Fonti rinnovabili e refrigerazione ASSORBITORI: UN POSTO AL SOLE. Avviato a Rovereto un impianto di refrigerazione ad energia solare

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1 Fonti rinnovabili e refrigerazione ASSORBITORI: UN POSTO AL SOLE Avviato a Rovereto un impianto di refrigerazione ad energia solare Il ritorno del solare Negli ultimi tempi la tecnologia dei pannelli solari ha conosciuto un significativo ritorno sulla scena dello sfruttamento delle fonti rinnovabili: a distanza di 25 anni dalle prime apparizioni, dopo un periodo di netto regresso, il cosiddetto solare termico si ripropone con interessanti prodotti e configurazioni impiantistiche nuove. Propiziato dalla nuova emergenza energetica e soprattutto dalla valenza ecologica con cui la stessa si presenta oggi questo gradito ritorno si fonda anche su una circostanza tecnica ad esso particolarmente favorevole, costituita dalla progressiva diffusione dei sistemi di riscaldamento a bassa temperatura: dapprima il più generoso dimensionamento delle tradizionali superfici radianti, poi l affermarsi dei pannelli radianti a pavimento, soffitto, e a parete - hanno comportato un progressivo ricorso a temperature del fluido termovettore via via più contenute, sempre più compatibili con i livelli termici prodotti dai collettori solari. L energia solare, inizialmente relegata alla mera produzione di acqua calda sanitaria, aggiunge oggi a questo tradizionale target energetico un significativo contributo alla climatizzazione dell edificio, offrendo uno sfruttamento più intensivo della fonte rinnovabile e superando la intrinseca irregolarità del consumo sanitario. Se da un lato il raggiungimento di risultati apprezzabili per la climatizzazione invernale impone l installazione di superfici considerevoli di pannelli solare, dall altro vanno evitati pericolosi sovradimensionamenti, che porterebbero alla produzione di eccedenze inutilizzate. Il sistema di 1 / 5

2 per sé soffre di una intrinseca instabilità: i mesi più rigidi, che richiedono un maggior fabbisogno termico, sono caratterizzati da minore insolazione; al contrario avvicinandosi alla buona stagione, la maggiore disponibilità di energia solare rischia di risultare sfruttata solo in misura parziale. Un opportuna scelta dell angolo di inclinazione azimutale dei pannelli volta a privilegiare lo sfruttamento del sole nelle traiettorie basse, tipiche dei mesi più rigidi - permette di ridurre la evidenziata discrepanza tra i profili delle energie richieste e disponibili. Resta tuttavia indispensabile un sistema di generazione tradizionale del calore, sia per integrare i fabbisogni dei periodi più rigidi, che per subentrare al solare nelle inevitabili situazioni di cielo coperto. In tali condizioni il considerevole investimento in tecnologia solare trova un adeguato sfruttamento solo per un limitato numero di ore di insolazione, con conseguente penalizzazione dei tempi di recupero dell intervento. Un sole freddo Una sua più intensiva utilizzazione si prospetta, invece, laddove si consideri l utilizzo estivo del calore recuperato: questo può essere vantaggiosamente impiegato nella produzione di acqua refrigerata per la climatizzazione estiva, tramite un processo frigorifero ad assorbimento. Come noto la peculiarità dell assorbitore è quella di svolgere la pressurizzazione del fluido frigorigeno (p. es. acqua) in fase liquida, con una eliminazione pressochè totale della potenza elettrica assorbita; questa circostanza però, a monte e a valle della fase di pressurizzazione, ne presuppone rispettivamente una di assorbimento del vapore in un liquido assorbente (p. es. bromuro di litio) ed una di separazione per diverso punto di ebollizione: in quest ultima fase viene impiegata la potenza termica che, in un processo ad assorbimento, sostituisce l apporto elettrico tipico del corrispondente ciclo a compressione. A fronte dell impiego di energia meno pregiata (termica) si assiste però ad una sensibile riduzione del C.O.P., che scende dal di un ciclo a compressione a valori prossimi a 0,7. Questo processo richiede un fluido termovettore di alimentazione a temperatura piuttosto elevata (nell ordine di C): in prima approssimazione non ci sono però ragioni per cui un 2 / 5

