Sistemi di climatizzazione per il terziario

In materia di sistemi di climatizzazione per il terziario, è bene premettere che il riscaldamento ed il raffrescamento di tali ambienti comporta cospicue spese di energia elettrica. Per tale ragione la progettazione e la scelta di un sistema di climatizzazione non si può prescindere dalle caratteristiche dell’edificio in cui esso dovrà lavorare se si desidera attuare un’ottimizzazione energetica. Inoltre, non va dimenticato che la qualità e la salubrità dell’aria interna è uno degli aspetti a cui, oggigiorno, non è assolutamente possibile rinunciare in tali tipi di impianti

Sostanzialmente, la funzione di un impianto di climatizzazione è quella di permettere di  rinnovare costantemente l’aria all’interno dei locali, in modo da garantirne in permanenza caratteristiche di qualità, e di riscaldare o raffrescare gli ambienti. L’obiettivo è quello di assicurare una buona qualità dell’aria all’interno di locali chiusi, come uffici e centri commerciali, garantendo, nel contempo, il comfort termico degli occupanti in ogni stagione. Gli ambienti del terziario, dato il grado di affollamento eterogeneo ed elevato che li caratterizza, devono sempre e comunque risultare essere ambienti sicuri, sani e produttivi. La fornitura di aria di rinnovo (ventilazione) gioca un ruolo molto importante nel raggiungimento di questi obiettivi. Non sono necessarie solo la giusta temperatura e umidità, ma ancor più rilevanza assume la purezza dell’aria che respiriamo all’interno di questi ambienti.

Nel settore terziario (GDO, uffici, scuole, ospedali, alberghi, centri sportivi) il consumo elettrico che si deve sostenere per mantenere in esercizio questi impianti può incidere fino al 50% del consumo energetico complessivo annuale. Come esempio si può portare il settore commerciale e di vendita, per i quali è di norma che la sola affluenza di pubblico e acquirenti all’interno del locale comporta variazioni del carico interno anche a causa, ad esempio, delle numerose aperture delle porte di ingresso/uscita, dove la richiesta energetica per il mantenimento delle condizioni termo-igrometriche interne risulta essere particolarmente elevata. Anche per tale ragione, a livello di progettazione iniziale è necessario conoscere, selezionare e valutare in maniera oculata quale sia la tecnologia che meglio è capace di integrarsi in maniera ottimale con il complesso edilizio nel quale dovrà lavorare.

Una delle priorità che oggigiorno si deve avere è quella relativa alla ottimale gestione di questi impianti, in modo tale da garantire  non soltanto il miglioramento del comfort degli occupanti, ma anche al fine di risparmiare energia e ridurre l’impatto ambientale legato all’esercizio dei sistemi di climatizzazione. In passato, la normativa riguardante l’aria interna era incentrata principalmente sui requisiti minimi relativi al comfort termico. Tale esigenza sembrava non tenere in considerazione gli obiettivi di riduzione dei consumi energetici per combattere il riscaldamento globale. Talvolta i due obiettivi sembravano cozzare uno contro l’altro. Questo ha portato alla costruzione di edifici pubblici efficienti dal punto di vista energetico, ma non sani, e viceversa. Negli ultimi anni, il legislatore europeo ha cercato di risolvere il conflitto tra la riduzione dei consumi energetici e la creazione di ambienti affollati sani e produttivi. Questo ha portato a molte innovazioni nella produzione di componenti per la ventilazione, a partire dai ventilatori.  Per contenere i consumi energetici ed avere comunque ambienti salutari, è nata la demand-controlled ventilation (DCV). La concentrazione di CO2 nell’aria interna è un parametro importante per controllare il consumo di energia e, contemporaneamente, ottimizzare la produttività negli uffici e l’apprendimento nelle scuole.

Ulteriori elementi da analizzare con attenzione in fase di scelta e progettazione di un impianto di climatizzazione, in quanto rivestono parimenti rilevanza, sono  l’efficienza operativa, i costi di gestione, che riguardano l’energia consumata, la conduzione e la manutenzione dell’impianto, così come la sua semplicità realizzativa, la rapidità di assemblaggio, i costi di realizzazione ed il suo impatto ambientale complessivo.

