La regolamentazione normativa italiana ha dato impulso, nell'ultimo lustro abbondante, alla ricerca di sistemi "energetici" sempre più efficienti, con l'obiettivo di migliorare l'efficienza energetica, appunto, degli edifici. Efficienza che si declina, da un lato, con l'effettivo miglioramento prestazionale e, dall'altro, non secondario, di sicuro impatto commerciale, visto che il mercato - almeno nel nord Italia, dove, per ovvie ragioni climatiche, il problema è assai sentito - è sempre più propenso all'acquisto di unità in classi energetiche alte. Abbiamo assistito negli ultimi anni al fiorire di tecnologie sostanzialmente nuove (solar cooling, geotermico), al perfezionamento di altre consolidate (aumento dei rendimenti delle caldaie e dei gruppi frigoriferi, pannelli solari termici e fotovoltaici, sistemi a espansione diretta) e alla "riscoperta" di sistemi mai sfruttati a fondo (pompe di calore, uso dell'acqua di falda). Gli sviluppi tecnici sono in qualche misura figli della necessità di ridurre i costi di gestione del riscaldamento (e sempre più spesso del condizionamento) degli ambienti. Sono figli, tuttavia, anche dei mutevoli aspetti regolamentari. Nella stesura di leggi, decreti e regolamenti, si tengono in conto tanti diversi aspetti, di natura tecnica ed economica, con un occhio alle necessità di una nazione, come la nostra, che ha esigenze e anche culture profondamente diverse al proprio interno, e, non da ultimo, alle capacità dell'industria nazionale di realizzare determinate tipologie di prodotti. Da questo intenso lavorio di compromesso e ottimizzazione nascono regolamentazioni sovente complesse, che tendono a premiare o anche imporre alcune soluzioni rispetto ad altre.
I vantaggi dei sistemi integrati
Venendo al tema di oggi, dall'anno 2006 in poi, la linea generale seguita dalla normativa italiana ha sostanzialmente orientato il tema energetico verso l'utilizzo dell'energia solare, in forma termica o elettrica, e l'utilizzo delle pompe di calore. Su quest'ultimo punto, chi scrive manifesta qualche perplessità di tipo strategico, visto che le pompe di calore, di cui tanto abbiamo parlato in passato (per esempio nei numeri 51, 67 e 70), sono macchine con tante virtù, ma che richiedono energia elettrica per funzionare. Energia che, in Italia, viene prodotta con la combustione di idrocarburi oppure acquistata all'estero a caro prezzo, con il risultato che la convenienza economica e di impatto ambientale diventa molto spesso veramente ridotta. Al di là di queste considerazioni, un impianto di riscaldamento tipico, indipendentemente dalle dimensioni, deve prevedere una caldaia, pannelli solari termici e (da relativamente poco tempo) pannelli fotovoltaici. In questo modo, si produce acqua calda per il riscaldamento con la caldaia e acqua calda sanitaria con i pannelli. Caldaia e pannelli possono andare in soccorso reciproco, in caso di necessità e/o convenienza. In termini di convenienza, ci sono ampi periodi dell'anno in cui, con le temperature esterne abbastanza basse da richiedere il riscaldamento, ma sufficientemente calde da garantire basse temperature di evaporazione, l'utilizzo della caldaia è meno favorevole rispetto a quello di una pompa di calore. D'altro canto, nel Nord Italia, l'utilizzo di pompe di calore condensate ad aria presenta, nei periodi di pieno inverno, problemi di rendimento e addirittura di funzionamento, con concreto rischio di brinatura delle batterie: della caldaia non si può fare a meno, se non altro come ciambella di salvataggio. Quindi, la "centrale termica" diventa un luogo affollato di tanti attori, che danno il loro meglio in periodi diversi dell'anno. Si può immaginare che questo richiede un discreto investimento iniziale, rispetto alla centrale termica "di una volta", dove una caldaia faceva tutto, e, in più, sia richiesto uno sforzo di gestione e di regolazione non banale: bisogna coordinare le sorgenti fra di loro - il che è già non banale - ma, soprattutto, fare in modo che in ciascun istante le sorgenti diano il loro meglio. Quindi: quando c'è un bel sole, i pannelli solari devono avere la priorità, quando la temperatura esterna è intermedia, si attiva la pompa di calore, quando arriva la parte più rigida dell'inverno, si accende la caldaia, quando la pompa di calore è