Dalla terra l energia ecologica per il comfort ambientale

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1 Dalla terra l energia ecologica per il comfort ambientale EDILCUSIO s.r.l. da sempre in prima linea nelle soluzioni innovative costruisce ed edifica nel pieno rispetto dell ambiente

2 Gli appartamenti sono climatizzati mediante impianto a soffitto radiante: il comfort estivo e invernale è assicurato dall effetto radiante dell intera superficie e non dalla movimentazione dei flussi d aria. Si ottiene così un elevato grado di igiene e di benessere termoigrometrico: l uniformità delle temperature, l assenza di fastidiosi spifferi e il controllo dell umidità garantiranno un perfetto microclima. L impianto, funzionante con acqua a basse temperature, associato alla pompa di calore e all isolamento delle strutture murarie consentirà un risparmio energetico elevato. Il complesso residenziale è riscaldato e raffrescato secondo le più moderne tecnologie. Il calore viene prelevato dal sottosuolo mediante sonde geotermiche ubicate in profondità per garantire il benessere e il comfort nel periodo invernale. Nel periodo estivo il raffrescamento avviene cedendo al sottosuolo il calore prelevato dagli appartamenti, calore che verrà riutilizzato nella successiva fase invernale. L intero ciclo annuale avviene pertanto rispettando l equilibrio termico del terreno senza alterare le condizioni naturali. Il trasferimento di energia dal terreno agli ambienti climatizzati è garantito tramite pompe di calore autonome alimentate elettricamente, con consumi energetici limitati.

3 Gli impianti sono completamente termoautonomi. Non ci saranno spese condominiali da ripartire per il condizionamento. Gli impianti sono completamente programmabili a distanza. Tramite cellulare o Personal Computer, dovunque ci si trovi, sarà possibile attivare l impianto, modificare le condizioni di temperatura e gli orari di funzionamento.

4 Caratteristiche e funzionamento Pompa di calore con sonda geotermica La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore, da un corpo a temperatura più bassa ad un corpo a temperatura più alta. La pompa di calore opera con lo stesso principio del frigorifero e del condizionatore d'aria e consente: - nel caso estivo, di trasferire calore dall ambiente interno ad una sorgente esterna (raffrescamento) - nel caso invernale, di trasferire calore da una sorgente esterna all ambiente interno (riscaldamento) In particolare, nel caso invernale, ovvero in fase di riscaldamento, quando il calore tolto ad un ambiente più freddo (per esempio l'aria esterna, una sorgente d acqua o il terreno stesso) viene trasferito ad un ambiente più caldo (l appartamento), la pompa di calore diventa uno utile strumento di risparmio energetico. In questo caso, infatti, il calore reso è pari all'equivalente dell'energia che forniamo alla macchina per farla funzionare (generalmente energia elettrica) più il calore che la macchina riesce a trasferire (pompare) dall'esterno all'interno. L'efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione "COP", dato dal rapporto tra energia resa (calore ceduto all ambiente da riscaldare) ed energia elettrica consumata. Un valore del COP pari a tre vuol dire, ad esempio, che per ogni KWh d'energia elettrica consumato, la pompa di calore renderà 3 KWh d'energia termica all'ambiente da riscaldare; uno di questi fornito dall'energia elettrica consumata e gli altri due chilowattora prelevati dall'ambiente esterno. Tenendo conto della gratuità dell'energia prelevata dall'ambiente esterno si può dire, in altre parole, che l'efficienza della pompa di calore è del 300 per cento. In realtà, per una valutazione più corretta, occorre considerare anche l'energia primaria, necessaria a produrre il chilowattora consumato dall'apparecchio, tenendo conto dei rendimenti della catena di produzione, trasporto e distribuzione dell'energia elettrica. Questa energia proviene in parte da fonti rinnovabili nazionali (idroelettrica, geotermoelettrica, eolica, fotovoltaica) e da importazioni e, per la maggior parte, dalle centrali termoelettriche che bruciano combustibile. Si può dire, comunque, che la pompa di calore dà la possibilità di utilizzare il combustibile di centrale e l'energia delle fonti rinnovabili, con rendimenti complessivi medi annuali compresi tra il 110 ed i 140 per cento (gli attuali impianti a caldaia presentano rendimenti di produzione medi stagionali inferiori al 80%). Il COP di una pompa di calore dipende dal modello e dalle condizioni climatiche e di funzionamento dell'impianto ed è tanto maggiore quanto più bassa è la differenza di temperatura tra l'ambiente da riscaldare e la sorgente di calore, gratuita, utilizzabile. Esso ha valori prossimi a 3 quando si utilizza l'aria esterna, a temperature non inferiori ai 4-5 C e valori più elevati quando si sfruttano l'acqua, il terreno, o, meglio ancora, i fluidi di scarto relativamente caldi, come, ad esempio, l'aria viziata da ricambiare. Nel caso di utilizzo di una sonda geotermica il calore viene prelevato direttamente dal terreno, elemento che costituisce un ottima sorgente di calore a temperatura circa costante tutto l anno attorno ai valori di 10 C..15 C.

