Gestione dell`energia: Efficienza energetica

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GUIDA DI APPROFONDIMENTO
GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
A CURA DEL BIC SARDEGNA SP A
1
GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
SOMMARIO
1
PREMESSA ................................................................................................................................. 3
2
SETTORE ELETTRICO ................................................................................................................... 4
3
2.1
Illuminazione efficiente......................................................................................................... 4
2.2
Dispositivi di controllo per illuminazione .......................................................................... 6
2.3
Motori elettrici........................................................................................................................ 6
2.4
Rifasamento ........................................................................................................................... 7
2.5
Aria compressa ..................................................................................................................... 8
2.6
Movimentazione di fluidi ...................................................................................................... 8
2.7
Riduzione del condizionamento estivo .............................................................................. 8
2.8
Cogenerazione e microcogenerazione ............................................................................... 8
SETTORE TERMICO ..................................................................................................................... 9
3.1
Recuperi termici .................................................................................................................... 9
3.2
Caldaie ad alto rendimento .................................................................................................. 9
3.3
Isolamento termico ............................................................................................................. 11
3.4
Serramenti ed infissi ........................................................................................................... 13
3.5
La termoregolazione ........................................................................................................... 14
3.6
Climatizzazione.................................................................................................................... 15
2
GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
1
PREMESSA
Nella presente guida troverai informazioni utili sul tipo di interventi pratici da eseguire per
conseguire diminuzioni dei consumi di energia nella tua azienda mediante azioni di
risparmio e di efficientamento energetico.
È opinione diffusa, soprattutto tra i non addetti ai lavori, che la strada da percorrere sia
semplicemente legata all’uso delle fonti rinnovabili. È invece necessario accompagnare
questa scelta da una revisione delle modalità di consumo dell’energia all’interno
dell’azienda.
Non avrebbe senso, infatti, spendere denaro in un impianto a fonte rinnovabile più grande
del necessario con la finalità di coprire deli sprechi conseguenti a processi produttivi mal
progettati e mal gestiti dal punto di vista energetico.
Migliorare la spesa delle proprie bollette si puo’ fare in diversi modi, come schematizzato
nel seguente diagramma.
Con riduzione
dei consumi:
Senza riduzione
dei consumi:
adottando
comportamenti
corretti
contrattazione delle
tariffe coi venditori di
energia elettrica, gas
OBIETTIVO
Riduzione
bollette
aziendali
Senza riduzione
dei consumi :
impiegando impianti a
fonti rinnovabili per
prodursi l'energia di cui
si ha bisogno
Con riduzione
dei consumi:
Con riduzione
dei consumi:
agendo sugli impianti
esistenti dotandoli di
sistemi di
efficientamento
adottando nuove
tecnologie e nuovi
processi a minor
consumo
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L’EFFICIENZA ENERGETICA
La legislazione nazionale e le direttive comunitarie cercano di incoraggiare le buone
pratiche dell'efficienza energetica in tutti i settori. E’ stata ad esempio sviluppata a livello
europeo la norma EN 16001 sui Sistemi di Gestione dell'Energia (SGE), sulla base delle
norme in materia di gestione dell'energia precedentemente sviluppate in alcuni paesi
europei e in Nord America e sul consolidato schema della ISO 14001 sui sistemi di
gestione ambientale.
L'implementazione di un SGE può consentire non solo di raggiungere obiettivi di efficienza
energetica ma soprattutto di mantenerli e di incrementarli, attraverso la creazione di una
politica energetica aziendale, di procedure interne di azione e di un continuo ciclo di
controllo e revisione dei risultati. La strada dell'efficienza energetica garantisce ritorni
economici all'azienda anche nel breve periodo, grazie ai risultati conseguibili con
l'ottimizzazione dei consumi e della relativa spesa energetica.
2
SETTORE ELETTRICO
Rimanendo nel settore delle PMI (piccole e medie imprese), senza addentrarci in
un’analisi elettrica di una grande azienda (per la quale è auspicabile la presenza di un
energy manager in grado di analizzare sistemi complessi), partendo da analisi energetiche
che hanno preso in considerazione le varie tipologie di consumi elettrici, è emerso che gli
impianti e i macchinari sono gli elementi predominanti nel bilancio energetico.
L’illuminazione incide per circa il 10% mentre le apparecchiature per ufficio incidono in
percentuali ancora minori.
I risparmi nei consumi possono essere ottenuti con interventi su:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
motori ad alta efficienza;
pompe per la movimentazione di fluidi;
tecniche di rifasamento;
eliminazione dei consumi di elettricità impiegata inutilmente;
pompe di calore;
riduzione del condizionamento estivo mediante impiego di schermature solari;
contrattazione della fornitura di energia;
lampade ad alta efficienza nell’illuminazione e sistemi automatici;
impiego della cogenerazione;
autoproduzione di energia.
Di seguito nella guida è presente una breve rassegna degli interventi sopraesposti.
