Energie e tecnologie del risparmio energetico
Fonti energetiche primarie rinnovabili
Le energie rinnovabili sono forme di energia derivate da fonti che possono rigenerarsi in periodi brevi o comunque non superiori ad una generazione umana. Acqua, sole e vento sono disponibili e non necessitano di attività di reperimento da parte dell'uomo, che interviene solo per la loro trasformazione. L'unico vincolo è legato al luogo ed al tempo in cui queste si rendono disponibili.
Fonti energetiche primarie (Biomassa)
Le biomasse, ovvero legna, vegetali, sostanze di origine animale, sono per loro natura riproducibili e disponibili in tempi brevi. Tra le fonti energetiche rinnovabili vengono inseriti anche i rifiuti organici e inorganici, utilizzati per il teleriscaldamento o nella produzione di energia elettrica.
Energia elettrica (derivato)
Pur esistendo in natura, l'energia elettrica non è utilizzabile dall'uomo se non come energia derivata dalla trasformazione di energie primarie. Per produrla l'uomo deve utilizzare fonti energetiche fossili, minerali o rinnovabili.
Oggi abbiamo a disposizione soluzioni tecnologiche della massima efficienza che permettono di riscaldare o raffrescare un edificio senza attingere solamente ai tradizionali combustibili fossili ma anche alle energie "pulite", che utilizzano fonti rinnovabili e nello stesso tempo contribuiscono a migliorare il comfort degli ambienti interni.
Generatori di calore a biomassa
Per biomassa, in questo caso, si intende oltre alla legna, anche il cippato e pellet che derivano dagli scarti di lavorazione del legno, il primo è costituito da frammenti di forma e dimensione variabili, il secondo da piccoli cilindri di segatura compressa.
Questi generatori di calore sono simili alle caldaie tradizionali, alle quali si aggiunge un serbatoio di biomassa le cui dimensioni variano in base alla tipologia di combustibile e alla potenza della caldaia. L'alimentazione avviene in maniera automatica. Basta assicurarsi che la riserva di combustibile sia sufficiente e la macchina provvederà ad immetterlo in camera di combustione in base alle esigenze.
Il rendimento delle caldaie a biomassa è elevato e raggiunge il 93%, pari (e spesso superiore) a quello delle caldaie tradizionali.
Lo stesso tipo di biomassa viene utilizzato nei termo-camini e termo-stufe, che si presentano come eleganti elementi d'arredo studiati appositamente per riscaldare efficientemente ed essere eventualmente collegati ad impianti ad acqua o ad aria.
L'inquinamento è molto ridotto, in quanto la CO2 immessa nell'ambiente (principale causa dell'effetto serra) è pari a quella assorbita dalla pianta durante il suo ciclo vitale, portando il bilancio totale a zero.
Il solare fotovoltaico
L'impianto fotovoltaico è costituito da un numero di pannelli (o moduli), da valutare in base alle esigenze e le possibilità, e da un inverter. A completare l'impianto si aggiungono i quadri elettrici ed i contatori.
I pannelli sono realizzati con materiali particolari che attraverso l'effetto fotovoltaico trasformano l'energia solare direttamente in energia elettrica.
L'inverter ha il compito di trasformare la corrente continua prodotta dai pannelli, in corrente alternata, in modo da poterla utilizzare o cedere alla rete elettrica.
A titolo indicativo una superficie di 8 mq di pannelli fotovoltaici ben orientati, produce in un anno circa di 1200 kWh di energia elettrica, con una variabilità che è in funzione della posizione geografica (Nord - Centro -Sud).
Per comprendere meglio, tale energia equivale a quella consumata da 5 frigoriferi, tutti costantemente in funzione per un intero anno.
A meno che non sia necessario (come in una baita in alta montagna) è bene precisare che non è pensabile di essere elettricamente autosufficienti con un impianto fotovoltaico.
Immagazzinare l'energia prodotta di giorno per utilizzarla anche di notte è dispendioso, perciò viene mantenuta la connessione con la rete elettrica nazionale ed attuato un regime di scambio energetico.
Alcuni tipi di grandi impianti sono appositamente realizzati per vendere l'energia prodotta, e si configurano come vere e proprie centrali elettriche fotovoltaiche.
L'impianto fotovoltaico installabile sui nostri tetti bene si configura come investimento, sicuro, redditizio, che favorisce l'ambiente e ci rende produttori protagonisti di energia.
Il solare termico
Un impianto solare permette di scaldare l'acqua destinata ad uso sanitario ed in molti casi anche quella usata per il riscaldamento degli ambienti. Questo permette di limitare l'uso del generatore di calore, quale la caldaia o la pompa di calore, con relativo risparmio di combustibile o energia elettrica.
L'impianto è costituito da un numero opportuno di pannelli o tubi (chiamati "collettori"), un accumulatore d'acqua riscaldata ed una stazione solare che regola e controlla l'intero impianto. Quando i collettori vengono irradiati dal sole, il fluido vettore che scorre in essi si riscalda e, circolando poi in uno scambiatore situato nell'accumulo, cede calore all'acqua che verrà poi utilizzata.
La stazione solare controlla la temperatura dell'acqua e la circolazione del fluido vettore, nonché l'eventuale svuotamento dell'impianto in particolari condizioni.
L'impianto solare permette generalmente di coprire fino al 90% del fabbisogno di acqua calda sanitaria e, in caso di integrazione con impianti a bassa temperatura (impianti radianti), fino al 50% del riscaldamento.
Un sistema solare termico deve essere dimensionato e realizzato correttamente, altrimenti si rischiano malfunzionamenti. L'errore più frequente è quello di esagerare il numero di collettori o le dimensioni dell'accumulo, nell'intento di "sfruttare al meglio" l'energia solare.
