Rinnovamento tecnologico per residenze efficienti e confortevoli

Anche impianti meccanici relativamente giovani possono migliorare drasticamente le proprie prestazioni: è il caso del progetto sviluppato da CPL Concordia per un condominio marchigiano, utilizzando soluzioni allo stato dell’arte.

Il Quartiere San Martino è un complesso residenziale situato alla periferia di Fano (Pesaro Ur­bino), composto da 3 comparti dei 6 previsti in origine, per un totale di circa 180 alloggi. Gli edifici finora rea­lizzati sono abitati dal 2010: si tratta di fabbricati con tipologia a torre, che si elevano fino a 5 piani fuori terra, raccolti attorno a corti verdi comuni.

Nel mese di novembre 2023 CPL Concordia ha completato un interessante progetto di riqualificazione energetica per il condo­minio Comparto 2, nell’ambito di un contratto di manutenzione straordinaria finanziato principalmente con il Superbonus 110%, che ha ottenuto significativi miglioramenti sotto il profilo energe­tico e gestionale, che hanno condotto a un risparmio economico complessivo annuale nell’ordine del 44%.

Contesto, interventi, risultati

Dotato di impianti distinti per riscaldamento invernale e raffre­scamento estivo, il complesso (zona climatica E: 2.130 gradi giorno) era in classe energetica D (EPgl,nren: 72,74 kWh/m2a) ma presentava significative inefficienze: basso rendimento di generazione, elevate dispersioni termiche dei circuiti, carenza nella regolazione, gestione non ottimizzata della dotazione im­piantistica specie per la produzione di ACS.

In particolare risultavano consumi involontari molto elevati, in alcuni casi superiori ai consumi volontari, principalmente per il raffrescamento estivo. L’intervento di riqualificazione energetica è stato finalizzato a:

• rendere più efficiente la produzione termofrigorifera e dell’ACS, riducendo i consumi energetici anche mediante il ricorso alla fonte rinnovabile aerotermica;
• ridurre le dispersioni termiche attraverso il bilanciamento delle portate;
• ottenere una contabilizzazione puntuale di tutte le energie in gioco;
• dotare l’edificio di sistemi per la produzione di elettricità da fonte solare e per la ricarica dei veicoli elettrici.

La strategia d’intervento ha interessato:

• il rifacimento della centrale termofrigorifera, sostituendo i ge­neratori esistenti con un nuovo sistema ibrido certificato (fac­tory made), composto da pompe di calore e caldaie a conden­sazione (intervento trainante);
• l’installazione di un impianto fotovoltaico, di accumuli a bat­teria e colonnine di ricarica per auto elettriche (interventi trai­nati);
• la sostituzione della centrale per la produzione dell’ACS, la ri­qualificazione dei dispositivi per la misurazione di consumi ter­mici e portate e l’inserimento di un nuovo sistema di gestione con telecontrollo (interventi accessori).

Oggi il condominio è in classe energetica A1 (EPgl,nren: 40,50 kWh/m²a): rispetto alla situazione precedente il consumo di me­tano è stato ridotto del 15%, le dispersioni termiche dei circuiti risultano inferiori del 62% e la gestione ottimizzata degli impianti ha incrementato il rendimento complessivo degli impianti. Il nuo­vo impianto fotovoltaico e l’accumulo con batterie hanno per­messo di contenere al 50 % l’incremento dei consumi elettrici per usi condominiali.

Il rinnovamento impiantistico è stato affiancato da una proposta gestionale per la rilevazione e contabilizzazione dei consumi; as­sunzione del ruolo di terzo responsabile; conduzione, gestione, manutenzione ordinaria e straordinaria degli impianti idrotermo­sanitari e fotovoltaico, con reperibilità 24/24 h per gli interventi urgenti.

Prima e dopo

Situate al centro della corte in appositi locali interrati, in sintesi le centrali termica e frigorifera erano equipaggiate in origine da:

• 2 caldaie a condensazione (255 kW ciascuna);
• 1 gruppo frigorifero (360 kW) condensato ad aria con accu­mulo da 300 l.

Il collettore alimenta 8 montanti a 2 tubi, ciascuna al servizio del­le unità immobiliari dei singoli vani scala. Tutti i circuiti erano equipaggiati con circolatore a tre velocità. La produzione dell’ACS era affidata a 1 accumulo tecnico (1.000 l) e a 2 produttori istantanei, con miscelazione e reti di ricircolo. Era­no presenti anche dispositivi per filtrazione e condizionamento chimico dell’acqua.