2.1
Illuminazione efficiente
I vantaggi
In una PMI l’incidenza dei consumi per l’illuminazione rappresenta l’8-12% dei consumi
totali annuali di energia elettrica. È possibile ridurre questa percentuale utilizzando le
lampade fluorescenti compatte (LFC) dette anche “a basso consumo” o “a risparmio
4
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L’EFFICIENZA ENERGETICA
energetico”, che presentano diversi vantaggi rispetto alle lampadine tradizionali
(lampadine ad incandescenza):
• durata fino a 6 -10 volte superiore;
• maggiore efficienza energetica, che consente di sostituire lampadina tradizionale
con una LFC di potenza pari ad almeno un quinto (ad esempio una lampadina
tradizionale da 100W può essere sostituita con una LFC da 25 W oppure da 20 W)
ed ottenere così proporzionali risparmi in bolletta e un’efficace azione di riduzione
delle emissioni di CO2 associate ai consumi elettrici.
Tipologie
Un impianto di illuminazione si compone di diverse parti: sorgenti luminose, convertitori,
starter, driver, apparecchi di illuminazione e controlli. Le sorgenti luminose (le cosiddette
lampadine) sono la fonte di luce. Il campo dell’illuminazione efficiente ha registrato negli
ultimi anni un notevole sviluppo tecnologico e di mercato, anche grazie alle Direttive
Europee che hanno messo al bando le tipologie di lampade tradizionali a incandescenza.
L’evoluzione nel settore dell’illuminazione coinvolge anche i dispositivi utilizzati per
controllare e guidare il funzionamento del sistema d’illuminazione con ricadute nei risparmi
di energia conseguibili. Sono sempre più presenti sul mercato e commercializzati i sensori
di presenza/prossimità (che permettono l’accensione automatica in presenza di oggetti in
movimento nel campo di copertura) e i sensori di luminosità (che permettono di adattare il
flusso luminoso della lampada in funzione delle condizioni d’illuminazione dell’ambiente
circostante).
Nel campo dell’illuminazione artificiale, le principali alternative tecnologiche oggi disponibili
o in fase avanzata di sviluppo sono:
1. Le lampade ad incandescenza (tradizionali o alogene). In merito alle prime, l’Unione
Europea ha introdotto l’obbligo di toglierle dal commercio progressivamente a partire
dal 2009, per terminare nel 2012 (Regolamento n. 244/2009);
Le lampade a scarica, a gas o a fluorescenza costituiscono oggi la parte più
importante dell’offerta di mercato; le più diffuse sono lampade a fluorescenza
compatte (CFL, Compact Fluorescent Lamp) o tubi fluorescenti lineari. Queste,
nonostante la grande diffusione, hanno lo svantaggio di un costo di acquisto maggiore
rispetto alle lampade a incandescenza; discreta sensibilità alla temperatura (calo nelle
performance al crescere della temperatura di esercizio); controllo ottico limitato;
possibilità limitata di dimming (ossia di controllo e regolazione dell’intensità luminosa);
presenza di mercurio nella lampada che ne comporta lo smaltimento come RAEE
(Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche).
2. Le lampade a stato solido LED (Light Emitting Diode), nelle quali il dispositivo sfrutta le
proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori per produrre fotoni che generano
luce. La tecnologia a LED rappresenta una delle maggiori innovazioni nella storia
dell’illuminazione, offrendo la possibilità di generare luce di vari colori in base al tipo di
costruzione, ai valori di tensione e alla corrente di alimentazione. L’efficienza luminosa
di una lampada a LED è molto elevata (50/100 lm/W), con una durata intorno alle
50.000 ore.
I vantaggi dell’utilizzo sono riassumibili in: dimensioni ridotte, robustezza fisica, lunga
durata, cicli accensione/spegnimento che non hanno alcun effetto sulla durata della
lampada, assenza di mercurio, elevata efficienza luminosa, svariate possibilità di
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
applicazioni di design, possibilità di cambiare i colori della luce emessa facilità di
utilizzo in modalità dimming. Gli svantaggi sono: mancanza di standardizzazione degli
apparecchi di supporto alle lampade, prezzo elevato rispetto alla tecnologia a
fluorescenza, rischio di abbagliamento a causa delle piccole dimensioni della
lampada.
Efficienza luminosa LED
Gli standard ottenibili con una lampada a tecnologia LED in condizioni ottimali si collocano
su standard molto più elevati delle tecnologie a fluorescenza (100/120 lm/W). È
necessario tuttavia rimettere a norma l’impianto: un apparato non conforme, in presenza di
temperature elevate, fa sì che l’efficienza complessiva del LED decada notevolmente. Un
discorso analogo vale anche per la durata del LED: questa tecnologia è caratterizzata da
una vita utile di circa 50.000 ore, che in pratica si riduce di circa la metà a causa della più
bassa vita utile dell’elettronica necessaria al suo funzionamento (circa 15 anni). Le
soluzioni LED consentono la massima efficienza energetica, con un risparmio fino al 70%
rispetto ai sistemi d’illuminazione tradizionale. Installando un kit di lampade a LED con
sistema d’illuminazione efficiente, in uno spazio di lavoro di circa 24 m2, si avrà un
consumo annuale di circa 150+200 kWh.
