Knowledge Base - Riscaldamento e Condizionamento

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Termini d'uso della Base Dati Tecnici (BDT)

 

CALORE (il “freddo” non esiste)

La forma di energia primaria è il calore. Ogni altra forma di energia (elettrica, luminosa, meccanica, ecc.) tende a diventare calore per effetto dell’entropia: ogni trasformazione di energia implica una perdita in forma di calore.

Come qualunque tipo di energia, il calore può essere zero, ma non può essere negativo. Questo porta a concludere che fisicamente non esiste un’entità per il “freddo” ma soltanto “meno caldo”. Infatti, esiste una minima temperatura raggiungibile nell’universo, pari a 0K (zero Kelvin), equivalente a –273,15°C. A questa temperatura (che gli umani percepirebbero freddissima), fisicamente si ha assenza di energia termica, quindi assenza di calore.

Questo presupposto permette di spiegare macchine come la pompa di calore, che capta calore da un ambiente esterno “freddo” (anche a –20°C) e lo “pompa” verso l’inteno di un ambiente “caldo” a circa 21°C. Questo è possibile perché all’esterno c’è meno energia che all'interno, ma comunque abbastanza da essere recuperata.

 

ENERGIA E POTENZA TERMICA (o frigorifera)

L’energia è una quantità che misura l’abilità di un sistema di effettuare un lavoro (oppure la quantità di lavoro effettuata). L’unità di misura dell’energia nel sistema internazionale è il Joule [J], ma commercialmente è più frequente che venga usato il chilowattora [kWh] o il megajoule [MJ], perché il Joule è molto piccolo.

La potenza è una misura di quanta energia viene accumulata o consumata per unità di tempo. La sua unità nel sistema internazionale è il Watt [W], ma si trova spesso il chilowatt [kW], megawatt [MW], gigawatt [GW]

Energia e potenza sono concetti spesso confusi tra di loro. Una maniera di spiegarli semplicemente è questa analogia:

La quantità di benzina dentro il serbatoio della macchina è equivalente alla quantità di energia che si ha. Infatti, più benzina c’è e più chilometri si percorreranno (quindi si realizzerà più lavoro).

Se in un istante qualunque del viaggio si rileva invece la portata di benzina che viene prelevata dal serbatoio, si ha una misura indiretta della potenza erogata: più litri al minuto escono dal serbatoio, più potenza si eroga.

ATTENZIONE: quando si compra energia nella forma che sia, si paga in base alla quantità di energia che ci viene consegnata, non la potenza. Si pagano i litri di benzina (non i litri al minuto che consuma la macchina), si pagano i metricubi di gas e non i metricubi al secondo che consuma la caldaia, si pagano i kWh di elettricità e non i kW che consumano le macchine elettriche.

 

MISURA E FATTURAZIONE DELL’ENERGIA:

Purtroppo e per consuetudini molto vecchie, le fonti di energia vengono vendute con unità molto diverse tra di loro e non confrontabili e questo difficoltà chi vuole determinare quale sia la fonte di energia più adeguata alle sue necessità.

La benzina, il gasolio, il metano, la legna e i pellets sono tutte sorgenti di energia termica, eppure è difficile determinare delle volte quale sia la più conveniente, perché vengono vendute a litri, metricubi, chili, difficilmente ce li vendono in [J] o [kWh]. L’elettricità invece viene venduta in unità di energia [kWh] ed è la maniera più chiara di fatturare l’energia!

La tabella in basso mostra alcuni confronti tra i prezzi di alcuni combustibili e il loro valore secondo l’energia che contengono (valori medi indicativi, aggiornati a Gen. 2010).