Le centrali esistenti sono state quasi completamente smantel­late per consentire gli interventi di rinnovamento tecnologico, con nuova installazione di:

• generatore ibrido composto da 2 caldaie a condensazione (ciascuna 220 kW) e 1 pompa di calore reversibile aria/acqua (197 kWt; 161 kWf), equipaggiata con circuiti frigoriferi con refrigerante R452B e ventilatori assiali;
• accumuli per acqua tecnica di tipo inerziale (acqua calda 500 l) e a stratificazione (acqua refrigerata 1.500 l; acqua calda 2.450 l);
• elettropompe doppia e singole (circuito principale, primario caldaie, circuiti accumulatori) al servizio di reti di distribuzione bilanciate mediante valvole di regolazione indipendenti dalla pressione;
• contabilizzatori d’energia e contatore volumetrico a lettura di­retta, con integratore elettronico per la registrazione dei dati;
• vaso di espansione pressurizzato con compressore con funzio­ne di degasatore, defangatore, accessori di sicurezza (valvole, pressostati, termostati, termometro, manome­tro, ecc.) e altri componenti idronici ed elettrici.

In particolare, il nuovo generatore ibrido factory made è alimentato da metano ed elettricità: il sistema elettronico di controllo della centrale gestisce in maniera efficiente la produzione di calore. Il ricorso ad accumuli inerziali a stratificazione contribuisce a ottimizzare il funzionamento dei generatori, anche in parallelo.

Il nuovo impianto di produzione istantanea dell’ACS è alimentato dall’accumulo inerziale da 2.450 l, che riceve calore anche dallo scambiatore (33,4 kW) con funzione di desurriscaldatore della pompa di calore, e comprende 3 nuovi produttori di ACS (cia­scuno 100 l/min) composti da scambiatore di calore a piastre in acciaio inox con controllore elettronico, più relativi circolatori ed elettropompe.

Il ricorso a un impianto per la produzione istantanea dell’ACS restituisce un doppio vantaggio: abbassa la temperatura di ri­torno all’impianto di produzione, aumentandone il rendimento, e diminuisce significativamente il rischio di proliferazione della le­gionella, limitando la disinfezione programmata alla sola linea di ricircolo. In più, nella stagione estiva consente di recuperare par­te dell’energia termica dal condensatore della pompa di calore.

Durante i lavori, la continuità del servizio di produzione dell’ACS è stata provvisoriamente demandata a una caldaia murale a gas.

La parola al tecnico

«L’intervento è stato realizzato su un impianto in funzione da una decina d’anni – afferma l’ing. Giovanni Sebastiani, Energy manager e responsabile del progetto per CPL Concordia – ma che presentava significative potenzialità di incremento dell’efficienza e del risparmio.

L’opportunità del Superbonus 110% ha permesso di realizzare a costo praticamente nullo un insieme di opere mirate alle sole componenti impiantistiche, volte a:

• migliorare l’efficienza energetica, mediante generatori caratterizzati da prestazioni superiori e un più efficace sistema di termoregolazione;
• ammodernare i servizi tecnologici alla scala condominiale, ad esempio per quanto attiene la contabilizzazione dei consumi;
• incrementare l’uso delle fonti rinnovabili.

Oltre al miglioramento del rendimento di produzione dei fluidi termovettori, riconducibile al nuovo generatore ibrido, e dell’ACS, grazie ai nuovi produttori istantanei, l’intervento ha conseguito ulteriori risparmi e l’aumento della sicurezza, connessi:

• alla trasformazione da un sistema di distribuzione puntuale, con un’elettropompa per scala, a un sistema di pompaggio unico a circuiti bilanciati, con risparmio di energia elettrica;
• al passaggio a circuiti con valvole a 2 vie in luogo delle precedenti valvole a 3 vie, con ulteriore risparmio in termini di riduzione delle dispersioni termiche;
• alla mitigazione del rischio sanitario per la legionella.

I risultati ottenuti riguardano principalmente la diminuzione del 44% del fabbisogno di energia primaria, con riduzioni:

• degli sprechi nella distribuzione del fluido (62% in inverno, 86% in estate);
• del 15% del consumo di metano;
• dell’80% del consumo elettrico di centrale.