Conclusioni
La scelta di un sistema di illuminazione ad altissima efficienza consente di:
• risparmiare sui consumi di energia;
• avere minori costi di manutenzione grazie alla maggior durata degli apparecchi a
LED (15 anni di vita media):
• consumare in base alle effettive esigenze d’illuminazione;
• ridurre la produzione di CO2, evitando emissioni nocive per l’ambiente.
2.2
Dispositivi di controllo per illuminazione
Sono presenti in commercio diversi sistemi in grado di razionalizzare ed ottimizzare
l’utilizzo delle sorgenti luminose in base alle reali necessità.
Esistono dei sistemi crepuscolari in grado di consentire l’attivazione dell’illuminazione solo
in condizioni di luce diffusa, che consentono un utilizzo più razionale degli impianti rispetto
a quanto è possibile ottenere con un temporizzatore.
In commercio sono presenti dei sensori di posizione che consentono l’accensione degli
apparecchi illuminanti solo in caso di “presenza”, gli stessi possono sfruttare tecnologie
Wi-Fi per la trasmissione dell’input di accensione al quadro elettrico.
L’installazione combinata di un sensore di rilevazione di presenza con un regolatore di
flusso luminoso consente di avere dei risparmi anche del 20%.
2.3
Motori elettrici
I dispositivi maggiormente utilizzati nell’industria sono i motori elettrici.
Spesso vengono utilizzati per 24 ore in continuo, pertanto i consumi di energia elettrica ad
essi collegati sono importanti (nel caso di aziende con ampia dotazione di motori elettrici
possono rappresentare anche il 70-80% dei consumi in bolletta). Sostituire, pertanto, i
motori obsoleti con motori ad alta efficienza, può rappresentare per le aziende una delle
principali opportunità di risparmio energetico.
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
I motori ad alta efficienza, che hanno caratteristiche costruttive e materiali particolarmente
evoluti, permettono di ridurre i consumi fino al 20%; l'installazione di sistemi inverter di
regolazione consente risparmi fino al 50%. Nonostante ciò, spesso si preferisce
“riavvolgere i motori” piuttosto che sostituirli, peggiorando sensibilmente le prestazioni.
I motori elettrici sono presenti in tutte le applicazioni e i processi industriali, nonché nei
sistemi di condizionamento, di ventilazione e nei circuiti idraulici connessi a ventilatori e
pompe. In tutte queste applicazioni i vecchi motori possono essere sostituiti da motori
elettrici ad alta efficienza, previa specifica valutazione di convenienza.
Le perdite in un motore elettrico sono di diversa natura:
• meccaniche, per attrito (nei cuscinetti e alle spazzole) e per ventilazione;
• nel ferro a vuoto (proporzionali al quadrato della tensione);
• per effetto Joule (proporzionali al quadrato della corrente);
• negli avvolgimenti di statore e rotore.
Nei dispositivi ad alta efficienza tali perdite sono state ridotte intervenendo sui materiali di
fabbricazione o attraverso migliorie degli elementi costruttivi.
Vantaggi
• elevato rendimento;
• elevata risposta dinamica;
• elevato fattore di potenza;
• ridotto ingombro del sistema azionamento;
• facilità di installazione;
• minore manutenzione e ridotta usura (grazie alle basse velocità di rotazione e alla
riduzione dei componenti meccanici);
• maggiore affidabilità del sistema.
Dal 2009 sono in vigore quattro nuove classi di efficienza energetica per i motori elettrici,
denominate IE1, IE2, IE3 e IE4 (in ordine crescente di efficienza), che hanno sostituito le
precedenti EFF1, EFF2 e EFF3 (in ordine decrescente di efficienza).
Le classi IE3 (premium) e IE4 (super premium) sono di nuova concezione e mirano a
innalzare ulteriormente i livelli di efficienza (così come accaduto per gli elettrodomestici
nell’introduzione delle classi di efficienza A+).
2.4
Rifasamento
È un’operazione che consente di aumentare il fattore di potenza (cosφ) di un dato carico
elettrico (ad esempio con una batteria di condensatori) per ottenere, a pari potenza
attiva assorbita (kW), la corrente nell'impianto.
Questo tipo di accorgimento consente di ridurre le perdite di energia e l'assorbimento di
potenza apparente soprattutto in un impianto industriale. Una prassi comune da parte
dell’ente distributore dell’energia elettrica è l’applicazione di penali relative a sfasamento
dei macchinari: per non incorrervi è necessario, soprattutto nella grande industria, rifasare
l’impianto. Il rifasamento deve essere effettuato in cabina se si tratta di piccola azienda
oppure direttamente ai carichi se sono presenti perdite consistenti di distribuzione.