5 Il COP che si riesce ad ottenere in condizioni reali risulta pari a 4,5, ovvero per ogni kwh consumato di energia elettrica di trasferiscono in ambiente 4,5kWh. Nel calcolare il COP effettivo di un impianto vanno, inoltre, considerati i consumi elettrici dei dispositivi ausiliari come pompe, ventilatori e resistenze di sbrinamento. Tecnicamente la pompa di calore è costituita da un circuito chiuso, percorso da uno speciale fluido frigorigeno che, al variare delle condizioni di temperatura e di pressione, assume lo stato liquido o di vapore. Il fluido frigorigeno viene fatto evaporare in una serpentina posta nella sorgente fredda (terreno) dalla quale assorbe il calore necessario all'evaporazione. Successivamente viene compresso e in questo processo (è la fase nella quale si fornisce energia alla macchina) la temperatura del fluido aumenta e raggiunge un valore più alto di quello dell ambiente interno (o meglio dell acqua che sarà utilizzata per scaldare gli ambienti). Il fluido viene poi fatto condensare nella serpentina posta a contatto dell acqua di riscaldamento al quale cede il calore assorbito dalla sorgente fredda più il calore che ha ricevuto durante la compressione. Il fluido, adesso allo stato liquido, passando attraverso una valvola d'espansione si trasforma parzialmente in vapore e si raffredda, raggiungendo una temperatura più bassa di quella della sorgente fredda. Ritornato, a questo punto, nell'evaporatore, completa l'evaporazione e ricomincia il ciclo. In altre parole, si riesce a prelevare calore da una sorgente più fredda dell ambiente che si dovrà riscaldare grazie ad un fluido che si trova ad una temperatura inferiore alla sorgente fredda (rispetto al gas la sorgente è più calda e cede calore); il calore viene così immagazzinato dal fluido frigorigeno e tramite il compressore viene compresso fino a raggiungere una temperatura più alta dell ambiente da riscaldare.

6 Pompa di calore 0 C -7 C 60 C 50 C Acqua -3 C Evaporatore Gas frigorigeno -10 C 50 C Condensatore 40 C Acqua Ambiente da riscaldare -1 C -2 C Sonda geotermica Sorgenti fredde Nell'utilizzo di una pompa di calore per il riscaldamento ambiente, le principali sorgenti fredde dalle quali estrarre il calore gratuito sono:

7 - l'aria - esterna al locale dove è installata la pompa di calore - estratta dal locale dove è installata la pompa di calore - l'acqua - di falda, di fiume, di lago, presente in prossimità dei locali da riscaldare e a ridotta profondità - accumulata in serbatoi e riscaldata da collettori solari - il terreno nel quale possono sotterrarsi apposite tubazioni collegate all'evaporatore (sonde geotermiche) La soluzione tradizionale consiste nell utilizzare quale sorgente fredda l aria esterna. Gli svantaggi sono molteplici: - l aria esterna nei giorni più freddi può scendere ben al di sotto di 0 C con conseguente riduzione notevole del COP - rumorosità dei ventilatori - impatto estetico notevole - impatto ambientale sia termico sia acustico sia estetico Una soluzione migliore consiste nell utilizzare quale sorgente fredda l acqua. I vantaggi sono significativi: - l acqua (di acquedotto, di lago, di pozzo, ecc.) rimane tutto l anno alla stessa temperatura (le variazioni sono minime) e più calda dell aria esterna nei giorni invernali: il COP migliora notevolmente (è più facile prelevare calore da una sorgente calda che da una fredda) Gli svantaggi sono però molteplici: - l acqua di acquedotto ha dei costi rilevanti sia nel prelievo sia nello scarico in fognatura - l acqua di pozzo o di lago non può essere prelevata per motivi di autorizzazione da parte degli Enti competenti in materia di Protezione Ambientale - l acqua reimmessa nell ambiente esterno (si pensi al lago) è raffrescata e ciò costituisce inquinamento termico La soluzione ottimale e tecnologicamente più rivoluzionaria consiste nell utilizzare quale sorgente fredda il terreno. Vengono infisse, dopo trivellazione fino a profondità di 200m, delle tubazioni ricoperte di cemento (sonde geotermiche). Le sonde scambieranno calore con il terreno. I vantaggi sono significativi: - il terreno rimane tutto l anno alla stessa temperatura (le variazioni sono minime) e comunque più calda dell aria esterna nei giorni invernali: il COP migliora notevolmente (è più facile prelevare calore da una sorgente calda che da una fredda) - il calore ceduto dal terreno nel periodo invernale viene reimmesso nel terreno nel periodo estivo; pertanto l impatto termico è quasi nullo - non servono autorizzazioni

8 Convenienza economica La necessità e la crescente richiesta di comfort abitativo spinge utenti e progettisti a porre attenzione sempre maggiore alla razionale ed efficiente climatizzazione degli ambienti. In questo contesto, la pompa di calore a ciclo invertibile è un utilissimo strumento in quanto, oltre a permetterci di raffrescare in estate, in inverno, sfruttando per il riscaldamento, il calore gratuito esterno, ci consente di risparmiare energia e, quindi, di inquinare meno. L utilizzo della sonda geotermica e dunque di una pompa di calore acqua terra rende massimo il COP e dunque minimizza il consumo energetico con notevoli risparmi sulla bolletta dell energia elettrica. Per contro non utilizzando tradizionali sistemi con caldaia a gas metano, non si inquina e soprattutto si utilizza energia già presente in natura: in una caldaia l energia necessaria per riscaldare gli ambienti è fornita dall energia chimica del gas metano e dunque si deve bruciare un combustibile fossile; con la pompa di calore ci si limita a trasferire calore da una sorgente dove il calore è già presente ad un altro ambiente.