A fronte di una spesa energetica che nel 2023 si sarebbe attestata a circa 135.000 euro, sono stati risparmiati 52.000 euro, pari a un risparmio economico del 39%. La produzione di energia rinnovabile è superiore al 50% del fabbisogno elettrico, con il pieno sfruttamento delle batterie d’accumulo. Inoltre, nel periodo di raffrescamento, osserviamo ora un consumo volontario del 70%, mentre prima dell’intervento il consumo volontario era pari al 30%».

Quali sono state le complessità affrontate e come sono state risolte?

«La gestione degli aspetti amministrativi, ad esempio per quanto riguarda la cessione del credito, ha costituito la principale complessità della commessa. Al contrario non abbiamo incontrato significative problematiche di ordine tecnico, in sede di progettazione come durante la realizzazione.

La rendicontazione post intervento è stata facilitata dalla presenza di dati registrati e disponibili senza necessità di recarsi in centrale. È stato possibile identificare anche altri eventuali interventi di efficientamento, come ad esempio l’identificazione delle scale con circuito più energivoro. Di particolare interesse è il “ribaltamento” dei consumi involontari durante il raffrescamento estivo».

Distribuzione, contabilizzazione  e gestione

La rete di distribuzione preesistente costituiva uno dei compo­nenti più energivori dell’impianto di climatizzazione. Dotata di valvole a 3 vie deviatrici, costringeva l’impianto a funzionare a portata fissa, con conseguente funzionamento delle colonne montanti a tutte le ore del giorno e della notte.

Per ridurre le dispersioni termiche l’assemblea condominiale aveva deliberato l’installazione di teleruttori, per spegnere le pompe nelle ore notturne, li­mitando di fatto la possibilità di usufruire del riscaldamento in piena autonomia da parte dei singoli condomini.

Il progetto ha quindi previsto la modifica del regime di funzio­namento dei circuiti, mediante sostituzione di:

• valvole esistenti, con valvo­le a 2 vie per la regolazione a pressione indipendente (PICV);
• elettropompe, con un unico gruppo di pompaggio dotato di in­verter per l’inseguimento del carico, con una pompa di riserva.

Il nuovo assetto garantisce la circolazione dei fluidi esclusiva­mente in caso di reale fabbisogno delle singole unità immobiliari, a fronte di minori dispersioni termiche, drastica riduzione dell’as­sorbimento elettrico per il pompaggio e migliore bilanciamento dell’impianto, anche a vantaggio delle temperature di ritorno.

Contestualmente sui satelliti d’utenza sono stati installati nuovi contatori di calore conformi alla normativa vigente, equipaggiati con misuratori a ultrasuoni e sensori di temperatura, e contatori di energia elettrica per il consumo delle centrali tecnologiche.

Il BMS che supervisiona il funzionamento è di tipo web-based, con middleware che si interpone tra le piattaforme fisiche (pc, virtual machine, controller DDC) e il software, per la supervisione dei sistemi HVAC.

L’infrastruttura aperta e integrabile abilita la gestione univoca, continua e in tempo reale di tutti gli impianti, con monitoraggio del funzionamento e remotizzazione degli allarmi, anche nell’ot­tica di:

• contenimento dei consumi energetici;
• ottimizzazione gestionale;
• acquisizione automatica delle letture dai dispositivi di misura­zione/contabilizzazione in campo.

Produzione elettrica

L’installazione del nuovo impianto fotovoltaico (19,89 kWp com­plessivi) con accumulo a batterie (30 kWh) fa parte degli inter­venti trainati. Situate sulla copertura di uno dei fabbricati, le superfici captan­ti sono al servizio dei consumi elettrici comuni, compresi quelli per la climatizzazione (pompe di calore, elettropompe, ecc.). Si tratta di 51 moduli (ciascuno 390 Wp) altamente resistenti a neve (6.000 Pa) e vento (4.000 Pa), collegati a coppie a un ot­timizzatore di potenza che aumenta la produzione e provvede al monitoraggio delle prestazioni. I moduli sono raggruppati in 2 stringhe che convergono verso l’inverter trifase (25 kW). Poiché l’incentivo non prevede lo scambio sul posto, sono state installa­te anche 2 accumuli a batteria (ciascuno 15 kWh).