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
2.5
Aria compressa
L’aria compressa è presente in quasi tutte le applicazioni industriali, essa è impiegata per
azionamenti, operazioni di comando, nelle presse, negli spruzzatori, nello stampaggio,
nell’imbottigliamento e in tanti altri macchinari. I consumi di energia elettrica dovuti all’uso
dell’aria compressa possono incidere fino a più del 20% sui consumi elettrici complessivi
dell’azienda.
Spesso l’efficienza energetica di tali macchinari è compromessa da apparecchiature
obsolete, errori di progettazione, manutenzioni scorrette o non eseguite, ed ha un margine
di miglioramento che puo’ tradursi in un risparmio del 10-20%, con tempi di ritorno
dell’investimento anche molto brevi.
Uno degli errori più comuni è il dimensionamento errato rispetto all’utilizzo effettivo che si
farà dell’impianto ad aria compressa.
I motivi principali di spreco nei sistemi ad aria compressa sono:
• impiego di motori a bassa efficienza;
• perdite sulla rete di distribuzione;
• errato dimensionamento del gruppo compressore-motore;
• produzione di aria compressa a pressioni più elevate di quelle richieste;
• impiego dell'aria compressa ove non è previsto o necessario.
2.6
Movimentazione di fluidi
La movimentazione dei fluidi è spesso ottenuta con pompe sovradimensionate, a causa di
una prevalenza esagerata rispetto alle reali esigenze funzionali. Il risultato di questo difetto
di progettazione e dimensionamento è uno spreco energetico.
Per ovviare a questo inconveniente è necessario eseguire un corretto dimensionamento e
progettazione delle linee e dei sistemi di pompaggio, affidandosi a dei professionisti di
settore.
2.7
Riduzione del condizionamento estivo
La climatizzazione estiva consente di creare condizioni termo-igrometriche ideali nel
periodo estivo all’interno degli ambienti destinati al lavoro. Generalmente è ottenuta
mediante l’impiego di pompe di calore, che hanno spesso dei consumi molto alti e che
crescono in proporzione alle dimensioni impiantistiche.
È possibile ridurre il fabbisogno di energia elettrica mediante l’impiego di schermature
solari.
2.8
Cogenerazione e microcogenerazione
Unità produttive che operano su tre turni lavorativi possono sfruttare il beneficio derivante
dall’installazione di un impianto a cogenerazione, che consente di ottenere energia
elettrica e termica con un elevato rendimento. È necessario eseguire un adeguato studio
di fattibilità che permetta di individuare in modo adeguato e preciso la validità
dell’investimento, quantificando il tempo di rientro e gli utili.
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
3
SETTORE TERMICO
All’interno degli ambienti produttivi possono crearsi dei microclimi che sfruttano il calore
delle apparecchiature installate. Questo fenomeno durante le stagioni più fredde può
essere un vantaggio e può essere utilizzato come fonte di riscaldamento naturale degli
ambienti di lavoro. Durante l’estate è invece un surplus che deve essere contrastato con
impianti di raffrescamento. Per quanto riguarda gli uffici, generalmente più piccoli dei locali
di produzione, il consumo per riscaldamento e raffrescamento è di ridotta entità.
In quest’ottica assume una certa importanza la trasmissione del calore attraverso
l’involucro, pur permanendo sempre una piccola aliquota relativa al consumo. Interventi di
isolamento termico dell’involucro non sembrano essere così rilevanti ma sono comunque
razionali e possono essere convenienti in presenza di sistemi di incentivazione.
Per ciò che riguarda alcune applicazioni industriali è interessante l’impiego di collettori
solari. L’argomento è trattato nella Guida di orientamento alle fonti rinnovabili.
Si può conseguire un risparmio energetico tramite:
• eliminazione del riscaldamento elettrico;
• controllo della temperatura;
• riscaldamento a bassa temperatura;
• isolamento.
3.1
Recuperi termici
Descrizione
I cicli produttivi di molti settori energivori sono intrinsecamente caratterizzati da notevoli
quantità di energia termica di scarto contenuta nei fluidi di processo. Nonostante gran
parte di questa energia sia riutilizzabile, l’economicità di questa operazione è fortemente
condizionata da: difficoltà legate alla composizione chimica dei fluidi (in impianti
siderurgici), alla loro bassa temperatura (cementifici) e alla ciclicità del processo
produttivo. L’evoluzione del mercato dell’energia negli ultimi anni ha posto le basi
economiche per il riutilizzo di questi cascami termici per la produzione di energia elettrica.
Lo strumento è l’ORC, acronimo di Organic Rankine Cycle, cioè ciclo di tipo Rankine a
fluidi organici. Tale sistema consente di trasformare l’energia termica, che altrimenti
andrebbe persa, in energia elettrica. Un sistema a recupero termico può essere equiparato
a un impianto a energia rinnovabile poiché, di fatto, non viene consumato alcun
combustibile fossile per produrre energia.
