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  DISPENSE TECNICHE
 
  CASI DI APPLICAZIONE
 
  RISCALDAMENTO IN GRANDI LOCALI
 
 
       
 
  1. Riscaldamento e climatizzazione di edifici
  2. Gradiente di temperatura in un locale
  3. Risparmio energetico nel riscaldamento
 
 

Dal 1992, anno in cui l'ONU promosse la conferenza di Rio de Janeiro, gli argomenti relativi al cambiamento climatico si trovano nelle agende della maggior parte dei governi.

Questa preoccupazione nei confronti del cambiamento climatico, delle misure che bisogna adottare e dei tempi utili per raggiungere gli obiettivi sono stati oggetto di dibattito anche nelle conferenze di Kyoto e Buenos Aires, quest'ultima nel 1998.

Uno degli argomenti di dibattito in questi incontri internazionali è stata la riduzione delle emissioni dei gas che causano l'effetto serra.

Tra le varie politiche troviamo l'efficienza energetica. L'Unione Europea si è impegnata attivamente nei confronti degli obiettivi sopra indicati. Per questo, nel 1992, è stato stabilito un obiettivo ambizioso per l'anno 2000 in risposta al processo di Rio e i nuovi requisiti del Trattato di Maastricht e dall'anno 1994 partecipa all'accordo quadro delle Nazioni Unite sul cambiamento climatico. Le preoccupazioni ambientali nello sviluppo della politica energetica risultano evidenti nel Libro Verde per una politica energetica dell'Unione europea, adottato nel gennaio 1995. Anche i programmi SAVE per stimolare l'efficienza energetica e la rete OPET (sigla di Organisation for the Promotions of Energy Technology) vanno in questa direzione. Uno degli obiettivi che si è proposta la U.E. all'interno del quinto programma, avviato nel 1996, è quello di stabilizzare i livelli di emissione di CO2 ai livelli del 1990.


Per impostare obiettivamente questo programma sono state stabilite le tendenze sociali europee nei periodi citati nella Fig. 1, identificando al tempo stesso le forze favorevoli e contrarie al raggiungimento degli obiettivi proposti. Il rendimento energetico è una delle forze da prendere in considerazione. Fig. 2.

Fig. 1. Tendenze sociali

Fig. 2. Rendimento energetico

Si può affermare che questo processo si collega anche alla preoccupazione motivata dalla crisi del petrolio del 1973 che diede origine alla Conferenza Mondiale per l'Energia celebrata a Istanbul nel 1977. Nella stessa si giunse alla conclusione che il risparmio energetico è la fonte di energia più economica e accessibile e può svolgere un ruolo primordiale nel futuro.

Questa verità, valida per tutto il mondo, è drammatica in Spagna a causa della sua enorme dipendenza energetica dall'estero. Una forte politica di promozione delle energie pulite o rinnovabili (eolica, solare, ecc.) assieme alla promozione del risparmio energetico avrà una notevole spinta in questo paese.

Per quanto riguarda il risparmio energetico bisogna ricordare che la Fondazione Ford giunse alla conclusione secondo cui i processi industriali possono migliorare del 30% la loro efficienza energetica. Anche il Centro di Studi per l'Energia spiega che si possono ottenere dei risparmi tra il e il 5 e il 20% con semplici metodi di miglioramento nei dispositivi e nei processi, con investimenti ragionevoli.

Questo capitolo ha come obiettivo quello di apportare il suo piccolo granello di sabbia al risparmio energetico del riscaldamento in grandi locali uniformando la temperatura attraverso dei ventilatori a soffitto.

 
 
 
  1. Riscaldamento e climatizzazione di edifici
 
 
 

Il riscaldamento o climatizzazione di un locale ha come obiettivo quello di creare determinate condizioni di temperatura, umidità, ecc. nell'ambiente affinché le persone che abitano nello stesso abbiano una sensazione di comfort o benessere.

La citata sensazione è soprattutto il risultato dello scambio di energia tra il corpo umano e il suo ambiente. Tale scambio si verifica mediante evaporazione, convezione e radiazione, come indica la Fig. 3.

Fig. 3. Scambio di energia tra il corpo umano e il suo ambiente

Notiamo che, solo negli spazi abitati, è necessario mantenere le condizioni ambientali indispensabili per il benessere. Di fatto, le normative sulla climatizzazione definiscono già questi spazi, in cui bisogna garantire i criteri di benessere, come ZONE OCCUPATE, come si può vedere nella Fig. 4. Si può anche affermare che mantenere tali criteri fuori dalle zone occupate porta a uno sperpero di energia.

Fig. 4. Zone occupate

Questo sperpero non ha un'importanza eccessiva nei locali con un'altezza limitata del soffitto. Non si può affermare la stessa cosa nel caso di capannoni e locali la cui altezza del soffitto è notevole. In questi casi è opportuno installare sistemi con una maggiore efficienza energetica quando viene riscaldato o climatizzato il locale.

