Ventilconvettori trivalenti per edifici NZEB/ZEB: comfort senza condensa e analisi comparativa tra terminali

Terminali idronici trivalenti e innovativi: comfort “all-in-one” senza condensa per edifici NZEB/ZEB

La salubrità degli ambienti indoor e la grande opportunità degli innovativi e brevettati terminali di riscaldamento e raffreddamento solo sensibile, con deumidificazione, recupero calore e rinnovo aria centralizzati.

Nuove opportunità per una innovativa generazione di terminali per il comfort trivalenti (Riscaldamento, Raffreddamento, Rinnovo e Purificazione dell’aria) “all in one” concepiti con il più largo utilizzo di materiali riciclati e riciclabili che vanno oltre il concetto di efficienza energetica e che mirino alla eliminazione degli scarichi condensa dagli ambienti indoor ed alla sostenibilità e riciclabilità dei materiali come previsto dalla UNI EN ISO 14040:2021.

Utilizzare terminali idronici evoluti per eliminare scarichi e vasche di raccolta condensa dagli ambienti indoor: una sfida possibile e necessaria

Nella rinnovata impiantistica per il comfort a basso e bassissimo consumo di energia primaria, sempre più orientata ad una climatizzazione a ciclo annuale e sempre più alimentata da fonti di energia rinnovabile, termiche ed elettriche, i terminali per il comfort assumo un ruolo nuovo che porta cambiamenti sostanziali per chi progetta o realizza edilizia efficiente.

Studio GANDINI, ha brevettato a livello Europeo una soluzione straordinaria che offre la grande opportunità di impiegare una nuova generazione di terminali per il comfort che lavorano solo in sensibile, proprio come un impianto a pavimento o a travi fredde, ma con il grande vantaggio di avere la reattività di un impianto ad aria tipicamente a ventilconvettori, minore invasività e maggiore riciclabilità dei materiali.

I vantaggi derivanti dall’eliminazione degli scarichi di condensa all’interno degli ambienti indoor sono significativi, non solo sotto il profilo impiantistico, ma anche, e soprattutto, in termini di salubrità e igiene per gli occupanti.

In particolare, l’accumulo e lo smaltimento della condensa attraverso vaschette interne agli ambienti può costituire un ambiente favorevole alla proliferazione microbica e batterica, con rischi concreti per la qualità dell’aria interna, specialmente in presenza di impianti aeraulici e scarichi condensa non correttamente manutenuti.

A questo proposito, è utile richiamare quanto stabilito dalla norma UNI 11425:2011, che regolamenta la progettazione, installazione e gestione degli impianti di climatizzazione nelle strutture ospedaliere. Tale norma vieta espressamente l’impiego di unità interne dotate di vaschette di raccolta condensa nei locali critici, proprio per prevenire il rischio di contaminazione microbiologica, in particolare da Legionella pneumophila, e assicurare livelli adeguati di igiene e sicurezza.

Questo principio, sebbene nato per l’ambito ospedaliero, dovrebbe essere esteso per analogia a tutti gli edifici ad alta efficienza energetica, come quelli a basso consumo o nZEB (Nearly Zero Energy Buildings), che, per loro stessa natura, presentano ambienti sempre più ermetici e isolati. In tali edifici, il controllo della qualità dell’aria interna e la prevenzione delle fonti di contaminazione diventano elementi imprescindibili per la tutela della salute degli occupanti.

L'eliminazione delle vaschette e degli scarichi di condensa negli ambienti indoor, centralizzando la deumidificazione in una unica unità centralizzata (es.: una sola vasca raccolta condensa da manutenere, invece di una vasca condensa per ogni ambiente e terminale) può favorire un maggior controllo della salubrità indoor e si configura quindi non solo come una buona prassi progettuale, ma come una misura coerente con i principi di sostenibilità e salubrità ambientale che stanno alla base dell’edilizia contemporanea e futura. In un contesto in cui gli edifici sono sempre più performanti dal punto di vista energetico, è fondamentale che lo siano anche dal punto di vista igienico e sanitario, evitando soluzioni impiantistiche che possano compromettere la qualità dell’aria e il benessere delle persone.