Non è possibile che il sole ci dia l'energia sufficiente per soddisfare completamente i nostri fabbisogni di acqua calda ad uso sanitario o di riscaldamento, ed è quindi previsto il collegamento dell'accumulatore al generatore di calore principale, integrazione che permette di avere il calore necessario anche nei periodi in cui l'energia solare risulta scarsa.
La pompa di calore
La pompa di calore è una macchina termica in grado di trasferire calore da una sorgente (principalmente l'aria, l'acqua o il suolo) all'aria degli ambienti o all'acqua che scorre nei tubi dell'impianto. Per funzionare non utilizza combustibili, ma l'energia elettrica.
Il fatto può sembrare naturale, ma è interessante considerare che le pompe di calore operano prelevando il calore da sorgenti a temperatura più bassa per trasferirlo ad utilizzatori ad una temperatura più elevata della sorgente.
E può sembrare ancor più strano, ma vero, come sia capace di prelevare il calore contenuto in una sorgente ad una temperatura di 12° C e utilizzarlo per riscaldare dell'acqua fino a 50° C ed anche oltre, utilizzando circa un quinto dell'energia impiegata per lo stesso scopo da una tradizionale caldaia.
Il funzionamento è quello dei tradizionali "condizionatori" in espansione diretta, che raffrescano un ambiente, prelevando il calore contenuto nell'aria dell'ambiente stesso e portandolo all'esterno.
L'insieme delle operazioni compiute dalla pompa di calore è detto ciclo frigorifero, attuato da componenti quali compressore, condensatore ed evaporatore.
Il senso di funzionamento della pompa di calore può essere invertito, permettendo di utilizzare lo stesso impianto di riscaldamento invernale (realizzato con alcuni piccoli accorgimenti) per raffrescare d'estate.
Alcune pompe di calore utilizzano l'aria esterna come sorgente in inverno, mentre in estate la utilizzano come dissipatore del calore assorbito all'interno delle ambienti.
Altre utilizzano come sorgente l'acqua di un fiume, di un lago, della falda o addirittura il calore presente nel terreno.
La tecnologia della pompa di calore è in forte ascesa, anche perché l'evoluzione ha permesso di costruire macchine sempre più efficienti, anche quando le condizioni esterne sono rigide, caso che in passato aveva creato problemi.
FOCUS: GEOTERMIA
Quella geotermica è un tipo di pompa di calore che preleva il calore dal sottosuolo per riscaldare gli ambienti o l'acqua calda per uso sanitario, o entrambe. In estate, in funzionamento inverso, preleva il calore in eccesso negli ambienti da climatizzare e lo disperde nel sottosuolo.
Il sistema presenta quindi delle sonde sotterranee, verticali od orizzontali, attraverso cui avviene lo scambio di calore. Anche la pompa di calore stessa è installabile nel sottosuolo, consentendo quindi un ingombro minimo.
Come è possibile tutto ciò? Ad una certa profondità il terreno mantiene pressoché costante la sua temperatura in tutte le stagioni dell'anno. La geotermia sfrutta questa caratteristica come ottima sorgente di calore nel periodo invernale, o come ottimo dispersore nel raffrescamento estivo. L'impianto migliora il suo rendimento in presenza di acqua di falda, che agevola lo scambio termico, o fornendo direttamente il calore come "sorgente".
La ventilazione meccanica controllata
Il sistema preleva l’aria esterna e la fa passare attraverso il recuperatore che, oltre a raffrescarla (in estate) o riscaldarla (in inverno), la filtra.
L’aria viziata vien aspirata dall’interno ed espulsa all’esterno passando prima attraverso il recuperatore, che permette ai flussi di aria in entrata e in uscita di scambiarsi calore senza entrare in contatto.
Assicurando il ricambio di aria pulita, la VMC permette di eliminare gli odori e limitare polveri ed umidità senza dover aprire le finestre, evitando così scambi indesiderati di calore verso l’esterno. Se l’edificio è ben isolato la sola VMC garantisce un buon livello di comfort senza alcun bisogno di altri impianti.
Sistemi di Emissione Radiante
I sistemi radianti (pavimento, parete o soffitto) sono sistemi di emissione del calore, utilizzati per riscaldare un ambiente in inverno ed eventualmente anche raffrescarlo in estate.
Lo scambio termico con le persone avviene per irraggiamento con grandi superfici, che produce effetto confortevole in maniera naturale.
In inverno, l'acqua proveniente dal generatore di calore, nonostante a soli 45°C circa, porta l'ampia superficie radiante (pavimento, parete o soffitto) uniformemente ad una temperatura in grado di rendere l'ambiente confortevole per irraggiamento, cioè scambiando calore direttamente avvertibile dal corpo umano.
In estate si può utilizzare l'impianto radiante per mitigare l'ambiente, facendo scorrere nei tubi dell'acqua a bassa temperatura, avendo cura di regolare opportunamente l'umidità interna ai locali.
I sistemi radianti non sono dannosi alla salute, anzi offrono una sensazione di benessere omogeneo negli ambienti riscaldati.
Gli impianti radianti possono essere a pavimento, parete, soffitto. Garantiscono il comfort con una minore potenzialità dell'impianto. Possono funzionare a medio/bassa temperatura o a bassa temperatura ed eliminano l'ingombro dei corpi scaldanti.
Permettono sia il riscaldamento che il raffrescamento (con l'integrazione con opportuni sistemi di regolazione dell'umidità).
Con impianti a pannelli radianti a pavimento a parete o a soffitto, la caldaia a condensazione offre il massimo delle prestazioni e del risparmio energetico.
Sono inoltre la soluzione più indicata per gli impianti alimentati con energie alternative (pompe di calore geotermica e solare termico).