usata per il condizionamento, il calore da smaltire viene prima utilizzato per scaldare l'acqua calda sanitaria (quando i pannelli fotovoltaici producono abbastanza energia), poi per l'alimentazione della pompa di calore. Per impianti di una certa portata (per esempio terziario, industria, sanitari ecc.), una gestione di questo genere è già da tempo entrata nella cultura e nella tecnica quotidiana. Esistono sul mercato sistemi di controllo sofisticati che non solo, appunto, gestiscono i grandi impianti, ma in più ottimizzano i consumi. Questi grandi impianti, tuttavia, richiedono cure amorevoli da parte di gestori che tengano sotto controllo la situazione e, in qualche misura, istruiscano il sistema automatizzato di gestione. Nel campo residenziale, invece, fino a poco tempo fa, questa combinazione di più sistemi era ancora poco conosciuta. In un tipico condominio, fatti salvi gli aspetti formali di terzietà dei responsabili e di un gestore del calore, la caldaia è cogestita dal manutentore a quattro o sei mani con qualche condomino e il portiere, che alzano o abbassano il setpoint della temperatura dell'acqua sulla base di lamentele e di convinzioni personali. Nelle realtà più piccole, fino al monofamigliare, la gestione è talora ancor più approssimativa, spesso legata allo stretto risparmio, ottenuto spegnendo la caldaia, anziché ottimizzandone il funzionamento. Possiamo quindi immaginare, e già vediamo, la complicazione introdotta dai nuovi elementi di impianto nella gestione quotidiana. Sovente capita d'incontrare condomini dotati di impianti di alto livello che sono però male utilizzati e che esprimono solo una piccola parte della loro potenzialità. L'industria del settore ha fatto tesoro delle prime esperienze in questo senso, formulando implicitamente una relazione fra questi tre elementi: sofisticatezza degli impianti, risparmio energetico e semplicità di gestione. Il risultato si esprime nei sistemi "integrati", che riescono a unire i tre obiettivi, attraverso la compattezza che deriva proprio dall'integrazione.
La composizione del sistema
Questi sistemi consistono generalmente in una centrale di ridottissime dimensioni, tipicamente in unico armadio dove sono installati un bruciatore e uno, oppure due serbatoi di accumulo e inerzia. Questo "armadio" è dotato di tubazioni che si interfacciano verso l'utenza, per la distribuzione dell'acqua calda di riscaldamento e sanitaria, e verso le altre sorgenti, come ad esempio i pannelli solari termici e la pompa di calore, normalmente posizionati all'esterno per consentire lo scambio di calore per la condensazione e l'evaporazione invernale. All'interno, i sistemi sono collegati idraulicamente fra di loro con interposizione di valvole che deviano i flussi dell'acqua. La gestione delle valvole e delle sorgenti è demandata a un sistema di controllo elettronico e informatico. Solitamente la precedenza di una sorgente rispetto all'altra viene impostata sulla base delle caratteristiche intrinseche delle macchine: per esempio, se la pompa di calore ha COP pari a 4 a 15 °C di temperatura esterna, è conveniente rispetto alla caldaia e verrà quindi utilizzata. Se però l'irraggiamento è elevato e la temperatura dei pannelli solari è alta, chiaramente verranno utilizzati questi, magari integrando i picchi di potenza richiesta attraverso l'uso a intermittenza della pompa di calore. Se, invece, le condizioni climatiche impongono l'uso della caldaia, il sistema utilizzerà al meglio il gas scaldando l'acqua sanitaria in prima battuta e usando l'acqua in uscita dal bollitore per i circuiti del riscaldamento interno a pannelli a bassa temperatura. Oppure, se non c'è richiesta di acqua sanitaria, abbassando la temperatura della caldaia e sfruttando al massimo i benefici della condensazione. I sistemi integrati sono quindi, in via primaria, un insieme di circuiti e di logiche che riassumono in un'unica entità un'intera centrale termica e di distribuzione, da un lato, e un efficiente gestore dall'altro. Per ovvie ragioni di tipo pratico e commerciale, le aziende propongono sistemi aperti, in grado di ospitare tutti i tipi di sorgente, così che l'utente finale possa disporre di un complesso che parte da elementi base, come la caldaia e i pannelli solari, fino ad arrivare a un full optional.
