3 Mtep/anno (fonte: Piano d’azione italiano per l’efficienza energetica, MSE).

Nel settore terziario il risparmio atteso entro il 2010 è di 0.47 Mtep /anno, mentre è di 1.43 Mtep/anno entro il 2016.

Secondo uno studio di Assotermica che ha analizzato l’efficienza degli impianti di climatizzazione invernale per uso residenziale, l’effetto dell’introduzione di impianti innovativi riduce il consumo di energia primariaenergia primaria
Energia riferita direttamente al combustibile impiegato nelle centrali di produzione elettrica. È definita primaria perché deriva direttamente dallae caratteristiche della fonte, così come si trova in natura, senza trasformazioni in nessun'altra forma.
(e di conseguenza le emissioneemissione
Qualsiasi sostanza solida, liquida o gassosa introdotta nell'atmosfera a seguito di processi naturali o antropogenici, che produce direttamente o indirettamente un impatto sull'ambiente.
di anidride carbonica) del 30-50 % rispetto agli impianti tradizionali assicurando un migliore livello di comfort negli ambienti.

Caldaie a condensazione

Nelle caldaie a condensazione i gas di scaricoscarico
Qualsiasi immissione di acque reflue in acque superficiali, sul suolo, nel sottosuolo e in rete fognaria, indipendentemente dalla loro natura inquinante, anche sottoposte a preventivo trattamento di depurazione. Sono esclusi i rilasci di acque previsti all'art. 114 (rilasci da diga).
prodotti dalla combustione vengono raffreddati fino al punto di condensazione, recuperando così parte del calore dei gas che può essere riutilizzato nell’impianto come ulteriore contributo termico.

Per condensare il vapor d’acqua contenuto nei fumi le caldaie a condensazione sfruttano la temperatura dell’acqua di ritorno dall’impianto termico, più fredda rispetto alla temperatura dell’acqua di mandata, realizzando lo scambioscambio
Scambio tra energia elettrica immessa ed energia elettrica prelevata, nel caso in cui l'immissione e il prelievo avvengono in momenti differenti.
termico all’interno di un condensatorecondensatore
Dispositivo in cui si realizza il raffreddamento di un gas (o vapore) che si trasforma in liquido (cedendo energia) grazie al contatto con un altro fluido che, invece, acquista energia e si riscalda.
.

Poiché i fumi escono quasi freddi dalla caldaia a condensazionecaldaia a condensazione
Nelle caldaie a condensazione i gas di scarico prodotti dalla combustione vengono raffreddati fino al punto di condensazione, recuperando così parte del calore dei gas che può essere riutilizzato nell'impianto come ulteriore contributo termico. Le caldaie a condensazione permettono di ridurre i consumi grazie ad un migliore rendimento e di migliorare la combustione con conseguente riduzione delle emissioni di CO e NOx (70 % in meno rispetto alle caldaie tradizionali).
, non riescono a risalire attraverso la canna fumaria, perché sono “pesanti”, e quindi l’impianto deve prevedere un sistema di tiraggio forzato per lo smaltimento delle condense acidecondense acide
Liquido che si forma quando un gas contenente sostanze acide viene raffreddato. Le condense acide possono causare problemi di corrosione delle parti metalliche con cui vengono in contatto. Questo è il motivo per cui i gas di scarico derivanti dalla combustione in una centrale termoelettrica non possono essere raffreddati al di sotto di una determinata temperatura (chiamata temperatura di rugiada).
.

Le caldaie a condensazione permettono di ridurre i consumi grazie ad un migliore rendimento e di migliorare la combustione con conseguente riduzione delle emissioni di CO e NOx (70 % in meno rispetto alle caldaie tradizionali).

Caldaie a premiscelazione

Sono dotate di un particolare bruciatorebruciatore
Sistemi che miscelano e dirigono il flusso di combustibile e aria comburente in modo da innescarne la combustione. Esistono diversi tipi di bruciatori. Essi vengono installati opportunamente all'interno della camera di combustione dei generatori di vapore per poter raggiungere le migliori condizioni di combustione riducendo le emissioni.
in cui la combustione avviene sempre in condizioni ottimali, grazie al perfetto bilanciamentobilanciamento
Servizio svolto dal gestore della rete elettrica al fine di mantenere l'equilibrio tra l'energia immessa e quella prelevata.
tra combustibile e aria. In questo modo il rendimento si mantiene costante al di sopra del 90 % a qualsiasi potenzapotenza
Grandezza data dal rapporto tra il lavoro (sviluppato o assorbito) e il tempo impiegato a compierlo. Indica la rapidità con cui una forza compie lavoro. Nel Sistema Internazionale si misura in watt (W).
, anche nei periodi particolarmente freddi quando la potenza necessaria è minore di quella nominale. Le caldaie a premiscelazione, garantendo un utilizzo ottimale del gas, assicurano un consumo inferiore del 10 % rispetto ad una caldaia tradizionale, con conseguente risparmio di risorse e minore impatto ambientaleimpatto ambientale
L'insieme degli effetti (diretti e indiretti, nel breve o nel lungo termine, positivi o negativi, ecc..) che l'avvio di una determinata attività ha sull'ambiente naturale circostante.
.

Pompa di calore

Con i sistemi a pompa di calore è possibile raffrescare l’ambiente d’estate e riscaldarlo in inverno, facendo ricorso ad un unico impianto che soddisfa tutte le esigenze di climatizzazione ambientale.