Fonte di energia	Prezzo Commerciale	Energia contenuta	Prezzo a kWh
Elettricità	0,18 €/kWh	1,00 kWh/kWh	0,180 €/kWh
Benzina verde	1,31 €/L	11,0 kWh/L	0,119 €/kWh
Diesel autotrazione	1,10 €/L	11,4 kWh/L	0,097 €/kWh
Gasolio riscaldamento	1,03 €/L	11,4 kWh/L	0,090 €/kWh
Metano	0,50 €/m3	9,53 kWh/m3	0,055 €/kWh
GPL	0,42 €/L	6,50 kWh/L	0,065 €/kWh
Pellet	0,25 €/kg	4,90 kWh/kg	0.051 €/kWh

NOTA: tutti i prezzi includono tasse e accise e una media dei costi fissi

Stando al prezzo commerciale, la differenza tra il combustibile più caro e il meno caro è di circa 650%, mentre osservando il prezzo a kWh (cioè il prezzo reale), questa differenza è 230%. Secondo il prezzo commerciale, il GPL costa 16% in meno del metano, mentre in realtà è 30% più caro.

L’elettricità è la più costosa delle energie disponibili, oltre 3 volte il prezzo del metano

 

ESEMPIO DI STIMA DELLA SPESA DI COMBUSTIBILE ed ELETTRICITA’

Conoscendo il prezzo a kWh dei combustibili si può stimare con relativa facilità la spesa che si avrà.

Vediamo 4 esempi per la stessa abitazione:

Casa: 100m2
Impostazione termostato 21°C
Orari: 1 ora la mattina e 5 la sera.
[Per una casa di 100 m2 servono in media 12kW per 6 ore al giorno]

1.- Caldaia da 25kW a metano
L’ energia necessaria per riscaldare la casa sarà la potenza per il tempo: E=Pxt (P=12kW, t=6h) à E=72kWh, si deve tener conto dell’efficienza della caldaia che solitamente è del 90%, quindi il consumo di gas sarà circa 10% maggiore e quindi 80kWh/gg

Dalla tabella in alto, il metano costa 0,055€/kWh, quindi la spesa sarà S=80*0,055=4,40€/giorno

L’inverno dura circa 4 mesi, durante i quali si tiene accesa la caldaia, quindi 120 giorni. La spesa per tutto l’inverno sarà 530,00€

2.- Caldaia da 25kW a GPL, 6 ore al giorno, casa da 100mq
Il consumo termico è uguale all’esempio 1, ma il GPL costa 30% in più del metano (v. tabella), quindi la spesa giornaliera sarà di 5,70 €/gg e la spesa di riscaldamento invernale 690,00 €, ben 160 euro in più del metano!

3.- Pompa di calore da 12kW
Queste macchine elettriche prelevano energia termica dall’esterno e la trasferiscono o “pompano” verso l’interno delle abitazioni. Come si spiega nel paragrafo pompe di calore, queste macchine hanno un consumo elettrico pari a circa 1/3 della loro resa termica.

L’energia necessaria è la stessa dei due casi precedenti, ma la macchina ha un consumo elettrico pari a 12/3kW=4kW

Quindi la spesa elettrica sarà S=4kW*6h/gg*120gg*0,18€/kWh=520,00 €, appena più bassa del caso metano. Bisogna però tenere presente che le pompe di calore normalmente non producono l'acqua sanitaria e quindi si deve comunque acquistare una caldaia o scaldabagno.

4.- Caldaia a pellet da 25kW

L’energia necessaria resta la stessa, ma l’efficienza delle caldaia e pellet è di circa 80% (aumentano i consumi del 25% e la caldaia dovrà bruciare 15kW per erogarne 12kW), quindi la spesa sarà
S=15kW*6h/gg*120gg*0,051€/kWh=550,00€,
praticamente lo stesso del metano. I pellet però hanno alcuni problemi:

a.- il prezzo non tiene conto del costo del trasporto dei pellet dal negozio all’utente
b.- occupano parecchio spazio

c.- producono cenere che deve essere smaltita. Nell’esempio 4 si producono circa 20kg di cenere in una stagione. Questa è una delle ragioni per le quali non si adoperano i pellet o la legna industrialmente

d.- le stufe a pellet non sempre possono scaldare l’acqua sanitaria e si deve comprare quindi una caldaia o scaldabagno elettrico che aggiungono spesa iniziale e costi mensili

e.- se la combustione non è ben tarata o se i pellet sono di scarsa qualità si emettono gas nocivi, fuliggine, particolato PM10 e si rovina la caldaia, si deve quindi sempre comprare il miglior pellet disponibile, che è sostanzialmente più costoso

f.- ci sono comuni dove la combustione di legna o pellet è limitata o vietata

NOTA: L’esempio non considera il costo del gas per i fornelli e per l’acqua calda sanitaria (oppure i pellet o l’elettricità equivalenti). Queste spese possono ammontare fino al 50% della spesa di riscaldamento.