Il presente articolo illustra attraverso una apposita “balanced scorecard” quali possono essere le caratteristiche vincenti che premieranno nel contesto futuro i terminali per il comfort idronici per la climatizzazione a ciclo annuale, inclusi i materiali utilizzati per la loro realizzazione: riciclati e riciclabili.

Molto più che semplici enunciazioni, ma precise disposizioni che emergono dalle sempre più attuali e richieste Environmental Product Declarations (EPD) che presentano (anche per singolo prodotto e componente HVAC&R) informazioni ambientali quantificate sul ciclo di vita, consentendo così confronti tra prodotti che soddisfano la stessa funzione. Si basano sulla metodologia Life Cycle Assessment (LCA), come descritta nella serie di norme UNI EN ISO 14040:2021.

Un prodotto pensato in questo modo è sicuramente il Ventilconvettore, che ha ottenuto il Brevettato a livello Europeo lo scorso 18 ottobre 2023, valido in 38 stati (Albania, Austria, Belgio, Bulgaria, Svizzera, Cipro, Repubblica Ceca, Germania, Danimarca, Estonia, Spagna, Finlandia, Francia, Regno Unito, Grecia, Croazia, Ungheria, Irlanda, Islanda, Italia, Liechtenstein, Lituania, Lussemburgo, Lettonia, Monaco, Macedonia del Nord, Malta, Paesi Bassi, Norvegia, Polonia, Portogallo, Romania, Serbia, Svezia, Slovenia, Slovacchia, San Marino e Turchia) e destinato a ridisegnare il modo in cui queste unità vengono progettate ed utilizzate in edilizia.

Impatti previsti dalla nuova EPBD Direttiva sulla prestazione energetica nell’edilizia (EPBD) (UE/2024/1275), revisione maggio 2024)

Con un numero crescente di Stati, città e organizzazioni che si impegnano per una società a zero emissioni di carbonio entro la metà di questo secolo, gli edifici a energia zero (ZEB – Zero Energy Buildings) e quasi zero (NZEB – Nearly Zero Energy Buildings) stanno diventando il nuovo standard.

La rifusione della Direttiva sulla prestazione energetica nell’edilizia (EPBD) (UE/2024/1275), adottata di recente, nel maggio 2024, aumenta ulteriormente i requisiti di prestazione energetica per i nuovi edifici. Prevede che tutti i nuovi edifici residenziali e non residenziali siano edifici a emissioni zero a partire dal 1° gennaio 2028 per gli edifici di proprietà di enti pubblici e dal 1° gennaio 2030 per tutti gli altri nuovi edifici, con possibilità di specifiche deroghe, introducendo di fatto il concetto di Zero-emission buildings.

Questi edifici ad alta efficienza energetica e a basso impatto ambientale, insieme a numerosi vantaggi, portano alla materializzazione di nuove esigenze che hanno un impatto significativo sulla struttura e sugli impianti per il comfort di cui le unità terminali per il comfort situate nei vari ambienti interni agli edifici, fanno parte.

Molti esperti ritengono che ben presto le 3 esigenze di riscaldamento invernale, climatizzazione estiva, rinnovo e purificazione dell’aria, saranno trattate da un unico terminale polivalente, in grado di ottimizzare i trattamenti (prendendo beneficio anche del “Ventilative Cooling”).

Nell’edilizia energeticamente efficiente e super-efficiente si assiste, infatti, ad una crescente preoccupazione per i fenomeni di surriscaldamento (il cosiddetto “over-heating”) e questo fenomeno, in generale, si inizia già a notare per il fatto che gli impianti di condizionamento e deumidificazione, nella maggior parte dei casi, devono essere avviati già in primavera ed utilizzati fino all'autunno inoltrato, allargando di fatto la stagione della climatizzazione estiva, con riduzioni importanti delle necessità di riscaldamento, grazie ad involucri edilizi che trattengono buona parte del calore all’interno dell’edificio.

Il riscaldamento, dunque, diventa meno rilevante in termini quantitativi, grazie al maggior grado di isolamento dell’involucro edilizio e in tale condizione, l’inerzia termica può diventare un problema, per questa ragione i tanto diffusi e confortevoli pavimenti radianti, a causa della loro insita inerzia, in questi anni stanno avendo non pochi problemi applicativi, che ne stanno limitando talvolta l’impiego in edilizia ZEB ed NZEB.

