Progettazione impianti climatizzazione: una piccola guida

Gli impianti di climatizzazione oggi necessitano di una progettazione accurata che deve tenere conto delle diverse condizioni di partenza e basarsi su precisi calcoli, per assicurare benessere e risparmio energetico.

Indice:

1. Progettare gli impianti di climatizzazione è un compito complesso
2. Cosa sono gli impianti di climatizzazione
3. Chi fa la progettazione degli impianti di climatizzazione
4. Le condizioni da cui si parte nella progettazione degli impianti
5. Quali sono i passi della progettazione impiantistica
6. Le tecnologie per gli impianti di climatizzazione invernale
7. Le tecnologie per gli impianti di climatizzazione estiva
8. I sistemi di ventilazione e la qualità dell'aria

Progettare gli impianti di climatizzazione è un compito complesso

Una volta per l'installazione di impianti di climatizzazione la preoccupazione era semplicemente quella di riscaldare le case in inverno e a raffrescarle (raramente) in estate.

La scelta ricadeva quasi sempre su una caldaia di tipo tradizionale e, eventualmente, su un condizionatore di vecchia generazione. Non c’erano calcoli complicati da eseguire e in generale non ci si poneva il problema della scelta impiantistica migliore.

Oggi la progettazione degli impianti di climatizzazione è molto più complessa; deve tenere conto delle disposizioni normative in materia di impianti termotecnici, di diversi parametri tecnici, dell’efficienza energetica, della tutela ambientale, delle fonti di energia rinnovabile e degli aspetti economici, per assicurare il massimo risparmio in bolletta.

In questa piccola guida dedicata agli utenti vediamo quali sono i principali elementi in gioco quando si parla di progettazione degli impianti.

Cosa sono gli impianti di climatizzazione

Comunemente, con il termine climatizzazione si è sempre fatto riferimento al raffrescamento degli edifici. Più correttamente, invece, il termine climatizzazione si riferisce sia al riscaldamento invernale sia al condizionamento estivo.

Un impianto di climatizzazione è un impianto termico fisso destinato ai servizi di climatizzazione invernale o estiva degli ambienti, con o senza produzione di acqua calda sanitaria, comprendente sistemi distribuzione e accumulo del calore oltre ai dispositivi che consentono la regolazione e controllo dell’intero sistema, eventualmente combinato con impianti di ventilazione.

Si tratta di un ecosistema ben più complesso di una caldaia o di un condizionatore estivo, con diverse tecnologie che lavorano in modo integrato e che si basa su criteri progettuali e strumenti di calcolo per la creazione e il mantenimento della temperatura e dell’umidità entro i limiti richiesti.

Chi fa la progettazione degli impianti di climatizzazione

La progettazione degli impianti di climatizzazione è un compito del progettista termotecnico. Solo questa figura professionale, infatti, ha le competenze necessarie per affrontare tutte le problematiche in gioco.

Un progettista termotecnico è un tecnico iscritto a un albo professionale (ingegnere o perito) specializzato nel progettare un impianto di climatizzazione, per quando riguarda il riscaldamento, il raffrescamento estivo e la produzione di acqua calda sanitaria in tutti i tipi di edifici (residenziali, commerciali e industriali).

Valutando tutte le condizioni di partenza, gli obblighi normativi e le esigenze personali dei proprietari di casa, il progettista termotecnico identifica la migliore configurazione impiantistica per quanto riguarda la tecnologia principale (ad esempio pompa di calore o sistema ibrido), sia per i sottosistemi di distribuzione del calore e gli accumuli termici, fino all’apporto di energia auto-prodotta da fonti rinnovabili come il fotovoltaico e il solare termico.

Le condizioni da cui si parte nella progettazione degli impianti

Vediamo ora tutte gli elementi che un professionista termotecnico deve considerare per effettuare le scelte impiantistiche, assicurando il comfort ottimale e le massime prestazioni in termini di efficienza energetica e risparmio.

• Caratteristiche dell’edificio: dimensioni, numero di locali e di bagni, esposizione solare, isolamento termico, numero e tipologia di superfici vetrate, tipologia di materiali da costruzione, vincoli strutturali e architettonici per l’installazione degli impianti.

• Condizioni climatiche: temperatura esterna minima invernale, irraggiamento solare.

• Apporti termici: calore generato dalle persone, dagli elettrodomestici e da altre attrezzature.