La Direttiva Europea sulle prestazioni energetiche degli edifici ha lo scopo di orientare l’attività edilizia dei Paesi membri verso una concezione di efficienza energetica che consenta di perseguire anche obiettivi rivolti alla riduzione dell’impatto ambientale ed al contenimento dell’inquinamento. In ottemperanza al Protocollo di Kyoto, indirizza gli Stati membri verso una riduzione degli inquinanti gassosi emessi, attraverso alcune misure correttive che coinvolgono l’edilizia e l’impiantistica, con l’obiettivo di promuovere il miglioramento del rendimento energetico degli edifici nella Comunità, tenendo conto delle condizioni locali e climatiche esterne, nonché delle prescrizioni per quanto riguarda il clima degli ambienti interni e l’efficacia sotto il profilo dei costi. Essa è stata recepita a livello nazionale da una serie di provvedimenti specifici da parte del legislatore italiano.

LA TECNOLOGIA PER IL CONTINUO MIGLIORAMENTO
L’aspetto energetico, legato alla conduzione e gestione degli impianti, risulta essere sempre più al centro dell’attenzione e oggetto di interesse. Per tale ragione sta attraversando un periodo di profonda trasformazione, grazie al ricorso delle moderne tecnologie che consentono il raggiungimento di obiettivi sempre più raffinati.

In tal senso la digitalizzazione permette di raccogliere dal “campo” una mole di informazioni in tempo reale sempre maggiore riguardo le modalità di lavoro degli impianti e le relative condizioni ambientali e di affollamento. Mediante l’implementazione di una serie di algoritmi, e l’elaborazione delle informazioni che provengono dal monitoraggio delle condizioni di lavoro dell’impianto, è possibile aggiornare continuamente i parametri di regolazione dell’impianto al variare delle condizioni ambientali esterne e di qualità dell’aria all’interno dei locali. Il tutto può essere seguito anche da remoto. L’obiettivo finale è quello di garantire i livelli ottimali di comfort degli occupanti, perché uno dei principali punti di convergenza che ispira la conduzione degli impianti di climatizzazione attualmente deve essere la customer satisfaction. Sia del proprietario dell’impianto (che ha tra le sue priorità il contenimento dei costi dovuti alla gestione dell’impianto) sia dell’utente che frequenta il supermercato, l’ufficio, la scuola e che desidera trovare condizioni di comfort sempre più spinte.

La tecnologia, quindi, si fonda su logiche di controllo dinamiche, che si evolvono continuamente e che risultano coerenti con la situazione ambientale dei locali climatizzati. La raccolta continua di dati prevede l’individuazione di alcuni parametri indicativi, capaci di dare indicazioni significative su quanto si desidera monitorare. Ad esempio, il monitoraggio della qualità dell’aria interna può avvenire attraverso la rilevazione del livello di CO2, indice del grado di occupazione degli ambienti. In tale ottica, per gli edifici di nuova costruzione è fondamentale un approccio integrato della progettazione grazie ad una visione globale, e non settoriale, così come la dotazione fin da subito di impianti di climatizzazione evoluti, in grado di assicurare in ogni condizione ottimali livelli di comfort, di igiene e di consumi.

SOLUZIONI DI PREGIO TECNICO
Nel contesto degli impianti per il terziario le varie tipologie impiantistiche possono presentare alcune soluzioni di particolare pregio tecnico. Nel caso sia possibile il ricambio completo dell’aria interna, importante è la possibilità di avvalersi di sistemi di recupero del calore (piastre a flussi incrociati, piastre in controcorrente, batterie run-around: v. figura 1). Sempre in tema di ricambio dell’aria, e soprattutto di qualità dell’aria, vanno menzionati i moderni sistemi di filtrazione e di sanificazione attiva per rendere particolarmente salubri gli ambienti serviti. Ad essi possono essere associati avanzati sistemi di controllo in grado di monitorare continuamente la qualità dell’aria in modo tale da garantire un utilizzo mirato dell’aria esterna di ricambio. Anche il tema degli ingombri e degli spazi risulta essere all’ordine del giorno. Le soluzioni impiantistiche vanno nella direzione di una certa flessibilità costruttiva in modo tale che sussista anche la possibilità di adattarsi a locali tecnici non propriamente ampi o a spazi di passaggio di ridotte dimensioni, caso che si può verificare in occasione delle ristrutturazioni edilizie.