Vantaggi
• basse pressioni;
• impianti compatti;
• completa automazione;
• alta affidabilità.
3.2
Caldaie ad alto rendimento
Premessa
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
Tra le varie tipologie di apparecchiature che consentono il riscaldamento dell’acqua
utilizzando combustibili tradizionali, la caldaia a condensazione è, nel suo genere, la più
ecologica disponibile sul mercato. Garantisce infatti rendimenti particolarmente elevati
attraverso il recupero del calore latente di condensazione del vapore acqueo contenuto nei
fumi. In questo modo, può raggiungere mediamente un rendimento superiore anche del
20% rispetto a quello di una caldaia tradizionale. Al tempo stesso, grazie a particolari
accorgimenti e a una combustione ottimizzata, riduce le emissioni di ossidi di azoto e di
monossido di carbonio (fino al 70% in meno rispetto a quelle di una caldaia tradizionale).
Una caldaia a condensazione abbinata a un impianto solare termico permette il
raggiungimento di risparmi notevoli.
Descrizione
Una caldaia tradizionale è costituita da un contenitore di acqua (o di un altro liquido), che
viene riscaldato attraverso la combustione di gas o di gasolio. I fumi di combustione sono
eliminati attraverso un apposita canna fumaria. Per problemi tecnici è necessario evitare la
condensazione dei fumi e quindi la creazione di condensa sulle superfici di scambio
termico, per questo motivo solo una parte del calore generato dalla combustione potrà
quindi essere utilizzata. Il calore latente del vapore acqueo che viene immesso
nell’atmosfera attraverso il camino non verrà quindi recuperato. Questo rappresenta circa
l’11% dell’energia totale generata dalla combustione.
La caldaia a condensazione invece funziona in maniera differente: la condensazione dei
gas di combustione permette di recuperare l’energia termica latente del vapore acqueo
oltre al calore dei gas di scarico. I fumi vengono raffreddati fino a che il vapore acqueo non
passa allo stato di liquido, condensando il vapore cede calore che viene trasferito
all’acqua dell’impianto termico. Normalmente le temperature dei fumi sono comprese tra
90°C (per i radiatori) e 40°C (impianti a bassa temperatura).
Efficienza
A parità di energia prodotta, la caldaia a condensazione consuma meno combustibile, oltre
a produrre fumi a temperatura inferiore rispetto a quelli delle caldaie tradizionali. Minore è
la temperatura raggiunta dai fumi, maggiore sarà la quantità di vapore acqueo che
condensa e, di conseguenza, più efficiente sarà la caldaia. Inoltre, la minore temperatura
dei fumi permette minori dispersioni di gas (di scarico) con un migliore sfruttamento
dell’energia.
Le caldaie a condensazione hanno rendimenti superiori al 100%. Questo è dovuto al fatto
che nel calcolo del rendimento delle caldaia a condensazione dovrebbe essere
considerato il potere calorifico superiore del combustibile (per la condensazione del
vapore acqueo), mentre il calcolo del rendimento delle caldaie tradizionali considera il
potere calorifico inferiore. Di conseguenza, calcolando il rendimento di una caldaia
condensazione rispetto al potere calorifico inferiore si avranno rendimenti anche superiori
al 100%. Il potere calorifico superiore è la quantità di calore che si rende disponibile per
effetto della combustione completa, a pressione costante, della massa unitaria di
combustibile quando i prodotti della combustione sono riportati alla temperatura iniziale di
comburente e combustibile. Il potere calorifico inferiore, invece, è dato da quello superiore
diminuito del calore di condensazione del vapore acqueo liberato durante la combustione.
Vantaggi
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
La caldaia a condensazione permette un risparmio sui costi dell’energia grazie al minor
consumo di combustibile. Il risparmio potenziale è dell’ordine del 15-20% sulla produzione
di acqua calda a 80°C, del 20-30% a 60°C. Questo perché il rendimento della caldaia è
maggiore quando lavora a carico parziale rispetto al carico massimo. Per il riscaldamento
di un edificio, con radiatori tradizionali, si ottengono risparmi anche del 25-30%. Il
risparmio massimo (40% e oltre) viene raggiunto utilizzando la caldaia a condensazione
con un impianto radiante a bassa temperatura (30-50 °C), per esempio con pannelli a
soffitto o serpentine a pavimento o a parete, o con l’integrazione di un impianto solare
termico.
L’impatto ambientale delle caldaie a condensazione è minore rispetto a quello delle
caldaie tradizionali, perché i fumi generati hanno una temperatura inferiore. Anche le
emissioni di ossidi di azoto e monossido di carbonio sono minori (fino al 70%) rispetto a un
impianto tradizionale.
3.3
Isolamento termico
Premessa
Con il termine isolamento termico indichiamo tutti gli interventi che portano un effetto di
riduzione del flusso termico scambiato tra due ambienti a temperature differenti.