• Normative vigenti: rispetto della normativa nazionale e locale e delle norme tecniche  in tema di impianti termotecnici e di efficienza energetica e fonti rinnovabili negli edifici.

• Abitudini e richieste delle persone: ogni ha famiglia ha esigenze diverse in termini di utilizzo di acqua calda e di temperatura nelle diverse stanze durante le ore della giornata.

Quali sono i passi della progettazione impiantistica

L’obiettivo principale di un progetto termotecnico è il calcolo del fabbisogno termico dell’edificio in funzione di tutte le variabili descritte sopra, sia per il riscaldamento che per il raffrescamento. Ma non si tratta certo dell’unico calcolo da effettuare.

Nell'ambito del complesso tema della progettazione degli impianti, infatti, è necessario calcolare le perdite termiche nel circuito, le portate e le perdite di carico nel circuito idraulico, oltre al fabbisogno energetico dell’impianto e dell’abitazione, soprattutto se si installa una pompa di calore alimentata da un impianto fotovoltaico.

A questo punto viene scelto il tipo di generatore di calore, viene definito il suo dimensionamento corretto in termini di potenza, quello dei sottosistemi e viene preparato il progetto vero e proprio con lo schema funzionale.

Le tecnologie per gli impianti di climatizzazione invernale

Oggi è possibile scegliere tra diverse soluzioni tecnologiche per il riscaldamento degli edifici e la produzione di acqua calda sanitaria nel settore residenziale e ciascuna è più indicata a seconda del contesto.

Per il riscaldamento invernale queste sono le principali alternative.

• Caldaie a condensazione a gas metano, sono molto efficienti grazie al recupero del calore dai fumi di combustione e particolarmente indicate nel caso di sostituzione di una vecchia caldaia tradizionale in abitazioni dove l’installazione di una pompa di calore risulta logisticamente complicata;

• Pompe di calore (aria-aria, aria-acqua, acqua-acqua e geotermiche); estremamente efficienti e sostenibili per l’ambiente, sfruttano energia termica dell’aria, delle falde acquifere o del terreno, con bassi consumi elettrici (se correttamente dimensionate e regolate) e azzeramento delle emissioni locali;

• Sistemi ibridi, combinano una pompa di calore e una caldaia a condensazione che entra in funzione solo in caso di necessità; sono indicati in luoghi dove il clima è particolarmente rigido, quando l’edificio non è ben coibentato o in contesti con un alto fabbisogno di acqua calda sanitaria;

• Caldaie a biomassa alimentate a legna o pellet, indicate soprattutto dove è possibile reperire materia prima di filiera corta; producendo acqua ad alta temperatura sono compatibili anche con edifici non coibentati e tutti i tipi di terminali (anche i vecchi termosifoni), come una caldaia a gas; .

• Solare termico: i pannelli solare termici permettono di supportare la caldaia a condensazione o la pompa di calore nella produzione di acqua calda e del riscaldamento.

Le tecnologie per gli impianti di climatizzazione estiva

Per gli impianti di climatizzazione estiva è possibile adottare una soluzione ad hoc, se in casa è già presente un generatore di calore per il riscaldamento, oppure si può installare un unico impianto che si occupa sia del riscaldamento che del raffrescamento:

• climatizzatori mono split e multi split: pompe di calore aria-aria costituite da una unità esterna collegate a una o più unità interne. Se sono reversibili permettono anche di riscaldare direttamente l’aria degli ambienti (ma non di produrre acqua calda).

• Pompe di calore idroniche reversibili: gli stessi sistemi utilizzati per il riscaldamento invernale e la produzione di acqua calda sanitaria sono utilizzabili anche per il raffrescamento estivo potendo produrre acqua refrigerata, da abbinare a terminali di diffusione come i pannelli radianti o i ventilconvettori.

I sistemi di ventilazione e la qualità dell’aria

I sistemi di Ventilazione meccanica controllata (VMC) fanno parte della dotazione impiantistica delle nuove abitazioni o di quelle riqualificate energicamente. Il loro scopo principale è quello di assicurare una corretta e costante ventilazione degli ambienti per mantenere un’umidità corretta, prevenire la formazione muffe e migliorare la qualità dell’aria indoor.

Il loro ruolo, però, non si limita a questo, ma comprende anche una funzione di risparmio energetico a supporto dell’impianto di riscaldamento, grazie al recupero del calore dall’aria espulsa. Inoltre, la VMC permette di fare free-cooling estivo immettendo in casa aria fresca notturna.