IL PROBLEMA DEL RUMORE
Una caratteristica che accomuna i locali pubblici o privati quali cinema, teatri, edifici per il pubblico spettacolo o uffici è quella che, essendo frequentati da una moltitudine di persone devono comunque presentarsi come ambienti caratterizzati dalla quiete e da una sostanziale atmosfera di silenzio. Nella maggior parte dei casi, le attività che si svolgono al loro interno esigono l’assenza di disturbi o di eventi rumorosi, in special modo quelli provenienti dall’esterno. Ne consegue che i gruppi frigoriferi al servizio degli impianti di climatizzazione e i dispositivi di distribuzione dell’aria devono essere silenziosi, anche qualora debbano essere collocati in piccoli spazi o, comunque, in spazi che possono amplificare la loro rumorosità originaria di base. Anche alle unità esterne di split, multisplit, VRV/VRF viene richiesta una sempre maggiore silenziosità, caratteristica che permette un significativo vantaggio nell’installazione, in quanto consente di scegliere zone anche a ridosso di finestre o luoghi frequentati, come ad esempio nei centri storici, dove spesso i negozi o i ristoranti si trovano affiancati, o integrati, a palazzi residenziali.

PRESTAZIONI ENERGETICHE
Per gli edifici del settore terziario, la climatizzazione invernale/estiva degli ambienti interni, rappresenta una delle fonti di consumo energetico maggiore se confrontata con l’illuminazione e le apparecchiature elettroniche utilizzate per lo svolgimento delle attività lavorative. Secondo uno studio condotto da ENEA con Assoimmobiliare alla fine del 2022, i consumi per climatizzare gli ambienti in inverno e in estate rappresentano la voce prevalente degli uffici (57%), seguiti da quelli per apparecchiature informatiche e altri dispositivi (25%) e dall’illuminazione (17%), senza significative differenze al variare della metratura. Dal punto di vista energetico generale, la volontà condivisa è quella di ridurre progressivamente il consumo di energia, particolarmente nel settore terziario che, in alcuni casi, risulta essere particolarmente energivoro, non solo per quanto riguarda la conduzione degli impianti tecnologici che stanno al suo servizio.

A partire dal nuovo millennio tale tendenza si è manifestata chiaramente, sia perché i costi per la produzione dell’energia hanno subito aumenti caratterizzati anche da picchi improvvisi in occasioni di eventi geopolitici straordinari, sia perché a livello politico si è compresa la necessità di contenere le richieste ed i consumi di energia in virtù del fatto che non tutte le tecnologie che vengono impiegate per la sua produzione risultano essere pienamente compatibili con le priorità della salvaguardia ambientale. Per ridurre i consumi è necessario fare sempre più ricorso alle tecnologie a supporto della gestione degli impianti. La diffusione dello smart working impone una gestione più flessibile dell’energia. L’introduzione di sistemi di controllo intelligenti consente di massimizzare l’efficienza anche quando gli uffici sono parzialmente occupati. L’utilizzo di questi sistemi basati sui rilevatori di presenza può portare ad un risparmio di energia per il riscaldamento tra il 7% e il 20% e per il raffrescamento tra il 2% e il 4%.