Tetto, pareti, pavimento e finestre di un edificio sono superfici attraverso le quali d’estate il
calore esterno penetra nell’edificio e d’inverno il calore interno fuoriesce. Per attenuare il
fenomeno, pareti e soffitti possono essere isolati dall’interno oppure, in alcuni casi, è
possibile realizzare un rivestimento isolante esterno (cappotto termico) all’edificio stesso.
Vantaggi
Un’adeguata coibentazione permette di ridurre le dispersioni di calore di un edificio dal
15% al 35%, offrendo un comfort superiore in tutte le stagioni. Gli interventi di
coibentazione devono essere effettuati, oltre che su tetto, finestre e solai, anche sui muri
perimetrali.
Se tutti gli edifici in Italia fossero adeguatamente coibentati, si ridurrebbe sensibilmente la
bolletta energetica nazionale e si ridurrebbero considerevolmente le emissione di anidride
carbonica dovute all’uso dei combustibili fossili.
Quando è necessario l’isolamento termico?
Minimizzando lo scambio di calore tra l’interno e l’esterno dell’edificio, si ottiene fino al
20% di risparmio energetico durante la stagione invernale. Si evita inoltre il
surriscaldamento dei locali nei mesi estivi.
Per ottenere i risultati migliori, è importante partire con l’identificazione degli elementi che
provocano le maggiori dispersioni. Una volta realizzata la coibentazione di tali elementi, è
importante procedere a una nuova regolazione (ottimizzata) dell’impianto di riscaldamento,
in modo che nell’edificio sia assicurato il comfort termico e si realizzi un risparmio
energetico.
La scelta dell’isolamento termico dipende anche dal clima e dall’esposizione geografica.
Esposizioni poco soleggiate o soggette a venti freddi necessitano di interventi di
isolamento mirati, perché il loro fabbisogno è superiore rispetto a quello di edifici soleggiati
o situati in zone a clima temperato. Inoltre, occorre considerare che quanto maggiore è la
superficie esterna, tanto maggiori saranno le dispersioni di calore.
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
In generale, le tipologie di intervento variano in base al tipo di struttura da isolare, perché
ciascuna ha differenti caratteristiche e necessità.
Isolamento termico a cappotto interno e a cappotto esterno
La scelta di isolare l’edificio dall’interno oppure dall’esterno dipende da vari fattori.
L’isolamento del tipo a cappotto esterno è una buona soluzione per ridurre i ponti
termici. Protegge integralmente l’involucro dell’edificio dal freddo, dai raggi solari e dalle
intemperie. E’ un intervento che solo un’impresa specializzata può effettuare. Questo
metodo di coibentazione prevede di fissare pannelli termoisolanti di spessore variabile
lungo i muri esterni, mediante malte speciali, colle o tasselli. Viene poi applicato un
rinforzo, composto da una rete d’armatura in fibra di vetro ricoperta con una malta e poi
rifinita con un intonaco protettivo e rinforzato con tessuto di vetro. Questa soluzione
permette di ridurre gli sbalzi termici, diminuire la formazione di condense e muffe,
aumentare il comfort termico dell’edificio consentendo un notevole risparmio energetico. Il
cappotto esterno permette di sfruttare l’inerzia termica delle murature.
In caso di intervento non in fase di costruzione, è possibile creare la coibentazione
dall’interno, senza ricorrere a particolari interventi in muratura. L’intervento consiste
solitamente nell’applicazione di una contro-parete interna con materiale isolante, in modo
da ottenere così un cappotto interno. Quando si isola un edificio dall’interno si deve fare
particolare attenzione alla verifica che la muratura non crei condensa superficiale. In tal
caso si può intervenire con opportune barriere al vapore.
Isolamento termico con intercapedine
Il sistema murario con intercapedine è una tipologia molto diffusa di isolamento delle pareti
perimetrali ed è stato utilizzato fino agli anni ‘70. E’ costituito da due pareti (non
necessariamente dello stesso materiale), di cui quella esterna di maggiore spessore,
separate da una camera d’aria al cui interno si può porre un materiale isolante.
L’isolamento termico del tetto e delle coperture
Una copertura bene isolata, oltre che impermeabilizzata, è fondamentale per la protezione
termica di un edificio. L’aria calda all’interno tende infatti a salire e, se il tetto non oppone
resistenza, le dispersioni termiche possono rappresentare una grossa percentuale delle
dispersioni totali. Quindi migliorare la protezione termica di tetto (come di pavimenti e
murature) rende più confortevole il clima e contribuisce a contenere le spese di
riscaldamento.
Scelta dell’isolante
La qualità dei materiali isolanti viene misurata con un coefficiente di conducibilità termica
λ, che indica la capacita del materiale di trasmettere il calore. Un buon isolante deve
avere un basso coefficiente di conducibilità termica, inferiore a 0,05. Il potere isolante di un
materiale da costruzione è tanto più elevato quanto minore è il suo peso specifico e il suo
contenuto di umidità. Il potere isolante dato da 10 cm di mattoni si ottiene, per esempio,
con 50-60 cm di calcestruzzo.
