Rendere energeticamente efficiente un edificio industriale attraverso l’ottimizzazione dei sistemi HVAC

Un caso applicativo

Nella mia esperienza professionale ho avuto la fortuna di poter lavorare sia in ambito industriale che in ambito terziario e civile. Spesso ho utilizzato le esperienze e le realizzazioni eseguite in ambito industriale per trasferirle su impiantistica di realtà terziaria e/o civile, utilizzando l’industria come “bacino di sperimentazione”.

Solitamente, infatti, in ambito industriale esistono vincoli molto più stringenti, basti pensare alla decisione di realizzare un investimento, per di più efficienziale: non è sufficiente che l’investimento sia redditizio in termini di indici finanziari (VAN, IRR, ecc.), oltre a questo l’intervento non deve apportare troppe modifiche al lavoro quotidiano e, soprattutto, deve essere contenuto nei costi perché, in ambito industriale, il 90% (forse più) degli investimenti è dedicato, ancora oggi, al core business. Quindi, se un investimento che ha la finalità di contenere costi (e consumi ed emissioni annesse) ha trovato riscontro in ambito industriale, facilmente lo troverà anche in ambito terziario e civile.

Faccio questa premessa perché il caso che voglio raccontare in queste righe ha invece una genesi opposta, è infatti uno dei pochi nati in ambito civile/terziario e replicati poi in ambito industriale.
Si tratta di un intervento di automazione e controllo del sistema HVAC a servizio di un fabbricato industriale, analizzato e proposto da EDF Fenice per uno dei suoi clienti e replicabile in altre realtà industriali.
Il fabbricato in questione presenta una realtà produttiva per la quale si garantisce il confort termico in termini di temperatura e ventilazione (ricambi d’aria) e non di controllo umidità.

AUTOMAZIONE INTEGRATA SISTEMA HVAC
Lo stato dei sistemi al momento dello studio/proposta del progetto presentava un circuito ad anello che consentiva di alimentare una trentina di U.T.A. (Unità Trattamento Aria) installate all’interno del fabbricato per garantire il riscaldamento nel periodo invernale e la ventilazione (come da schema Figura 1).


Figura 1 – Schema U.T.A.

Lo scambiatore di calore BC1, nel quale passa acqua surriscaldata alla temperatura di circa 130°C, è dotato di sole valvole on/off manuali non adatte alla regolazione; le serrande di aspirazione dell’aria esterna sono bloccate al 100% aperte ed il ricircolo è totalmente chiuso; il ventilatore è a giri fissi. Al momento dell’analisi, la temperatura all’interno del locale era monitorata da un sistema di sonde di temperatura per il solo monitoraggio.

L’obiettivo dell’intervento di miglioramento è eseguire una regolazione più puntuale fino al completo spegnimento di ogni singola UTA, se necessario.

Per raggiungere l’obiettivo sono necessari alcuni interventi molto circoscritti e selezionati in modo da realizzare una prima automazione a costi estremamente contenuti che consenta anche eventuali step di miglioramento successivi. Gli interventi si possono elencare come:
- Rimozione e sostituzione delle valvole on-off a bordo degli scambiatori di calore con elettrovalvole a due vie, di regolazione, che consentano di “sezionare” ciascuna U.T.A.
- Modifica di alcuni tratti di Tubazioni
- Realizzazione dei quadri elettrici di controllo locali, completi di PLC, pannello operatore touch screen, componentistica per il comando delle valvole ed opere elettriche necessarie.

Considerando la condizione ante intervento e quanto previsto per l’ottimizzazione, si rende necessario inserire nel tratto finale di ciascuna linea di distribuzione dell’acqua surriscaldata un bilanciamento tra mandata e ritorno, per consentire una minima circolazione di acqua surriscaldata nel circuito così da evitare di mandare in blocco la centrale termica e garantire sempre l’antigelo, preservando inoltre le linee di distribuzione (stress termico), ormai vecchie ed obsolete, da eventuali colpi d’ariete.

Come ulteriore miglioria gestionale, poiché dai nuovi quadri di controllo sarà possibile comandare le valvole solo in modalità locale, si prevede anche il riporto dei segnali in remoto così da poter manovrare le nuove elettrovalvole e gestire le U.T.A. anche dai locali di controllo in centrale termica, situati a qualche chilometro di distanza.
Il tempo di realizzazione dell’intervento è stimato in 6 mesi circa.

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