Sempre secondo ENEA, al fine del contenimento dei consumi energetici riveste un ruolo importante non solo la progettazione ed il corretto montaggio degli impianti ma anche la regolare e periodica opera di manutenzione. Tale controllo è la regola principale da seguire in termini di sicurezza, risparmio e attenzione all’ambiente. Un impianto consuma e inquina meno quando è regolato correttamente, con filtri puliti e senza incrostazioni di calcare. Grazie al recepimento della legislazione europea, a livello politico è stata ravvisata la necessità di favorire interventi di riqualificazione energetica delle pubbliche amministrazioni, l’efficienza energetica negli edifici residenziali e popolari e la riduzione dei consumi di energia nei servizi. L’obiettivo è quello della riqualificazione energetica degli edifici di proprietà della Pubblica Amministrazione, la realizzazione di reti per il teleriscaldamento e per il teleraffrescamento, l’efficientamento energetico nel settore dei servizi.

Oggi esistono normative edilizie che richiedono che i sistemi di climatizzazione rispondano a determinati requisiti dal punto di vista energetico. Il progettista, nell’atto di dimensionare e scegliere la tipologia di impianto confacente alle necessità (figura 3), deve sempre tenere presente quelle che sono le prestazioni dichiarate dal costruttore delle apparecchiature utilizzate e cercare la soluzione migliore per quanto riguarda il reale consumo di energia nonché le prestazioni energetiche ed i costi di gestione dell’edificio in questione. Le principali norme di riferimento sono la EN13053 e la EN16798. La prima, “Ventilazione per edifici – Unità di trattamento aria – Valutazione e prestazioni per unità, componenti e sezioni” definisce i requisiti per le apparecchiature di condizionamento dell’aria centralizzate negli edifici non residenziali e tratta di alcune tematiche basilari come, ad esempio, il recupero energetico, la velocità dell’aria ed il consumo energetico.

LA QUESTIONE DEGLI INGOMBRI
Uffici, ambienti commerciali, ospedali, scuole, asili o altri spazi di edifici del terziario vengono generalmente organizzati in modo da ottenere un ottimizzazione degli spazi comuni. Gli impianti di riscaldamento e raffrescamento vanno necessariamente integrati in maniera invisibile nei pavimenti, nei soffitti o nelle pareti per permettere di ottimizzare gli spazi evitando ingombri fastidiosi, in modo tale da non rendere ostacolo ad una facile pulizia degli ambienti, ed in modo da garantire la massima libertà di arredo.

QUALITÀ DELL’ARIA DEGLI AMBIENTI
La consapevolezza che l’opinione pubblica ha della qualità dell’aria e degli effetti che essa può produrre è indubbiamente ancora insufficiente, sebbene in crescita costante. Tale consapevolezza risulta molto significativa quando si parla di ambienti frequentati da una molteplicità di persone, come i locali delle attività terziarie. La sfida futura per gli impianti del terziario è incentrata sul tema della salute delle persone: garantire aria con un grado di purezza elevato (libero da polveri, sostanze, microrganismi) e quindi alti standard di IAQ (Indoor Air Quality) degli ambienti. I sistemi di riscaldamento e raffrescamento destinati a particolari tipologie di edifici del terziario (scuole, asili, ospedali, case di riposo e altri spazi affini) devono essere in grado di garantire elevata salubrità e comfort tutto l’anno. Infatti, l’elevato numero di persone che generalmente li affollano esige il mantenimento di un alto standard di qualità ambientale. Gli eventi degli ultimi anni, dovuti all’emergenza sanitaria causata dalla pandemia SARS-COV2, hanno evidenziato che è necessario garantire una maggiore sicurezza e qualità dell’aria interna. Allo scopo, per ridurre il rischio di contagi vanno esclusi i ricircoli d’aria, vanno incrementati i ricambi d’aria e il controllo del livello di CO2.

