Impianto integrato per una palazzina uffici

Gli elevati costi di gestione, nonché i problemi di affidabilità dovuti alla obsolescenza degli impianti, hanno indotto alla ristrutturazione di un edificio per uffici che avesse come priorità la minimizzazione dei consumi energetici, senza naturalmente compromettere il comfort dei dipendenti.
di Simone Randò

 

I quotidiani e gli inserti del gruppo Rizzoli-Corriere della Sera venduti nel centro-sud Italia vengono stampati a Roma, nella sede della RCS Produzioni. L’impianto industriale, piuttosto vasto e complesso, comprende una palazzina distaccata ad uso uffici dove sono presenti anche bagni, spogliatoi e docce del personale addetto alla stampa. Gli impianti termotecnici a servizio di questa palazzina erano molto vecchi e presentavano varie inefficienze. I terminali (UTA, fancoil, serbatoi a.c.s., radiatori) erano molto distanti dalla centrale termica e frigorifera presenti nel sito industriale e questo, unitamente al logorio delle coibentazioni dei tubi di alimentazione, portava ad un grosso spreco energetico. Alcuni locali erano riscaldati con energivori riscaldatori elettrici. Non era previsto alcun recupero di calore dall’aria espulsa dalle casse ventilanti.

Si è dunque proceduto alla progettazione di un sistema che rendesse la palazzina oggetto del lavoro completamente indipendente dagli impianti di produzione, in modo da poter utilizzare soluzioni più moderne ed efficienti.

Il nuovo impianto di climatizzazione

Tra le diverse possibilità offerte, si è optato per la sostituzione dell’impianto esistente con un sistema a volume di refrigerante variabile, in pompa di calore. Diversi sono stati i motivi che hanno convinto la committenza ad adottare questa soluzione: la possibilità di un controllo accurato dei parametri di funzionamento dei terminali di ogni stanza anche da remoto (potendo quindi spegnere eventuali stanze temporaneamente non occupate), la possibilità per ogni utente di personalizzare i valori di temperatura e velocità di ventilazione (nonché di eseguire una programmazione giornaliera degli stessi), l’elevata affidabilità e la semplice manutenzione che questi sistemi richiedono, l’elevata efficienza in ogni condizione di funzionamento grazie alla tecnologia inverter, e soprattutto il notevole risparmio atteso nei consumi annuali.

Si è quindi proceduto con l’eliminazione di tutte le componenti dell’impianto esistente, sostituite con un sistema composto da:

– 3 unità esterne (67 kW totali in raffreddamento e 75 kW in riscaldamento) con EER e COP superiori a 4,3;

– 4 unità interne con taglie da 2.2 a 5.6 kW;

– comandi a filo in ogni ambiente e comando centralizzato remoto.

Il trattamento dell’aria primaria è spesso un aspetto delicato degli impianti a espansione diretta. Nel caso specifico è stato possibile servirsi dell’esistente sistema di canali, potendo limitare l’invasività dell’intervento negli uffici. L’unità utilizzata è una canalizzabile a tutta aria esterna, con una sezione di recupero di calore (sensibile + latente), un umidificatore ad evaporazione naturale ed una batteria ad espansione diretta alimentata dalle stesse motocondensanti delle altre unità interne. Nell’impianto in esame si sono utilizzate due di queste unità, con batteria ad espansione diretta da 9kW e 1.000 mc/h di portata d’aria ciascuna. Inoltre, per un ulteriore miglioramento dell’efficienza, è stato possibile dirigere l’aria espulsa direttamente sulle batterie di scambio termico delle motocondensanti.

Pompa di calore e pannelli solari

Nell’edificio è presente anche l’area di tipografia e stampa del quotidiano, con la presenza degli operai e tecnici addetti; il fabbisogno di acqua calda sanitaria e di riscaldamento degli spogliatoi è, dunque, ben superiore alle normali necessità di un immobile ad uso esclusivamente di uffici. Nell’ottica delle priorità del progetto (massimo comfort con minimi consumi) è stato necessario prevedere una soluzione che permettesse di alimentare i radiatori per il riscaldamento  della zona bagni/docce/spogliatoi, nonché di produrre la necessaria quantità di a.c.s.. Si è optato per una pompa di calore ad alta temperatura, integrata solare con 5 collettori e 3 serbatoi inerziali.