L’effetto isolante dura più a lungo se i materiali sono termicamente inerti, cioè mantengono
inalterati nel tempo la propria temperatura e il grado di assorbimento di calore.
I materiali isolanti devono essere:
• atossici (dal loro impiego non deve derivare alcun danno alla salute, anche a
distanza di tempo, come potrebbe essere il rilascio di sostanze o gas nocivi);
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
•
•
•
stabili e inalterabili (cioè resistenti a crepe, fenditure o deformazioni e inattaccabili
da parte di funghi, muffe, parassiti e roditori);
traspirabili, (in quanto devono poter trasferire l’umidità);
idrorepellenti e resistenti al gelo.
Isolante sintetico
Si tratta di composti di origine petrolchimica, meno salubri di altri, perché poco traspiranti e
non riciclabili. In compenso, hanno il vantaggio di un elevato potere isolante e di un costo
contenuto. Le tipologie più comuni sono in forma di pannello e i materiali sono: polistirolo,
poliuretano, polistirene.
Isolante di origine minerale
Di derivazione minerale, sono isolanti incombustibili che offrono buoni risultati in presenza
di umidità e sono molto resistenti agli attacchi di tipo chimico e biologico. I principali sono:
argilla espansa, perlite e vermiculite. Lana di vetro e lana di roccia vengono utilizzati per
tutti i tipi di isolamento, con opportuni accorgimenti.
Isolante di origine vegetale
Deriva dal legno, dalla palma del cocco, dalla cellulosa e dagli steli o dalle cortecce delle
piante. In particolare, è consigliabile il sughero in quanto isolante a bassa conducibilità
termica, durevole e affidabile, igienico, riciclabile, non inquinante e resistente al fuoco. A
fronte di queste caratteristiche, ha però un costo elevato.
Le fibre di cellulosa sono molto adatte per isolamenti in intercapedine, grazie alla
possibilità di insufflaggio.
Il sughero in granuli, usato per i sottofondi, può anche essere impastato con la calce
idraulica, per realizzare isolanti gli intonaci e i massetti.
I pannelli in fibra di legno e di sughero vengono solitamente utilizzati per l’isolamento
esterno e all’interno per solai, coperture piane e a falda. Sono adatti per attenuare i ponti
termici di nicchie, travi e pilastri. I blocchi a cassero di legno mineralizzato sono una
soluzione per isolare pareti interne o, con inserti isolanti in polistirolo, anche per pareti
portanti esterne.
Isolante di origine animale
La lana di pecora è un’ottima alternativa alle lane di origine minerale. In realtà è poco
diffusa e viene utilizzata in fiocchi per riempire le intercapedini; applicata su un supporto, si
usa anche sotto forma di materassino, per isolare sottotetti poco praticabili.
3.4
Serramenti ed infissi
Premessa
Il serramento è composto da una superficie vetrata più un telaio ed è il principale
responsabile delle dispersioni di calore negli edifici. Gli interventi di sostituzione completa
del serramento hanno l’obiettivo di contenere tali perdite di calore.
L’efficacia di un materiale che limita la dispersione termica è valutata in termini di
trasmittanza termica, che misura il flusso di calore che attraversa una superficie di un m2
del materiale in esame, sottoposta ad una differenza di temperatura pari ad 1°C . La
trasmittanza termica si misura in Watt per metro quadro per grado Kelvin - W/(m2 x K). Nel
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
caso dei serramenti si considera la trasmittanza termica globale che dipende dalla
trasmittanza termica del vetro e da quella del telaio.
Vantaggi
I vetri camera (detti anche doppi vetri) e i vetri basso-emissivi sono componenti di notevole
efficacia nel ridurre le dispersioni termiche. I vetri basso-emissivi, ad esempio, riflettono
verso l’ambiente interno fino al 96% del calore normalmente disperso dalle vetrate
tradizionali e lasciano entrare fino all’85% delle radiazioni solari, luminose e termiche.
Naturalmente, a seguito dell’intervento, solo un’adeguata regolazione dell’impianto di
riscaldamento permetterà di conseguire risparmi energetici ed economici.
Tipologie
Per quanto riguarda i telai, si distinguono per efficacia i telai in alluminio a taglio termico. I
principali vantaggi derivanti dal loro impiego sono: buon comportamento meccanico,
buona tenuta all’acqua, buona tenuta all’aria, facilità di lavorazione, leggerezza. Esistono
però anche telai in legno, acciaio e PVC. I telai in legno sono caratterizzati da un buon
comportamento termico, da una discreta resistenza meccanica e da una certa facilità di
lavorazione. Tra gli svantaggi sono da annoverare: la scarsa tenuta all’acqua e all’aria e il
costo elevato. I telai in acciaio presentano lo svantaggio di un cattivo comportamento
termico a fronte tuttavia di un basso costo e un buon comportamento meccanico.