In queste nuove condizioni, dettate da costruzioni con un criterio di elevata efficienza energetica, diventa strategico avere a disposizione una nuova generazione di unità terminali per il comfort indoor che tengano conto degli stringenti requisiti energetici, funzionali, igienici e di sostenibilità degli edifici decarbonizzati.

Anche la ventilazione vede crescite rilevanti nell’edilizia moderna ed efficiente, a tal punto che ancora oggi ci si domanda per quale motivo dobbiamo avere spesso impianti separati per la ventilazione ed il riscaldamento invernale e la climatizzazione estiva.

Sempre più, infatti, ci si aspetta che queste 3 esigenze siano strettamente correlate e che presto o tardi tenderanno ad essere risolte da terminali per il comfort di nuova generazione in grado di assolvere a tutte e tre le funzioni.
Oggigiorno le travi fredde costituiscono un buon esempio di terminale per il comfort trivalente, addirittura in grado di lavorare con trattamenti termici solo sensibili e dunque eliminando la necessità di vaschette di raccolta e scarico condensa dagli ambienti confinati (che spesso possono diventare accumulo di sporcizia se non opportunamente manutenuti, puliti ed igienizzati). Uno svantaggio delle travi fredde è che occupando spesso buona parte del soffitto disponibile sono poco o nulla utilizzate al di fuori degli edifici per la collettività.

A risolvere tale limite sono in arrivo “soluzioni trivalenti” di nuova generazione simili ai fan-coils, anch’esse in grado di effettuare tutti e tre i servizi (riscaldamento, condizionamento, rinnovo e purificazione dell’aria) ma notevolmente più versatili delle travi fredde poiché applicabili a parete o a soffitto come un normalissimo fan coil.

Figura 2 - Immagine a titolo esemplificativo e non esaustivo di Innovativo Terminale per il comfort brevettato (Studio GANDINI, Verona – Brevetto Italiano ottenuto nel 2016 e Brevetto Europeo ottenuto nel 2023) di tipo trivalente, in grado di provvedere ai fabbisogni termici con trattamenti sensibili (sia in estate che in inverno) grazie a scambiatori ad elevatissima superficie di scambio primaria, che consentono rese impareggiabili.

Anche i materiali riciclati e riciclabili con cui è realizzato il dispositivo Brevettato, consentono di ottenere impareggiabili punteggi, rispetto a qualsiasi altro terminale per il comfort, a livello SDG (Sustainable Development Goals: i 17 obiettivi interconnessi, definiti dall'Organizzazione delle Nazioni Unite come strategia "per ottenere un futuro migliore e più sostenibile per tutti").

É questo il caso ad esempio di un Brevetto Europeo nel campo dei terminali per il comfort pensati per l’edilizia NZEB: Brevetto EP 3 286 502 B1 ottenuto a livello EU27 lo scorso 18 ottobre 2023, disponibile online sul portale dei Brevetti Europeo di Monaco di Baviera [7].

Le variazioni nei fabbisogni energetici dell'edilizia efficiente impongono di ripensare ai terminali per il comfort

Negli ultimi decenni, in funzione dell’evoluzione legislativa e normativa, relativa alla decarbonizzazione edilizia e all’efficienza energetica, e al conseguente affinamento della tecnica costruttiva degli edifici, si può constatare che il futuro dell’edilizia, almeno in Europa nella prospettiva 2030-2050, implica soluzioni estremamente efficienti che consumano circa il 50% in meno di energia rispetto agli attuali edifici a basso consumo energetico e mediamente anche il 75% - 90% (Figura 2) in meno rispetto a quelli costruiti in passato negli anni ’70/’80.

Questo drastico cambiamento, già delineato fin dalle prime revisioni della EPBD del 2010, ed oggi di grandissima attualità, ha un impatto in tutte le parti dei sistemi per il comfort termo-igrometrico e, diverse esperienze negli ultimi 10-15 anni stanno dimostrando il concetto che le unità terminali di comfort interno si troveranno ad affrontare un cambiamento rilevante nell’immediato futuro, perché NZEB e ZEB richiedono un approccio diverso al comfort all’interno dell’edificio come espresso in alcune autorevoli pubblicazioni scientifiche [3][4].