La pompa di calore ad alta temperatura, grazie all’uso di due distinti circuiti (uno con gas R410a, l’altro con R134a), permette di avere a disposizione acqua fino a 80 °C senza l’uso di un riscaldatore ausiliario elettrico, con un COP pari a 3.0. La macchina (16 kW quella installata) è in grado inoltre di funzionare, senza l’uso di riscaldatori elettrici, fino ad una temperatura esterna di -20 °C. Il sistema è formato da due componenti: l’unità motocondensante esterna (compressore R410a con scambiatore R410a-R134a) ed un’unità interna (compressore R134a con scambiatore R134a-acqua).

Al di là dell’applicazione in esame, è bene sottolineare l’aspetto più importante di questa macchina: grazie alla alta temperatura dell’acqua che riesce a raggiungere, può, già oggi, essere candidata ad una sostituzione delle caldaie negli edifici residenziali, senza dover intervenire sui terminali di riscaldamento. I radiatori, soprattutto in alluminio, presenti nelle moderne abitazioni offrono, infatti, un’ottima efficienza quando sono alimentati con acqua a 65 °C. Si annullerebbero con questa sostituzione le emissioni nocive delle caldaie e le loro periodiche manutenzioni e certificazioni, in favore di una pompa di calore dall’efficienza molto maggiore.

Per quanto riguarda il sistema solare, sono stati installati in copertura 5 pannelli solari da 2.5 m2 per la produzione dell’ acqua calda sanitaria e integrazione al riscaldamento. Il sistema installato è dotato di tre serbatoi 500 litri ciascuno. Questo tipo di impianto è molto particolare dal punto di vista concettuale e costruttivo (ben diverso dai classici impianti in pressione), ma di gestione e manutenzione estremamente semplice. Le caratteristiche peculiari sono:

– la conservazione del calore ha luogo nell’accumulo e la produzione di acqua calda sanitaria è istantanea (avviene all’interno di una serpentina in acciaio inox di volume pari a  29 litri). Questo sistema garantisce la produzione di a.c.s. perfettamente igienica, senza alcun rischio di legionella né deposito di sporco o sedimenti

– i pannelli solari con sistema drain back (a svuotamento) sono la soluzione che garantisce la maggior semplicità di utilizzo e assenza di manutenzione: si evita l’uso del glicole (con incremento dell’efficienza energetica) e si evita il fenomeno della stagnazione (quest’ultimo causa nei normali collettori di stress termo-meccanici dei pannelli, nonché  di possibili danneggiamenti dei circuiti interni dovuti all’azione chimica del glicole e del vapore acqueo ad alta temperatura). Non è necessario, quindi, alcun rabbocco di glicole e la vita utile dell’impianto si allunga considerevolmente. Una pompa modulante a controllo elettronico gestisce in modo ottimale il flusso d’acqua tra i collettori e il serbatoio, in ragione dei parametri di funzionamento e della temperatura dei collettori stessi.

Grazie alla particolarità costruttiva e funzionale dei sistemi installati, gli impianti non necessitano praticamente di manutenzione e sono di facile gestione e utilizzo.

L’installazione dei pannelli solari, la sostituzione del generatore di calore invernale e la produzione di a.c.s. con una pompa di calore, hanno reso possibile per la committenza usufruire della detrazione fiscale del 65%.

Per la corretta gestione di tutti i parametri dei nuovi impianti da un’unica postazione, è stato possibile collegare tramite gateway Bacnet tutti i nuovi macchinari al sistema di supervisione e controllo esistente.

Conclusioni

Essendo rimasto inalterato il profilo di carico termico sia estivo che invernale dell’edificio, sarà interessante verificare l’effettivo risparmio energetico ed economico assicurato dall’installazione dei nuovi impianti, comparando i consumi elettrici e di combustibile con quelli degli anni precedenti. Confronti di questo tipo, su casi reali, sono molto utili ai progettisti per poter offrire ai committenti un’analisi quanto più possibile realistica e precisa dei costi/benefici delle diverse soluzioni impiantistiche. Risulterebbe inoltre più accurato il calcolo del tempo di ritorno sull’investimento.

 

DATI DI PROGETTO

Condizioni termoigrometriche esterne

Temperatura esterna massima estiva: 35 °C

UR massima estiva: 60%

Temperatura esterna minima invernale: 0 °C

Condizioni termoigrometriche interne

Temperatura interna: 21-24 °C (inverno-estate)

UR: 40-60%

Portata aria esterna: 11 l/s a persona

 

I PROTAGONISTI DELL’IMPIANTO

Installazione impianti        

Belfiore Lavori S.r.l.

Progettazione impianti

Ing. Simone Randò

I fornitori

Sistema VRF e controllo: Daikin

P.d.c. acs, serbatoio e sistema solare: Rotex

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