Un impianto di climatizzazione non deve rappresentare terreno di coltura di agenti batterici, funghi, muffe o allergeni, e non deve contribuire alla diffusione di patogeni di qualunque tipologia all’interno dell’edificio/locale e tra le diverse persone. Per tale ragione è prioritario, quindi, garantire la sanificazione dei canali aeraulici in modo che la qualità dell’aria indoor e del microclima vengano tenuti costantemente sotto controllo. Più di 30 anni fa l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha evidenziato come possano nascere una serie di disturbi legati agli aspetti microclimatici, quando le persone sono all’interno di ambienti chiusi. Questo è un aspetto che riguarda particolarmente chi lavora, ad esempio, negli uffici appartenenti ad edifici che presentano alcune criticità.  I disturbi derivano da specifiche condizioni ambientali, tra cui l’umidità dell’aria, il ricambio della ventilazione, la possibile emissione di alcune sostanze nocive dai materiali impiegati per la costruzione e dalla qualità dell’aria interna in generale. Nel caso in cui gli edifici del settore terziario siano climatizzati con impianti del tipo “a tutt’aria” devono essere in grado di adattarsi velocemente alle variazioni  dei carichi termici causati sia da cause endogene, sia dalla presenza di persone. I terminali, dotati di di ventilatori per garantire rapide risposte da parte del sistema, necessitano di sistemi di trattamento e filtrazione dell’aria adeguati (vedi figura 4), proprio per evitare l’insorgenza di disturbi o l’accentuarsi di patologie.

Non da ultimo, e non meno importante, gli ambienti devono essere organizzati in modo tale da eliminare le fastidiose correnti d’aria che possono verificarsi a causa dei sistemi di climatizzazione. Ecco perché è auspicabile che, laddove il sistema di riscaldamento o raffrescamento non preveda il trattamento diretto dell’aria ambiente (come può avvenire, ad esempio, nei sistemi radianti, nei sistemi ad acqua, ecc.) si ricorre all’abbinamento del sistema di climatizzazione con macchine per il rinnovo continuo dell’aria interna e per la sua deumidificazione estiva. Questi dispositivi, non solo devono consentire di ottenere locali salubri ma anche di garantire un elevato standard di qualità e benessere ambientale attraverso la regolazione automatica delle direzioni dei flussi d’aria.

I SISTEMI DI CONTROLLO
Il raggiungimento ed il mantenimento di standard della qualità dell’aria elevati si ottengono grazie a sistemi di controllo che permettono di gestire efficacemente gli impianti di riscaldamento e raffrescamento (v. figura 4). Opportuni sensori di temperatura, di umidità relativa e di concentrazione di CO2 consentono insieme all’Internet of Things  di comunicare e lavorare in maniera coordinata per inviare al sistema di controllo i dati necessari per un funzionamento dell’impianto maggiormente efficiente, garantendo, al contempo adeguate condizioni di comfort interno. In un’ottica integrata, il sistema di climatizzazione è bene sia incluso nel Building Management System in modo da essere gestito assieme a tutte le altre tipologie di impianti esistenti.

Data la variegata utenza che può accedere alle impostazioni dei parametri termoigrometrici degli ambienti, tali sistemi devono risultare essere affidabili e semplici da utilizzare per controllare in modo preciso, veloce e costante tutti i parametri necessari. La facile ed intuitiva gestibilità dei sistemi di controllo permette di evitare che essi possano essere impostati e settati solo dal personale tecnico specializzato, che non può oggettivamente esercitare un’azione di monitoraggio quotidiana su tali sistemi e quindi non può far altro che impostare, secondo cadenze anche di non breve frequenza, valori standard, che comunque non possono oggettivamente risultare confacenti alle esigenze quotidiane ed alle mutevoli condizioni ambientali che possono insistere in questi ambienti.  Se i sistemi di controllo possono essere gestiti anche direttamente dall’utenza (attraverso la designazione di opportune figure di riferimento) è possibile ottenere sempre le massime performance dall’impianto e garantire un benessere termico ideale, ottimizzando i consumi.

Il mercato offre sistemi di regolazione multizona che garantiscono la possibilità di gestire molteplici ambienti grazie a dedicati sensori di umidità e temperatura e capaci di agire su un sistema di valvole miscelatrici e di unità di trattamento dell’aria. I sistemi di climatizzazione di tipo evoluto, di cui si è parlato nelle righe precedenti, trovano applicazione in diverse tipologie impiantistiche, a secondo delle condizioni al contorno e dei vincoli esistenti nei casi specifici.