Gli impianti ibridi come nuovo orizzonte nell’impiantistica: la parola a Caleffi

Con le energie rinnovabili, finora si doveva coprire solo il 50% del fabbisogno termico annuo richiesto per la produzione di ACS. Con il nuovo decreto D.L. 3.3.2011 n. 28, invece, si dovrà, fin dalla sua entrata in vigore, coprire il 20% del fabbisogno termico totale e poi, nel 2017, il 50%.

I limiti applicativi ed economici presentati dalle principali fonti di energia rinnovabile, che non sempre ne consentono un uso conveniente, e gli elevati apporti di energia rinnovabile imposti dal nuovo decreto stanno portando a considerare con molta attenzione le prestazioni ottenibili dagli impianti che prevedono l’utilizzo di due fonti di energia, in particolare quelle che ipotizzano l’uso di caldaie e di pompe di calore aria-acqua.

È molto probabile, cioè, che le soluzioni più idonee a soddisfare le richieste del nuovo decreto siano di tipo ibrido: termine che significa incrocio e che, in campo tecnologico, è usato per indicare l’uso di due tecnologie che perseguono lo stesso obiettivo.

Ci sono dunque buone ragioni per ritenere che anche nel settore termotecnico si verifichi quanto
già si è verificato in quello dei trasporti, dove i veicoli ibridi (con motore elettrico e termico)
rappresentano un passo importante verso il più efficiente uso delle risorse disponibili.

Quali le fonti di energia che potrebbero essere impiegate convenientemente?
L’attenzione è rivolta soprattutto agli impianti ibridi che funzionano con caldaie a combustibili tradizionali e con PDC aria-acqua, in quanto: (1) sono facili da realizzare e da gestire, (2) consentono un’elevata produzione di energia rinnovabile tramite la pompa di calore, (3) presentano un elevato stato di sviluppo tecnologico e sosti contenuti. L’alternativa potrebbe essere l’utilizzo di caldaie a combustibili tradizionali abbinate a generatori a biomassa.

Quali sono i vantaggi degli impianti a PDC aria/acqua?
Gli impianti a PDC aria/acqua offrono non pochi né trascurabili vantaggi. Tuttavia presentano anche limiti di cui si deve tener adeguatamente conto.

Rispetto agli impianti con pompe di calore geotermiche, quelli con PDC aria-acqua:
− non necessitano di terreno esterno e neppure di specifiche autorizzazioni;
− non richiedono costosi interventi di scavo per la posa in opera degli scambiatori di calore;
− non limitano le possibilità d’utilizzo del terreno sotto cui sono posti gli scambiatori.

Inoltre l’aria come sorgente fredda delle PDC non teme, nel tempo, un suo degrado termico:
pericolo questo a cui sono esposte le sorgenti degli impianti geotermici quando viene sottratto troppo calore al terreno.

Presentano, però, limiti connessi alle forti variazioni termiche della loro sorgente fredda, cioè alle forti variazioni di temperatura dell’aria esterna. Questa può infatti raggiungere temperature molto basse e quindi far lavorare le PDC con valori di COP assai limitati, valori che possono:

1. far funzionare l’impianto con costi troppo elevati. Rispetto ad una caldaia a gas, una PDC lavora in modo solo con COP non inferiori al rapporto fra il costo del kWh elettrico e quello del kWh prodotto col gas.
Ad esempio, se tale rapporto è uguale a 3, la PDC dovrà lavorare con un COP non inferiore a
tale valore. Dovrà, cioè, per ogni kWh elettrico assorbito cederne almeno 3 all’impianto.

2. far crescere troppo il costo unitario del kWh elettrico. Con basse temperature dell’aria non solo calano i COP, ma cresce anche in modo significativo
il fabbisogno termico dell’edificio: fattori questi la cui azione combinata può comportare un
elevato impegnativo contrattuale e quindi far crescere sensibilmente il costo effettivo del
kWh elettrico.
Per questi motivi, con temperature dell’aria troppo basse, è consigliabile prevedere l’uso di caldaie che possono intervenire, in aiuto o in alternativa, alle PDC aria-acqua. In pratica, le caldaie entrano in funzione quando il costo del calore producibile dalle PDC non è più conveniente.

Quali prodotti sono attualmente disponibili sul mercato italiano?
Per rendere più semplice e facile la realizzazione di impianti ibridi il mercato propone appositi “sistemi tutto in uno” costituiti da caldaia e PDC integrate in un’unica unità, e gruppi preassemblati più versatili.
Questi gruppi consentono di collegare fra loro i circuiti idraulici della PDC, i circuiti della caldaia con i terminali che servono l’impianto e possono provvedere all’attivazione e gestione della PDC e della caldaia.
I gruppi preassemblati sono essenzialmente costituiti da un kit di deviazione e da una centralina di regolazione.
Il kit di deviazione è ottenuto assemblando fra loro una valvola deviatrice a 3 vie e un collettore che assicura il collegamento diretto al kit della PDC, della caldaia e del circuito di distribuzione.
La centralina di regolazione serve ad assicurare il funzionamento automatico alternativo della PDC e della caldaia attraverso le informazioni fornite (1) dal valore prefissato della temperatura dell’aria esterna di soglia, (2) dal valore della temperatura esterna inviata dalla sonda climatica, (3) dalla richiesta o meno di calore da parte del regolatore ambiente.
La centralina attiva il funzionamento della PDC quando lo richiede il regolatore ambiente e la temperatura dell’aria esterna supera la temperatura di soglia prefissata sulla centralina.
La centralina, invece, attiva la caldaia quando lo richiede il regolatore ambiente e l’aria esterna ha una temperatura inferiore a quella di alternanza.

I vantaggi nell’installazione dei gruppi ibridi preassemblati:
− in caso di malfunzionamento di una delle due fonti di calore non si ha l’interruzione totale del
riscaldamento;
− danno la possibilità di trasformare gli impianti esistenti a caldaia in impianti ibridi;
− consentono la realizzazione di impianti che non obbligano alla scelta dello stesso Produttore sia per la caldaia che per la PDC: prodotti che sono tecnologicamente molto diversi fra loro;
− danno all’Utente la possibilità di affidare la manutenzione dell’impianto e la sostituzione dei
suoi componenti ad un Installatore di fiducia.