Efficienza, risparmio energetico e sostenibilità sono tre termini che vanno di pari passo e che negli ultimi anni hanno trovato grande risonanza nel mondo delle costruzioni. Hanno fatto capolino nel mercato impiantistico alcune tecnologie particolarmente interessanti per i sistemi di riscaldamento, che sono andate ad affiancarsi a sistemi ormai ampiamente diffusi, conosciuti e apprezzati da progettisti, costruttori e soprattutto utilizzatori.

Ma quali sono i sistemi di riscaldamento che cambiano le regole del gioco e garantiscono il rispetto delle prerogative elencate sopra?

In linea generale, vale la pena soffermarsi ad analizzare le seguenti tecnologie:

• Pompe di calore e sistemi ibridi;
• Microcogenerazione;
• Solare termico.

Tutte le succitate tecnologie sono e rientrano nel campo delle fonti rinnovabili così come definito nell’attuale legislazione italiana.

Pompe di calore e sistemi ibridi

Le pompe di calore, sono ormai una tecnologia ampiamente diffusa a livello nazionale e molto apprezzata per il fatto che trovano la massimizzazione energetica se affiancate a impianti che richiedono acqua a bassa temperatura come nel caso degli impianti radianti, siano essi a pavimento, soffitto o parete.

Le pompe di calore si possono suddividere in due macro gruppi:

• Pompe di calore a espansione diretta alimentate a energia elettrica.
  Sono le più classiche e conosciute pompe di calore che sfruttano il freon e il più classico ciclo frigorifero a compressione per generare il vettore caldo da utilizzare nell’impianto di riscaldamento;
• Pompe di calore ad assorbimento alimentate da combustibile gassoso.
  Sono pompe di calore meno conosciute ma particolarmente interessanti per il fatto che, anziché utilizzare energia elettrica per poter funzionare, utilizzano un combustibile che permette la trasformazione fisica di un fluido che solitamente è caratterizzato da una miscela contenente ammoniaca o, nel caso di impianti di maggiori dimensioni, da bromuro di litio.

Al fine di massimizzare l’efficienza energetica del sistema, si sono diffusi i sistemi ibridi, caratterizzati dall’accoppiata pompa di calore – generatore di calore a condensazione. In alcuni casi i sistemi possono essere integrati anche con dei pannelli solari.

I sistemi ibridi sono caratterizzati da logiche di regolazione e funzionamento che selezionano e privilegiano in ogni singolo istante il sistema che permette la massima efficienza. Normalmente il sistema dà la precedenza alla pompa di calore fino alla soglia dei 5°C esterni (Condizione modificabile e variabile in funzione delle condizioni termo-igrometriche della località di installazione), mentre provvede all’inserimento del generatore di calore se tale limite viene superato. È possibile identificare due tipologie di gestione di questi sistemi:

• Impianti ibridi con pompa di calore e caldaia in parallelo, dove esiste un’area di lavoro nella quale la pompa di calore e il generatore di calore lavorano assieme. In questa modalità la caldaia, provvede solo a gestire il gap mancante alla pompa di calore per soddisfare la richiesta termica dell’impianto riducendo il consumo di gas metano;
• Impianti ibridi con pompa di calore e caldaia funzionanti in modo alternato, dove non esistono sovrapposizioni di funzionamento tra i due sistemi, ma vi è uno scambio netto tra i due.

Le pompe di calore si stanno diffondendo in modo importante anche come sistemi per la produzione di acqua calda sanitaria, grazie alla loro elevata efficienza, oltre al fatto che sono considerate fonti rinnovabili.

Micro Cogenerazione

La cogenerazione si sta affacciando anche nel mondo delle piccole costruzioni, sdoganando la convinzione che tali sistemi siano adottabili solo in contesti edilizi medio grandi. In ambito

La cogenerazione è un processo attraverso il quale è possibile produrre contemporaneamente energia meccanica che viene trasformata in energia elettrica e di calore. Si tratta fondamentalmente di un motore alimentato a combustibile gassoso dove il calore dissipato dal motore, anziché essere un elemento di scarto, diventa un vettore nobile da utilizzare per il riscaldamento degli ambienti e per la produzione di acqua calda sanitaria. In più dallo stesso motore è possibile produrre energia elettrica da utilizzare non solo per l’alimentazione del motore stesso, ma anche da poter utilizzare per le utenze domestiche.

A differenza degli altri sistemi di riscaldamento e di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, la microcogenerazione è un sistema che produce istantaneamente fluido caldo ed energia elettrica, pertanto è un sistema che deve essere utilizzato previe opportune analisi impiantistiche e di utilizzo.

Motori a combustione interna
I sistemi di cogenerazione a combustione interna, chiamati con l’acronimo MCI (Motori a Combustione Interna), sono attualmente i più diffusi nel mercato.

Motori Stirling
Macchina a ciclo chiuso azionata meccanicamente, all’interno della quale avviene una pulsazione ciclica del fluido confinato all’interno della macchina stessa e chiamato “fluido di ciclo”. Il ciclo Stirling è particolarmente interessante perché consente di utilizzare qualsiasi fonte di calore o tipo di combustibile, tant’è che esistono applicazioni di sistemi accoppiati/alimentati da sistemi di concentrazione solare conosciuti anche con l’acrononimo inglese CSP – Concentrating Solar Power – che sfruttano la riflessione dei raggi solari ottenuta attraverso superfici riflettenti, generalmente costituite da specchi, su un ricevitore di dimensioni contenute, con l’obiettivo di concentrare in modo puntuale una grossa quantità di energia.

Cogenerazione a celle combustibili
Le celle a combustibile sono sistemi elettrochimici nei quali viene convertita l’energia chimica di un combustibile, normalmente idrogeno, in energia elettrica. Il vantaggio principale di tale tecnologia risiede nel fatto che si riesce ad avere una maggiore efficienza grazie all’assenza di cicli termodinamici intermedi. Una cella a combustibile ha un funzionamento di tipo elettrochimico analogo a quello di una batteria, con l’unica differenza che tale processo avviene attraverso sostanze o elementi derivanti dall’esterno, rendendo tale ciclo produttivo capace di operare senza interruzioni durante tutto il ciclo di somministrazione del combustibile e del comburente.

VMC e case passive

Le case passive sono immobili nei quali il benessere interno è garantito senza necessità di impianto termico, e sono immobili nei quali il pareggio dell’energia termica richiesta è garantito da un impianto di ventilazione meccanica controllata – VMC che garantisce il corretto ricambio dell’aria necessaria. In definitiva il mantenimento delle condizioni è garantito da unità trattamento aria che di fatto può essere considerato l’unico impianto di riscaldamento a servizio dell’immobile.

Le macchine per VMC sono costituite da un ventilatore di immissione ed estrazione dell’aria ambiente, completo di sistemi per il recupero del calore tra l’aria estratta dagli ambienti e l’aria aspirata dall’esterno. A volte possono essere dotate di batterie opzionali per garantire il raggiungimento delle caratteristiche di immissione dell’aria congrua. Esistono infine macchine con recuperatori termodinamici, che permettono di recuperare dall’aria in espulsione sia calore sensibile che calore latente attraverso l’adozione di un circuito a pompa di calore reversibile sfruttando l’aria in espulsione come sorgente fredda di evaporazione (in inverno) o come sorgente calda di condensazione (in estate).