Riscaldamento ecologico: impianti e sistemi a confronto.

L’obiettivo del riscaldamento ecologico non è solo quello di rispettare l’ambiente, ma anche quello di conseguire un vantaggio economico. Scopriamo quali sono i sistemi più utilizzati e quale sia il più conveniente.

Riscaldamento ecologico: impianti e sistemi a confronto

Che cos’è un impianto di riscaldamento ecologico?

Un impianto di riscaldamento viene definito ecologico se ha un minor impatto sull’ambiente. Ossia, paragonato ad altri della stessa categoria, presenta le caratteristiche seguenti:

  • è di buona qualità;
  • Ha costo ragionevolmente contenuto;
  • Funziona alimentato da energia rinnovabile (si rigenera in tempi confrontabili con la durata della vita umana);
  • Ha minor emissioni di inquinanti e minor consumo di energia (sia in fase di funzionamento che per la sua realizzazione);
  • Non contiene né sostanze tossiche né inquinanti o quantomeno il minimo possibile;
  • Dismesso è facilmente smaltibile e riciclabile.

E’ evidente che, stante la complessità e la molteplicità di possibili realizzazioni di un impianto di riscaldamento, non tutte le condizioni su elencate possano essere contemporaneamente soddisfatte.

Pertanto più semplicemente un impianto di riscaldamento è ecologico se:

  • E’ alimentato con una fonte di energia rinnovabile.
  • Durante l’intero ciclo di funzionamento non immette in atmosfera e nell’ambiente da riscaldare né inquinanti, né prodotti velenosi come il monossido di carbonio (CO), né prodotti che inducono cambiamenti climatici come l’anidride carbonica (CO2).
  • Ha una efficienza elevata che consente consistenti risparmi di energia e risparmio economico.

Cos’è un impianto di riscaldamento?

Un impianto di riscaldamento è un impianto termico che trasforma l’energia resa disponibile da fonte primaria in calore. Questo verrà utilizzato per regolare la temperatura di ambienti, abitativi e di lavoro, e specificatamente per riscaldarli durante l’inverno, quando la temperatura all’interno scende al di sotto del valore considerato di confort abitativo che è di circa 20°C.Il calore si ottiene per trasformazione, nel generatore di calore, di una energia primaria.

L’energia primaria che viene trasformata può essere:

  • Energia chimica. Viene trasformata in calore per effetto di una reazione di combustione. Ossia per ossidazione (reazione con l’ossigeno) di un combustibile solido, liquido o gassoso quali legno e carbone; gasolio; gpl e gas naturale. Il generatore di calore è in questo caso una caldaia.
  • Energia elettrica. Viene trasformata in calore per effetto Joule. L’energia elettrica viene solitamente prelevata dalla rete di distribuzione o generata in loco per trasformazione dell’energia solare mediante pannelli fotovoltaici.
  • Energia solare. Viene trasformata in calore mediante speciali dispositivi denominati pannelli solari termici in cui circola acqua che si riscalda o accumulata direttamente in elementi della costruzione.
  • Energia geotermica. Calore naturale della terra prodotto dal naturale decadimento nucleare di elementi radioattivi come uranio o torio.
Il calore viene trasferito dal generatore al luogo di utilizzazione mediante il fluido termovettore che può essere: acqua, vapore o aria. Nel luogo di utilizzo poi il calore mediante appositi scambiatori viene trasmesso all’ambiente:
  • per convezione. Lo scambiatore di calore riscaldato dal fluido termovettore riscalda l’aria in movimento in cui è immerso. Questa per effetto dell’aumento di temperatura che la dilata diviene meno densa e sale in alto liberando spazio all’aria fredda a ridosso dello scambiatore. Si innesca così un moto convettivo che riscalderà il volume d’aria contenuto nell’ambiente.
  • Per irraggiamento. La superficie dello scambiatore a temperatura più elevata emetterà onde elettromagnetiche con frequenza nell’infrarosso. Queste propagandosi in linea retta colpiranno gli oggetti presenti sul loro cammino e li riscalderanno.

Le principali tipologie di impianti di riscaldamento ecologico.

Gli impianti di riscaldamento ecologici più diffusi sono:

Impianti di riscaldamento solare.

Utilizzano ovviamente l’energia del sole (energia rinnovabile ed a costo 0) che convertono direttamente in energia termica.

Esistono due distinte tipologie di impianti a riscaldamento solare e precisamente:

