IMPIANTI HVAC PER EDIFICI INTELLIGENTI
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3.4.4. Integrazione con fonti rinnovabili e sistemi di accumulo
Un criterio sempre più rilevante nella progettazione contemporanea è la capacità di integrazione delle macchine termiche con fonti energetiche rinnovabili e con sistemi di accumulo, nell’ottica di migliorare la sostenibilità e l’indipendenza energetica. Diversi esempi possono illustrarlo: Integrazione con fotovoltaico: l’accoppiata pompa di calore + impianto fotovoltaico è considerata vin- cente per avvicinarsi ad edifici “zero emissioni”. Durante le ore diurne di soleggiamento, l’energia elettrica prodotta dai pannelli FV può alimentare la pompa di calore per il riscaldamento/raffrescamento o per produrre ACS, riducendo o annullando il prelievo dalla rete. Quando c’è surplus di produzione solare, un sistema smart può attivare la pompa di calore in modalità “boost” scaldando di più un accumulo termico (puffer) – ad esempio portando l’acqua del boiler a una temperatura maggiore – immagazzinando così energia sotto forma di calore per usarla nelle ore serali. Di fatto l’edificio e i suoi serbatoi diventano una sorta di “batteria termica” che assorbe l’eccesso di energia rinnovabile e lo restituisce quando serve. Que- sta integrazione consente di massimizzare l’autoconsumo fotovoltaico e di diminuire i picchi di prelievo elettrico in orari notturni. Molte pompe di calore oggi dialogano già con l’inverter fotovoltaico o con un energy manager domestico per modulare la potenza in funzione della disponibilità solare. Con opportuni sistemi, si può arrivare a coprire con il fotovoltaico anche 80% e oltre dei consumi elettrici della pompa di calore, rendendo i costi di climatizzazione molto bassi e le emissioni quasi zero. Accumuli termici: l’uso di serbatoi di accumulo sia di acqua calda che di acqua refrigerata è un impor- tante complemento per molte macchine HVAC. Ad esempio, un grande serbatoio di acqua calda tecnica collegato a una pompa di calore permette di farla lavorare nelle ore di minor costo dell’energia (o quando il COP è più alto, ad esempio pomeriggio con 10 °C esterni invece che notte con 0 °C) accumulando calore per poi usarlo nelle ore più fredde. Analogamente, serbatoi di acqua gelida (o sistemi a ghiaccio, ice sto- rage) possono essere caricati dai refrigeratori durante la notte (quando la temperatura esterna più bassa aumenta l’EER e l’elettricità costa meno) per poi fornire capacità frigorifera aggiuntiva durante i picchi diurni o per permettere ai chiller di restare spenti nelle ore di punta. L’integrazione accumulo + macchine termiche garantisce così un funzionamento più spalmato e ottimizzato, migliorando l’efficienza globale e riducendo i costi operativi. Inoltre, aumenta la resilienza: un accumulo funge da “cuscino” in caso di fermo macchina o di picchi improvvisi. Molti edifici all’avanguardia implementano accumuli termici come parte integrante della centrale frigorifera/termica. Fonti rinnovabili termiche: come già visto, l’integrazione di solare termico con caldaie o pompe di calore consente di ridurre i consumi di combustibile o elettricità sfruttando il sole per l’ACS e parte del riscal- damento. Anche le biomasse possono essere usate in parallelo: ad esempio caldaie a pellet accoppiate a pompe di calore, dove la pompa di calore copre il base load e la biomassa interviene nei picchi o come backup (soluzione meno comune, ma attuabile in zone non metanizzate). Smart grid e Demand Response: in un’ottica di rete elettrica intelligente, gli impianti HVAC possono giocare un ruolo importante modulando i loro consumi in base ai segnali di rete. Ad esempio, un grande parco di pompe di calore residenziali può essere lievemente modulato dall’utility per assorbire surplus rinnovabile sulla rete o per ridurre carichi nei momenti critici. Questo è facilitato da sistemi di controllo centralizzati e dalla presenza di accumuli: si può temporaneamente abbassare di mezzo grado la tempe- ratura di setpoint di 10.000 edifici (senza impatto sul comfort) per ridurre di qualche MW il carico in rete, oppure al contrario anticipare la produzione di ACS in alcuni orari per sfruttare il solare di mezzogiorno. ABB e sta investendo in piattaforme di controllo integrato che consentano tali strategie, combinando building automation con smart metering e algoritmi cloud di ottimizzazione. In definitiva, la capacità di integrarsi con le rinnovabili e gli accumuli è oggi un plus fondamen- tale nella scelta delle macchine . Una pompa di calore ben si presta a essere pilotata in funzione del fotovoltaico, mentre una caldaia tradizionale no; un sistema modulare con accumulo supporta strategie di load shifting che un impianto senza inerzia non consentirebbe. Si tratta di guardare non solo alla macchina in sé, ma al suo inserimento in un sistema edificio-impianto più ampio, in vista di obiettivi di decarbonizzazione e risparmio energetico.
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