 
 
 
 
  2. Gradiente di temperatura in un locale
 
 
 

Se misuriamo la temperatura di un locale con riscaldamento a diverse altezze, vedremo che questa aumenta dal pavimento fino al soffitto. Tale aumento segue la curva della Fig. 5 e il suo aumento dipende dal flusso d'aria estratto dal locale e dalla quantità di energia utilizzata nel riscaldamento dello stesso. Nel caso di un locale standard in genere si accetta un aumento della temperatura pari circa a un 7% per ogni metro di altezza sul livello di respirazione degli occupanti.

Fig. 5. Gradiente di temperatura in un locale

 
 
 
 
  3. Risparmio energetico nel riscaldamento
 
 
 

In un edificio le perdite di calore attraverso i serramenti sono proporzionali alla differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno dell'edificio, vale a dire che quanto più grande è tale differenza, maggiore sarà la spesa energetica di riscaldamento. Supponendo che la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno sia uniforme, sul soffitto, pareti, finestre, ecc. in Fig. 6 è possibile vedere la percentuale di calore dissipato in ciascuno degli elementi costruttivi.

Fig. 6. Perdite di calore in un edificio

Queste percentuali di energia dissipata in ciascuno dei serramenti possono cambiare notevolmente se la temperatura a livello del pavimento è diversa da quella del soffitto. In questo caso le perdite di calore attraverso il soffitto possono essere notevoli.

In base a quanto descritto in precedenza, se non vengono utilizzati dei dispositivi per evitare la stratificazione termica dell'aria di questi locali, ci troveremo di fronte a una diminuzione dell'efficienza energetica dovuta a due circostanze:

  • Per la necessità di riscaldare, fino alle condizioni di comfort o benessere, un volume d'aria notevolmente superiore rispetto a quello della ZONA OCCUPATA.

  • Per l'aumento delle perdite di calore attraverso il soffitto a causa della maggiore differenza tra la temperatura dell'aria nella parte superiore del capannone e la temperatura esterna.

Consideriamo, tuttavia, più dettagliatamente questi due aspetti: Partendo da un locale freddo, quando inizia la giornata entrerà a regime molto prima, raggiungendo una temperatura uniforme, un locale con ventilatori a soffitto rispetto a uno senza ventilazione, in cui per raggiungere la temperatura di benessere nelle zone occupate verranno create delle temperature crescenti fino al soffitto.

La seguente formula:

C = 0,24 V (t2-t1)

indica la quantità di calorie (kcal) necessarie per riscaldare una massa d'aria V (kg) da una temperatura, ad esempio, t1(ºC) a t2. Come si può vedere questa energia è direttamente proporzionale all'aumento di temperatura necessario. Nell'esempio delle figure è di 20ºC con una temperatura uniformata dal soffitto e di 25ºC circa nell'altro caso senza ventilazione.

Dal punto di vista delle perdite di calore per trasmissione dalle pareti e dal soffitto la formula:

P = S (KS (t2-t1))

Dipende anche, in modo direttamente proporzionale, dallo sbalzo di temperatura che, in questo caso, è quella dell'interno del locale all'esterno dello stesso, all'intemperie.

Calcolando le perdite zona per zona, mano a mano che la temperatura aumenta, si raggiungono valori notevolmente superiori rispetto a quelli dati dallo stesso calcolo nel caso di una temperatura uniforme.

Fig. 7. Risparmio energetico nel riscaldamento

Fig. 8. Risparmio energetico nel riscaldamento

Consideriamo ad esempio il capannone della Fig. 9, a cui applichiamo per le pareti, il soffitto e il pavimento un coefficiente di perdita K, che è lo stesso per tutti i casi.

Fig. 9. Capannone

La quantità di calore per unità di tempo che andrà persa, nel caso in cui si possiede una distribuzione di temperatura come quella indicata, sarà:

Il valore di questo risparmio energetico, deve essere considerato solo come un dato qualitativo, dal momento che è stata formulata l'ipotesi di uno stesso coefficiente K per le pareti, il soffitto e il pavimento. Per conoscere il valore del risparmio reale di energia in una determinata costruzione, bisogna realizzare il calcolo inserendo i valori reali dei coefficienti K, prendendo in considerazione il tipo di pareti, soffitto e pavimento e se sono isolati o meno.

I ventilatori adeguati per installare l'aria dall'alto verso il basso sono del tipo a soffitto, come quelli indicati nella Fig. 1, e con diametri da 900 a 1500 mm. Sono agitatori d'aria, con poche pale, da tre a cinque al massimo, e che ruotano a velocità al di sotto dei 500 giri/min.

Nel catalogo S&P, si possono trovare le caratteristiche di questo tipo di ventilatori.

 
 
 
 
 
 
 
 
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