Negli impianti a pompa di calore il fluido che compie il ciclo termodinamico compie lo stesso percorso dei cicli di refrigerazione. L’unica differenza è nell’effetto desiderato: raffreddare qualcosa nel caso della refrigerazione e riscaldare qualcosa nel caso della pompa di calore.

Div/1 EN/4 RISP/RISCALD_Div2_Schema funzionam pompa calore.jpg

La pompa di calore trasporta calore da un livello termico più basso a uno più elevato di temperatura.

Nelle pompe di calore un gas viene prima compresso (per aumentarne la pressione e la temperatura) poi attraverso uno scambiatore entra in contatto con l’aria o con l’acqua da riscaldare, cedendo il calore immagazzinato nella fase precedente. L’aria o l’acqua quindi sono utilizzate per riscaldare i vari ambienti o l’acqua sanitaria. Nella terza fase del ciclo, il gas attraversa una valvola di espansione in corrispondenza della quale riduce la propria pressione e la propria temperatura trasformandosi in liquido. Nell’evaporatore il fluido assorbe calore dall’aria o dall’acqua (che nel frattempo hanno portato a termine il loro compito di riscaldamento), diventa nuovamente un gas e viene inviato al compressorecompressore
Macchina operatrice che impartisce ad un gas in ingresso (per esempio aria o gas naturale) una certa quantità di moto tale da innalzarne la pressione fino al valore richiesto.
per iniziare il ciclo.

Una pompa di calore consuma il 67 % in meno di energia elettricaenergia elettrica
Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all'energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W.
rispetto ad un radiatore elettrico tradizionale (naturalmente se fatta funzionare in condizioni ottimali).

RAFFRESCAMENTO

Div/1 EN/4 RISP/RISCALD_Div3_Condizionatore.jpgConsiderati fino a qualche anno fa un bene di lusso, i condizionatori dell’aria (che andrebbero definiti più propriamente raffrescatori) sono sempre più diffusi e forse tra qualche hanno saranno presenti in tutte le case al pari dei termosifoni.

Ma al miglioramento del comfort è associato un aumento dei consumi di energia. Non è un caso che negli ultimi anni il picco della domanda sulla rete elettricarete elettrica
Insieme delle linee elettriche, delle stazioni elettriche e delle cabine elettriche adibite alle operazioni di trasmissione e distribuzione dell'elettricità. La rete elettrica può essere ad alta tensione (da 40 a 380 kV), a media tensione (da 1 a 30 kV) o bassa tensione (380 V).
nazionale si registri in estate piuttosto che in inverno.

Per esempio, un condizionatore in grado di rinfrescare una stanza di circa 20 m2, in funzione per 6 ore al giorno per 4 mesi all’anno, consuma circa 560 kWhkWh
Unità di misura dell'energia elettrica equivalente a 1.000 Wh (wattora), ovvero 1.000 W forniti o richiesti in un'ora.
e contribuisce all’emissione di 340 kg di CO2 (pari all’emissione di 1700 auto a benzina).

I raffrescatori si differenziamo in base al principio di funzionamento (ad assorbimento e a compressione).

I condizionatori a compressione sono quelli che più comunemente si trovano in commercio e che vengono installati nelle abitazioni, mentre quelli ad assorbimento sono adatti a condizionare l’aria in locali di grandi dimensioni (centri commerciali, fabbriche ecc.).

Il principio di funzionamento di un condizionatore è lo stesso del frigorifero perché anche in questo caso si sfruttano le proprietà di un gas che asporta calore da un ambiente (la cella frigorifera o una stanza ) per cederlo ad un altro (la cucina o l’ambiente esterno).

Negli impianti di refrigerazione un gas viene prima compresso (per aumentarne la pressione e la temperatura) poi attraverso uno scambiatore entra in contatto con l’aria, cedendo il calore immagazzinato nella fase precedente. Il gas quindi si raffredda, diventa liquido e viene costretto a passare attraverso un tubo capillare. Attraversato questo piccolo foro, il liquido torna in parte allo stato gassoso, si raffredda e passa nell’evaporatore dove assorbe calore dall’aria. A questo punto il gas viene inviato nuovamente al compressore per iniziare un altro ciclo.

Per quanto riguarda l’adozione di sistemi di condizionamento efficienti nel settore residenziale, il Piano d’azione valuta il risparmio atteso a fine 2010 pari a 180 GWh/anno e il risparmio atteso a fine 2016 pari a 540 GWh/anno. Gli interventi di efficienza prevedono l’installazione di sistemi di condizionamento con EER (Energy Efficiency Ratio) stagionale almeno pari a 3.3 per gli impianti autonomi e 4.1 per gli impianti centralizzati.

L’EER rappresenta l’efficienza elettrica di un climatizzatore ed è definito come il rapporto tra consumo elettrico e resa termica. Un EER pari a 5, per esempio, equivale a 5 kWkW
Unità di misura della potenza equivalente a 1.000 Watt.
termici assorbiti dall’ambiente sottoforma di calore per ogni kW di corrente elettrica consumata.

Div/1 EN/4 RISP/RISCALD_Div4_Tab cons elettrici condizion.jpgSi riportano i consumi di energia elettrica di un condizionatore di 6 kW per diverse classi energetiche (fonte ENEA).

 

L’acquisto di un apparecchio in classe A comporta un risparmio del 20 % sui consumi elettrici rispetto ad un condizionatore in classe D.

Nel settore terziario l’adozione di sistemi efficienti di climatizzazione porta ad un risparmio di 835 GWh/anno entro il 2010 e di 2510 GWh/anno entro il 2016.


 

 

 

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