Tabella riassuntiva:

 

 

CONDIZIONAMENTO

Consiste nel modificare le condizioni di temperatura e umidità ambientale, per portarle a quelle desiderate. Probabilmente, la prima applicazione di condizionamento è stata quella di controllo dell’umidità delle sale di asciugatura delle cartiere (oltre 100 anni fa) ma ormai l’applicazione più diffusa è quella del raffrescamento dell’aria all’interno delle abitazioni durante l’estate.

Questo processo viene solitamente eseguito tramite macchine a compressore, che sfruttano l’abilità dei gas di diventare liquidi e di evaporare, se compressi e poi espansi. In questo processo di evaporazione e liquefazione, i gas assorbono calore dai luoghi che si intende raffreddare e lo cedono ad altri ambienti (solitamente esterni). Nel caso delle pompe di calore, si raffredda l'esterno e si riscalda l'interno.

Quando l’aria si raffredda mediante sistemi a compressione, l’acqua contenuta nell’aria si condensa nei condizionatori e viene fatta defluire. Questo abbassa l’umidità migliorando il comfort (eliminando il senso d’afa).

Esistono però altri metodi di raffrescamento come ad esempio la nebulizzazione di acqua in ambiente, valido sostituto del sistema classico in zone a bassa umidità.

Ci contatti per informazioni e preventivi senza impegno sulla selezione del miglior sistema per il condizionamento per la sua situazione. Garantiamo risparmio sia nell'acquisto delle macchine che nella spesa annua.

 

IL CONDIZIONATORE e la POMPA DI CALORE

Se si aziona una bomboletta spray per un periodo abbastanza lungo si nota che la bomboletta si raffredda e può arrivare a formare condensa. Questo è dovuto al fatto che tutti i gas espandendosi catturano calore dall’ambiente, raffreddandolo. Il calore catturato dal gas viene immagazzinato da esso fino a quando non si inverte il processo e si comprime il gas allo stato originale. In questo caso il gas si scalda (come nel caso delle bombole da sub o dei compressori, i quali devono essere sempre raffreddati).

Un condizionatore a ciclo frigorifero (compressione) sfrutta questo fenomeno, facendo espandere (evaporare) il gas nell’ambiente che si vuole raffreddare e comprimendolo poi nell’ambiente dove si vuole spostare il calore catturato nella prima fase.

Durante l’estate l’ambiente dal quale si cattura il calore è l’interno delle abitazioni e l’ambiente è il luogo dove si scarica questo calore. In inverno si inverte il ciclo e il gas si fa evaporare fuori, a basse temperature (-20°C) per poi comprimerlo all’interno per ottenere il calore catturato fuori.

Essenzialmente tutti i sistemi frigoriferi sono pompe di calore perché spostano il calore da un ambiente all’altro, ma convenzionalmente si chiamano “pompa di calore” le macchine che riscaldano e “condizionatori” quelle che rinfrescano l’ambiente.

La particolarità di questo principio di funzionamento è che l’energia elettrica necessaria per muovere il compressore è molto minore dell’energia termica ottenuta. Per ogni kW di energia termica spostata dall’interno verso l’esterno o viceversa, si spende circa 1/3 di kW elettrico.

 

COGENERATORI

Sono macchine che producono calore e allo stesso tempo elettricità. Tutti i sistemi di generazione di elettricità a partire dalla combustione di qualunque genere, disperdono in media il 70% dell’energia proveniente dal combustibile in ambiente in forma di calore. Soltanto il 30% del combustibile viene trasformato in elettricità.