  • Impianti di riscaldamento solari attivi: mediante pannelli solari termici captano ed accumulano l’energia solare sotto forma di calore che poi trasferiscono con un fluido termovettore, che nello specifico è acqua, o a pannelli radianti o a termosifoni. Data l’intermittenza della radiazione solare, nella stagione invernale, l’acqua nei circuiti dell’impianto sarà a bassa temperatura (intorno ai 45/50°C). Per questo motivo i pannelli radianti, che possono essere a pavimento, a soffitto o inseriti nel battiscopa si adattano meglio a questa tipologia di impianti. In ogni caso in tutte queste condizioni il calore viene trasmesso all’ambiente in massima parte per irraggiamento. Nel caso in cui si utilizzano i termosifoni il calore viene invece trasmesso per lo più per convezione ed in piccola percentuale per irraggiamento con una efficienza sicuramente inferiore a quella dei pannelli radianti (20/30 in meno). In questo caso comunque data la bassa temperatura di esercizio dell’acqua 45/50°C. contro gli 80/90°C. ottimali sarà necessaria una caldaia a metano integrativa. Ovviamente a stretto rigore andrebbero considerato ecologici i soli impianti che utilizzano i pannelli radianti perché assicurano efficienza più elevata del 20/30% in più (con l’ irraggiamento riscalda direttamente le persone senza dover riscaldare l’intero volume di aria e si lavora a temperature inferiori). Tuttavia si è soliti annoverare tra gli ecologici anche gli impianti a pannelli solari con termosifoni.
  • Impianti di riscaldamento solari passivi. La fonte di energia è sempre l’energia solare che però viene captata ed accumulata da elementi che appartengono all’edificio stesso. Un requisito essenziale per questa tipologia di impianti ma comunque importante per tutti è un ottimo isolamento termico dell’involucro. In tal maniera si impedisce al calore accumulato nell’ambiente interno di disperdersi rapidamente all’esterno.

Impianti in riscaldamento con caldaia a legno o a pellet.

Sfruttano l’energia termica che si ottiene dalla combustione del legno e/o del pellet, cilindretti di piccole dimensioni dai 5 ai 30 mm ottenuti pressando segatura secca senza aggiunta di altri elementi. Sfruttano una fonte di energia rinnovabile che è il bosco che, se correttamente gestito, si rinnova in tempi dell’ordine della decina di anni.

Puoi approfondire il funzionamento di una stufa a pellet.

Inoltre la combustione del legno, se viene effettuata in maniera idonea e con il giusto apporto di aria comburente, fornisce come sottoprodotti la sola anidride carbonica e vapor d’acqua. L’anidride carbonica prodotta è pari a quella che la pianta da cui proviene il legno ha sottratto all’atmosfera per fotosintesi clorofilliana. Pertanto la combustione del legno e dei suoi derivati non ha effetto sul bilancio dell’immissione di gas serra in atmosfera.

Impianti di riscaldamento geotermico a bassa entalpia.

Consentono, col medesimo impianto, riscaldamento in inverno e raffrescamento in estate sfruttando la geotermia ossia utilizzando la terra come serbatoio di calore.

Trasferendo calore dalla terra all’interno, durante la stagione fredda, e viceversa durante la stagione calda. Un impianto siffatto consta di:

  • Una sonda geotermica. Sono tubazioni ad U di polietilene percorse da un fluido termovettore che vengono calate in un pozzo scavato nel terreno avente pochi centimetri di diametro e profondità di 100/120 metri. La funzione della sonda geotermica è di trasferire il calore dal terreno all’ambiente da riscaldare in inverno e viceversa in estate. Il terreno a quelle profondità ha una temperatura costante tutto l’anno di circa 12/18°C.
  • Una pompa di calore. Serve a trasferire il calore da un corpo a temperatura più bassa ad uno a temperatura più alta. Calore che si accumulerà in un serbatoio di acqua calda da dove può essere prelevata per usi sanitari e per alimentare scambiatori che riscalderanno l’ambiente.

Anche questo impianto riesce a generare acqua calda a bassa temperatura dell’ordine dei 30/45°C pertanto funziona in maniera ottimale solo con pannelli radianti annegati nel pavimento. Nel caso in cui si utilizzassero termosifoni, che comunque sono meno efficienti, occorrerebbe l’integrazione con una caldaia a metano. Comunque sia la pompa di calore per funzionare richiede una alimentazione elettrica e per produrre 3 Kw di energia termica consuma 1 Kw di energia elettrica che occorrerà prelevare dalla rete dove di norma è prodotta bruciando combustibili fossili. Pertanto se si desidera avere un impianto perfettamente ecologico occorrerà autoprodurre detta energia installando sul tetto un impianto fotovoltaico.

Confronto tra i sistemi di riscaldamento ecologici.

Un confronto tra i vari sistemi di riscaldamento descritti per stabilire quale sia il più conveniente non è né immediato né semplice.

La valutazione, infatti, è fortemente influenzata dallo stato dell’edificio in cui andrà installato.

L’impianto con minor impatto sull’ambiente e più conveniente in assoluto è il riscaldamento solare passivo ma presuppone un edificio costruito con un discreto numero di particolari accorgimenti: orientamento a sud, isolamento termico perfetto, ampie vetrate a sud con vetri speciali, tapparelle e schermi per limitare la radiazione luminosa in entrata e trasmissione del calore verso l’esterno durante le ore notturne. Da tutto ciò si comprende che un impianto di questo tipo è realizzabile solo in fase di costruzione dell’edificio.

Altra tipologia di impianto con ottimi requisiti sarebbe quella a geotermia a bassa entalpia integrata con pannelli fotovoltaici ma anche questa richiede opere complesse e costose che hanno senso o in fase di realizzazione dell’edificio o in una sua imponente ristrutturazione.

Si potrebbe utilizzare anche una caldaia a legna che è in assoluto il combustibile più economico. Ma le caldaie a legno sono problematiche perché necessitano di canna fumaria che nei condomini cittadini non sono semplici da installare.

Pertanto alla fine il sistema più applicabile è la sostituzione della caldaia a gasolio o a gas con una a pellet.

Supervisore: Giuseppe Travaglione
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