I telai in PVC, infine, pur avendo un buon comportamento termico, presentano lo
svantaggio di essere deformabili per effetto delle variazioni di temperatura.
3.5
La termoregolazione
Premessa
Un impianto di termoregolazione permette il controllo del riscaldamento e del
condizionamento in modalità differenziata per zona. Il sistema è solitamente costituito da
una centrale di supervisione e da più sonde per il rilevamento della temperatura nei vari
ambienti. Il controllo delle varie componenti dell’impianto (elettrovalvole, pompe di
circolazione e altro) è realizzato attraverso degli attuatori comandati dalla centrale.
Il controllo della temperatura differenziata per zone consente un risparmio di energia
anche del 10% rispetto a un impianto tradizionale controllato da un solo cronotermostato.
La termoregolazione è applicabile su impianti riscaldamento a radiatori, a pannelli radianti
e sistemi di riscaldamento e/o raffrescamento a fan-coil.
Come funziona?
E’ presente un dispositivo di controllo che costituisce il cervello del sistema di
termoregolazione. Il funzionamento prevede la ricezione dei dati relativi alle temperature
degli ambienti, rilevati dalle varie sonde. Viene quindi effettuato il confronto tra le
temperature rilevate e i profili di regolazione memorizzati in fase di impostazione. Viene
quindi emessa una serie di comandi verso le elettrovalvole e le pompe di circolazione, per
regolare il flusso di fluido in modo da far raggiungere agli ambienti le temperature
preimpostate. Il controllo della temperatura a zone riduce i consumi energetici, perché
permette di impostare, per ciascun ambiente, le condizioni più confortevoli eliminando
sprechi di energia.
Si possono ottenere dei risparmi sui consumi di circa il 10%.
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
Il sistema di termoregolazione si compone di:
• centrale di controllo per impostare la regolazione;
• sonde locali, regolabili manualmente o con un touch screen, che consentono di
modificare la temperatura rispetto ai dati impostati;
• elettrovalvole e pompe di circolazione.
La valvola termostatica
Per impianti a radiatori, la termoregolazione più semplice è costituita da una valvola
termostatica che, posta su ogni corpo scaldante, mantiene la temperatura ambiente al
livello desiderato regolando il flusso d’acqua in ingresso al corpo scaldante.
Vantaggi
Questo sistema consente di avere dei vantaggi per quanto riguarda: l’ottenimento del
comfort garantendo per ogni ambiente una temperatura ideale, ritorno dell’investimento
iniziale in pochi anni, flessibilità di impiego delle apparecchiature.
3.6
Climatizzazione
Definizione
Si intende con il termine climatizzazione l'insieme di operazioni effettuate per raggiungere
e mantenere condizioni di comfort all’interno di un ambiente.
L’esigenza di climatizzare un ambiente nasce ed è influenzata de molteplici fattori: il clima
all’esterno dell’ambiente, i carichi termici interni, il numero di persone nell’ambiente, le
attività che sono eseguite al suo interno.
Per raggiungere le condizioni di comfort si possono effettuare alcune operazioni:
riscaldamento, raffrescamento, ventilazione con eventuale filtraggio dell’aria, regolazione
dell’umidità dell’ambiente.
Descrizione
I sistemi di climatizzazione sono composti dai seguenti elementi:
• una centrale di produzione/trasformazione energetica (produzione di calore o
refrigerazione);
• rete di distribuzione dei fluidi vettore (acqua, aria, gas refrigeranti);
• terminali di diffusione (a convezione, conduzione, irraggiamento);
• sistemi di regolazione (centraline, cronotermostati, valvole termostatiche).
Le caratteristiche e le efficienze di tali sottosistemi dipendono soprattutto dalle tecnologie
adottate e dalle condizioni di funzionamento. Dal punto di vista della tipologia di impianto
dobbiamo distinguere:
• impianti centralizzati, con un'unica unità di produzione di calore/refrigerazione,
connessa ai terminali d’ambiente da una rete di distribuzione progettata;
• impianti decentralizzati, con unità di produzione di calore (caldaiette) e/o
refrigerazione (condizionatori), per singole aree o stanze (pompe di calore).
Dal punto di vista delle fonti energetiche utilizzate e della sostenibilità ambientale, la
climatizzazione può essere:
• artificiale, se basata interamente su fonti non rinnovabili, quali i combustibili fossili
(per riscaldamento) o l'elettricità (per raffrescamento e ventilazione);
• naturale (o bioclimatizzazione), se basata sull'utilizzo di risorse rinnovabili e di
sistemi di riscaldamento solari, attivi (collettori solari) o passivi (serre, pareti ad
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GUIDA GESTIONE DELL’ENERGIA
L’EFFICIENZA ENERGETICA
•
accumulo), di ventilazione naturale, di raffrescamento passivo (microclimatico,
geotermico, evaporativo, radiativo);
ibrida, se utilizza entrambi i tipi precedenti, in modo integrato (nello spazio e nel
tempo).
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