In termini semplici, i cogeneratori:

• Producono calore ed elettricità e sono applicabile a qualunque industria
• Con il risparmio dell'elettricitá auto-prodotta si ripaga fino il 90% del costo di combustibile e manutenzione.
• Si ripagano da soli in un tempo da 2 a 5 anni
• Si può vendere l'elettricitá alla rete con interessanti guadagni oltre al risparmio sul costo del combustibile (soltanto macchine a biomasse).
• Possono funzionare come gruppi elettrogeni: due macchine in una! (opzionale)

 

Ecco come funzionano:

Fare click sull'immagine per ingrandirla

I cogeneratori recuperano il calore che altrimenti andrebbe disperso per impiegarlo per scopi utili (ad esempio il riscaldamento degli ambienti abitativi). Così facendo si recupera moltissima energia che altrimenti andrebbe sprecata, con un risparmio economico che può raggiungere 90% e un risparmio ecologico pari al 40% (rispetto ai metodi tradizionali). L'immagine a fianco confronta le perdite del caso tradizionale (a destra) con il cogeneratore (sinistra). Per ottenere lo stesso effetto, la cogenerazione usa 40% meno combustibile.

I cogeneratori sono stati parificati alle fonti di energia rinnovabile dall’Unione Europea (v. Legislazione sulla micro-cogenerazione ad alta efficienza), e in tutti gli stati dell’Unione esistono agevolazioni fiscali ed economiche per l’installazione di queste macchine. Questi vantaggi fanno di queste macchine degli ottimi investimenti strategici, che si ripagano in tempi molto brevi (circa 1/3 rispetto al solare) e che rappresentano impegni finanziari contenuti (circa 1/10 del solare).

Domande frequenti (FAQ)

D: Quanto si può risparmiare? R: Fino al 90% del costo di combustibile. D: In quanto tempo si recupera l'investimento? R: Da 2 a 5 anni, in media. D: Altri risparmi, oltre al combustibile? R: Minori costi di manutenzione, rispetto a caldaia+gruppo elettrogeno D: Perché fa risparmiare spazio? R: Perché è bivalente: caldaia e gruppo elettrogeno integrati, risparmio di spazio e costi di manutenzione. D: Ecologicamente, qual'è il vantaggio? R: 40% più ecologici dei sistemi tradizionali

D: Che garanzie ci sono? R: A seconda del contratto, fino a 5 anni di garanzia ed assistenza, tutto compreso e senza sorprese e se non aumenta il risparmio, ritiriamo la caldaia (condizioni da definire al momento dell'acquisto). D: Il mio impianto non è nuovo, posso integrare questo sistema? R: Si, questi sistemi sono compatibili con tutti gli impianti nuovi ed esistenti. D: In quali industrie possono essere impiegate? R: Applicabili virtualmente a tutti i processi che richiedano calore. D: Ci sono altre opzioni, oltre l'acquisto? R: Si, sono disponibili contratti di comodato d'uso

Altamente affidabili:

I cogeneratori sono composti da apparecchiature dal funzionamento provato e sicuro: gruppi elettrogeni, inverter, scambiatori di calore. L'energia erogata è disponibile nell'istante nel quale serve, perché queste macchine sono alimentate con combustibili immediatamente disponibili. Non si deve aspettare il sole o il vento, questo li fa estremamnete adatti ad applicazioni produttive.

La divisione Power di Pulse Dynamics costruisce e fornisce pacchetti di cogenerazione chiavi in mano e può anche fornire il solo servizio di riscaldamento a basso costo, senza necessità che il cliente debba acquistare le macchine, con tariffe 15% inferiori rispetto a quelle di mercato (soggetto a condizioni).

Ogni macchina PD Power di 160kW di potenza termica (brochure tecnica), fornisce un risparmio tipico di circa 30.000 euro/anno, beneficia di sgravi fiscali fino al 50% del valore d’acquisto ed equivale a piantare 4000 alberi (considerando il risparmio di CO2 emesso). Le nostre macchine sono monitorate permanentemente in remoto dai nostri manutentori, per garantire un funzionamento senza problemi. Il simulatore di risparmio permette di fare un preventivo di massima per un impianto chiavi in mano.

Se è interessato, visiti il sito della ns. divisione Power o ci contatti per informazioni senza impegno.