Il comfort all'interno degli edifici energeticamente molto efficienti comprende oggigiorno non solo le semplici operazioni di riscaldamento invernale e condizionamento dell’aria estivo ma anche sempre più ventilazione, umidificazione e/o deumidificazione a seconda delle caratteristiche del clima esterno, delle caratteristiche dell'involucro edilizio e dell'attività svolta all'interno degli edifici, che in generale non sono tutti gestiti da un'unica tipologia di unità terminali: talvolta più sistemi coinvolgono diverse tipologie di unità terminali per il comfort, il che, in molti casi, potrebbe generare ridondanza di unità terminali e sistemi.

Parliamo, ad esempio, nel settore residenziale di soluzioni ampliamente utilizzate talvolta ridondanti che prevedono (a titolo esemplificativo e non esaustivo) per il riscaldamento la presenza di radiatori ad acqua (alta velocità di reazione e bassa inerzia) o pavimenti radianti (generalmente maggior comfort termico rispetto ai radiatori e migliori prestazioni a livello SCOP, quando abbinati a pompe di calore, a scapito di inerzia talvolta poco conciliabile con le esigenze di edifici ZEB ed NZEB), ventilazione meccanica VMC per il rinnovo dell’aria e condizionatori split per il raffreddamento, con potenziale funzione di riscaldamento ridondante (essendo ormai tutti gli split in pompa di calore).

Tutto questo può portare in alcuni casi spreco di risorse planetarie (ad esempio nel caso di impianti diversi, ma che permettono funzioni simili e talvolta sovrapposte), elemento che sta diventando sempre più insostenibile a livello di sconsiderato uso di materiali e tecnologie, che, visto l’aumento della popolazione mondiale, diventeranno sempre più preziose e da usare con parsimonia.

Tornando ai sistemi per il comfort termoigrometrico, al fine di generare un comfort adeguato per le persone, essi sono sostanzialmente composti da quattro sottosistemi:

1. produzione/trasformazione di energia (quali a titolo esemplificativo e non esaustivo: generazione di energia termica e frigorifera, energia ottenuta da recupero di calore, ecc.);
   
2. distribuzione di energia tramite fluidi vettori (quali, a titolo esemplificativo: acqua, aria, gas refrigeranti, ecc.);
   
3. diffusione dell’energia tramite unità terminali per il comfort all’interno degli edifici (ad esempio per convezione, conduzione, irraggiamento o misti);
   
4. controllo tramite dispositivi per la gestione del comfort (quali, a titolo esemplificativo: centraline di controllo, cronotermostati, radiocomandi, web controller, ecc.).

Tutte queste 4 parti sono impattate dall’evoluzione dell’impiantistica e dell’edilizia efficiente 2030-2050 secondo quanto previsto dalla (EPBD) (UE/2024/1275), adottata di recente, nel maggio 2024 e dalle tematiche dello SRI (Smart Readiness Indicator) [5][6] e nel presente articolo ci occuperemo del punto “3) unità terminali per il comfort all’interno degli edifici”, quali (a titolo esemplificativo e non esaustivo): termosifoni o radiatori, termoarredi, termoconvettori, riscaldamento a battiscopa, pannelli radianti (es. pavimento, parete, soffitto, ecc.), ventilconvettori, travi fredde attive/passive ed altre nuove soluzioni volte a migliorare il comfort e ridurre il consumo energetico, adattandosi in maniera efficiente ed ingegnosa alle esigenze attuali e future di NZEB e ZEB, come ad esempio il brevetto [7] precedentemente accennato.

 ..Continua la lettura nel PDF.

Nel pdf si continua parlando di:

• LA SFIDA DEL RISCALDAMENTO E DEL RAFFREDDAMENTO NEGLI EDIFICI EFFICIENTI
• TIPOLOGIE MAGGIORMENTE DIFFUSE IN EUROPA DI TERMINALI IDRONICI PER IL COMFORT
• PER EDIFICI NZEB E ZEB, BASATA SULLA METODOLOGIA DELLA “BALANCED SCORECARD”
• ANALISI COMPARATIVA DELLE DIVERSE SOLUZIONI DI TERMINALI PER IL COMFORT