3 pannello solare che in inverno produca acqua a 55 C con condizioni esterne prossime allo 0 C, possa fornire in regime estivo acqua calda a 85 C con ambiente a 30, senza penalizzazioni di resa. Risulta quindi possibile sfruttare utilmente la radiazione estiva quella di maggiore intensità e durata nell arco della giornata, godendo di una sorta di autoregolazione del sistema: a differenza di quanto evidenziato in precedenza per il periodo invernale, in quello estivo una maggiore insolazione comporta un maggiore carico termico, ma consente nel contempo anche una maggiore produzione di potenza frigorifera, in grado di neutralizzarlo in tutto o in parte -. A fronte dell eventualità, tutt altro che improbabile, di giornate calde e afose (fabbisogno termico elevato) ma con cielo coperto (con decadimento vistoso della radiazione e della produzione di freddo solare ), diviene necessario completare l impianto con una sorgente complementare di calore (per assicurare l alimentazione dell assorbitore) o di freddo tradizionale (per integrare la produzione di acqua refrigerata). Nelle zone climatiche del Nord Italia, edifici civili recenti e dotati di una buona isolazione termica, presentano fabbisogni termici invernali e frigoriferi estivi in rapporti compresi tra 1 : 1 e 1 : 0,7. Ciò sta a significare che la penalizzazione imposta alla produzione di potenza frigorifera dal C.O.P. dell assorbitore peraltro recuperata dalla maggiore insolazione dei mesi più caldi non pregiudica comunque un contributo decisivo alla climatizzazione estiva. Un esempio: il Catasto a Rovereto Alla luce delle considerazioni suddette, l Ufficio Tecnico della Regione Trentino Alto Adige ha ritenuto di valutare positivamente l ipotesi di climatizzare con i criteri sopra esposti una palazzina uffici, sorta a Rovereto per ospitare i nuovi uffici catastali. Si tratta i un edificio articolato su due livelli fuori terra, per un volume complessivo di 6000 mc, caratterizzato da una ampia superficie vetrata esposta a Sud e da strutture esili e 3 / 5

4 tamponamenti di ridotto spessore. Il ricorso a materiali di elevate prestazioni termiche con particolare riguardo ai vetri, caratterizzati da coefficienti di trasmissione globale e da fattore solare rispettivamente di - e a soluzioni avanzate per la schermatura delle superfici trasparenti con elementi frangisole appositamente studiati, in buona parte costituiti da pannelli fotovoltaici assicura tuttavia all edificio un fabbisogno termico assolutamente contenuto, nonostante la ridotta inerzia termica della struttura e dell involucro. In particolare l efficace neutralizzazione degli effetti della radiazione solare estiva hanno portato i progettisti a ritenere non indispensabile il ricorso a sistemi di climatizzazione a 4 tubi, ma a prevedere per contro un tradizionale sistema a ventilconvettori ad una sola batteria, con commutazione centralizzata estate-inverno. A fronte di un carichi termici nominali invernali ed estivo rispettivamente di 110 e 75 kw, sono stati installati un gruppo termico a condensazione da 111 kw ed un gruppo refrigeratore ad assorbimento da 85 kw. Un parco di pannelli solari disposti sulla copertura piana su 2 schiere perfettamente orientate a Sud, per una superficie totale di 127 mq, assicura una potenza di picco di 80 kw. Nei momenti di punta, questi ultimi vengono integrati dalla caldaia con altri 35 kw, consentendo all assorbitore di produrre la potenza frigorifera richiesta, con un residuo margine di sicurezza. Una torre evaporativa provvede poi allo smaltimento della potenza termica di scarto generata nelle fasi di condensazione ed assorbimento, per un totale di 190 kw. Per far fronte alle possibili giornate di cielo parzialmente coperto e per consentire lo sfruttamento dell'energia termica captata nei giorni di non occupazione dell edificio durante i quali è previsto un esercizio attenuato sono stati previsti 4 accumuli da 4 mc ciascuno, disposti nell interrato per evidenti ragioni statiche. Gli stessi sono realizzati con accorgimenti tali da assicurare un efficace stratificazione termica dell acqua, consentendo uno sfruttamento ottimale dell accumulo. Uno scambiatore di separazione permette inoltre di limitare il trattamento con liquido antigelo al solo circuito che interessa i pannelli solari. Va segnalato che nei mesi più temperati (maggio, giugno, settembre), la radiazione solare disponibile risulta comunque elevata, senza che i carichi termici si avvicinino ai livelli nominali: in tali condizioni la produzione del freddo si svincola pressochè totalmente dalla fonte fossile tradizionale (gas naturale), mentre il prelievo elettrico (ausiliari dell assorbitore, torre 4 / 5

5 evaporativa, circolatori) è compensato dall apporto del sistema fotovoltaico (potenza nominale di picco pari a 20 kw). Rispetto ad una tradizionale refrigerazione con ciclo frigorifero a compressione, va poi sottolineato l ottimo comportamento dell assorbitore ai carichi parziali, contraddistinto anzi da buoni recuperi di C.O.P., diversamente da quanto normalmente avviene nei cicli a compressione, costretti nella gran parte dei casi ad un funzionamento intermittente. 5 / 5