 

LEGISLAZIONE SULLA MICRO-COGENERAZIONE AD ALTA EFFICIENZA

La micro-cogenerazione è stata parificata alle fonti rinnovabili di energia dall’Unione Europea, visto il suo potenziale di riduzione dell’inquinamento e della dipendenza dai combustibili fossili (gran parte dei quali viene importata). Per questa ragione, in tutti i paesi dell’Unione esistono agevolazioni fiscali e finanziarie per l’acquisto di sistemi di cogenerazione.

In Italia, i sistemi cogenerativi ricadono dentro gli interventi di miglioramento dei fabbricati che possono usufruire del 36% e del 50% di credito d’imposta.

Inoltre, le ultime disposizioni (a partire dal Dic. 2008) permettono alle unità di micro-cogenerazione di collegarsi alla rete elettrica con uno schema di scambio sul posto, proprio nella stessa maniera che lo fanno i pannelli solari. Ciò significa che i cogeneratori “vendono” alla rete l’energia in eccesso prodotta e non consumata dall’utente allo stesso prezzo che il cliente poi la preleva dalla rete nel momento che gli serve (anche a cogeneratore spento). Questo schema permette a chi possiede un cogeneratore di produrre la propria energia nel momento che gli serve, senza preoccuparsi della potenza eccedente.

La legislazione purtroppo è in permanente cambiamento e aggiornamento e questo confonde chi si vuole avvicinare alla cogenerazione, limitandone l’applicazione. Pulse Dynamics si aggiorna costantemente per permettere al cliente di trarre il massimo vantaggio degli incentivi.

E' interessato ai vantaggi fiscali della cogenerazione? Visiti il sito della ns. divisione Power o ci contatti per informazioni senza impegno.

 

SCELTA DELLA CALDAIA o CONDIZIONATORE
(Valori statistici di capacità frigo/termica per locali industriali e commerciali).

Che si tratti di un ambiente industriale-commerciale o di una abitazione, la scelta delle macchine per il riscaldamento e/o condizionamento è molto importante per risparmiare sia sul costo d’acquisto che sui costi di combustibile ed elettricità.

Per ogni applicazione sarebbe opportuno far eseguire una verifica da un tecnico esperto, per determinare il carico termico invernale ed estivo dell’ambiente che si vuole trattare. Questa verifica tiene conto dell’esposizione solare, il clima della zona, presenza di alberi, tipo di costruzione ed isolamento, carico da ventilazione esterna, particolari richieste relative all’utilizzo, ecc.

Soltanto in questa maniera si può essere sicuri che le macchine scelte siano della potenza giusta (né troppo grandi né insufficienti). Spesso le macchine vengono selezionate molto più grandi della reale necessità perché il dimensionamento viene fatto da tecnici inesperti che trasferiscono i loro dubbi sulle tasche dell’acquirente.

Pulse Dynamics può dimensionare il carico termico e anche progettare un intero impianto di riscaldamento e climatizzazione che costerà il giusto e consumerà il meno possibile. Se vuoi ulteriori informazioni, contattaci <contatti>>.

SUGGERIMENTO: Per un dimensionamento o verifica veloce si possono usare i seguenti dati statistici

Utilizzo locale	Condizionamento	Riscaldamento
Abitazione	0,12kW/m2	0,18kW/m2
Industriale, officina, magazzino (6m altezza)	0,15kW/m2	0,25kW/m2
Commerciale	0,25-0,30kW/m2	0,36kW/m2

Esempi di applicazione:

a.- Officina di 200m2, carico da condizionamento: 0,15*200=30kW; carico da riscalmanento: 0,25*200=50kW

b.- Centro commerciale di 10.000m2, carico condizionamento:10.000*0,25kW=2500kW, carico riscaldamento: 3600kW

Se vuole una stima più dettagliata, ci contatti, le offriremo diverse opzioni e informazioni senza impegno.

NOTA: i dati sono approssimativi e non tengono conto dell’eventuale carico da ventilazione per ricambio aria. Sono dati statistici medi che possono risultare molto più grandi o piccoli della reale necessità di un dato locale, se questo presenta caratteristiche diverse dalla tipologia usuale dei fabbricati (maggiore densità di persone, ventilazione forzata, grandi vetrine, forte illuminazione, locali interrati o sottotetto, aperture molto frequenti di porte, locali molto grandi o molto piccoli, ecc.).