Installare un recuperatore conviene?

La ventilazione meccanica controllata è oggi nota alla maggior parte degli architetti e progettisti termotecnici che lavorano nel nostro paese, forse meno al grande pubblico. Oltre a migliorare sensibilmente il comfort e favorire il risparmio energetico, questa sta diventando una scelta essenziale per garantire condizioni salubri all’interno degli ambienti. Oggi è fondamentale che il ricambio dell’aria vada calcolato e adeguatamente gestito.  I sistemi per la ventilazione meccanica controllata sono diversi, già a partire dai modelli di fascia media, sono disponibili sistemi per il recupero del calore dell’aria esausta proveniente dall’ambiente, che viene sfruttato per scaldare quella fresca che entra dall’esterno. Considerando che il recupero di calore offre senza dubbio benefici in termini di fabbisogno termico per il riscaldamento, ma presenta un costo aggiuntivo, può essere interessante capire se il bilancio finale è positivo o negativo e calcolare il tempo di rientro nell’investimento, in diverse condizioni.

Alla fine del caso di studio sarà possibile comprendere se davvero il recuperatore conviene.                                     

Il caso di studio

Lo studio si intitola: «Progettare il comfort e il risparmio energetico con l’uso del recuperatore di calore», ed è stato presentato durante un convegno Aicarr. Il lavoro è stato condotto da Calogero Leone e Paolo Liberati.

Il caso parte dal calcolo della classe energetica dell’apparecchio per arrivare a valutare l’entità del risparmio. Sono state prese in esame varie configurazioni scelte in diverse zone climatiche, con riferimento a due casi specifici: Milano e Palermo.

Per verificare l’eventuale guadagno energetico, lo studio ipotizza l’impiego di un recuperatore di classe H3 e, in seguito, di classe H1.

I ricercatori, ai fini dello studio, hanno considerato un’attività commerciale che si estende su una superficie di 1235 m² e ha una portata di rinnovo ed espulsione di 10.000 m³/h. É stata anche ipotizzata la presenza di una caldaia a gas naturale con rendimento pari all’85%, e con un costo del combustibile pari a 0,50€/Nm³, oltre a un impianto di climatizzazione con un coefficiente di prestazione per il raffrescamento pari a 3 e un costo dell’energia elettrica di 0,18€/kWh. Inoltre, il ventilatore necessario per superare le perdite di carico ha un rendimento di 0,75. L’impianto funziona dal lunedì al sabato per 11 ore continuative. Il costo dell’investimento non deve comprendere solo il costo del recuperatore, ma anche l’aggravio dei costi dovuti a un aumento della potenza dei ventilatori e della quantità dei profili necessari per la costruzione della macchina. E’ stato ipotizzato, quindi, un aumento dei costi dell’installazione del recuperatore pari al valore dello stesso, € 973. 

Recuperatore di classe H3, quando conviene?

Le due città prese in esame, Milano e Palermo, presentano differenti condizioni climatiche. Milano, per esempio, ha una maggiore escursione termica rispetto a Palermo. Ai fini dello studio è stata considerata una temperatura interna del locale pari a 20°C in inverno e 24°C in estate. Ipotizzando un impianto con un recuperatore di classe H3, sono stati calcolati  tutti gli stati di funzionamento del recuperatore in temperatura e umidità relativa, ricavando rendimento e perdita di carico per ciascun giorno dell’anno. Calcolando il risparmio energetico, i risultati sono questi:

Dai grafici emerge come la potenza totale necessaria sia fornita in parte dal recuperatore di calore e, successivamente, integrata dal sistema di condizionamento dell’aria.

Il recupero energetico è maggiore a Milano durante la stagione invernale e minore durante quella estiva rispetto a Palermo. Nella stagione intermedia, invece, il calore recuperato è minimo o nullo.

Per valutare il risparmio economico, vediamo l’andamento del valore dell’investimento negli anni per le due città.

Nelle condizioni considerate, il ritorno dell’investimento richiede 0,7 anni a Milano e un anno e mezzo a Palermo. Interessante il risparmio annuo atteso: €2.632 a Milano e €1.304 a Palermo. 

Il recupero energetico durante la stagione estiva può essere aumentato installando un sistema di umidificazione con un’efficienza di saturazione, per esempio, pari a 0,90. In questo modo l’acqua nebulizzata vaporizza, assorbendo il calore latente, e si raffredda. Così facendo si può abbassare la temperatura dell’aria da 24°C a 19,1°C. Ciò determina un risparmio energetico superiore nei mesi estivi. 

Il grafico sopra prende in esame l’installazione di un sistema di umidificazione nell’impianto, oggetto del caso di studio a Palermo. Nella figura il risparmio aumenta senza impattare sul tempo di rientro dell’investimento, nonostante il maggior costo dell’installazione.

In classe H1 a Milano

Milano si caratterizza per temperature invernali più alte, ciò potrebbe giustificare, quindi, il passaggio a una classe prestazionale superiore. Lo studio ipotizza un costo di €2.149, a fronte dei €973 del caso precedente. 

Il passaggio a un recuperatore di classe H1, in uno scenario come Milano, con temperature più rigide di quelle che si troverebbero a Palermo, porta a un incremento del calore recuperato. Non stupisce che il beneficio economico nel passare da un recuperatore classe H3 a uno in classe H1, sia maggiore nei mesi invernali e basso in quelli estivi. Per valutare il risparmio economico delle due soluzioni, sono stati messi a confronto i valori dell’investimento negli anni. Nonostante il tempo di ritorno dell’investimento salga (da 0,7 a 1,2 ani), con il passaggio di classe il guadagno annuale cresce circa del 30%. Offre così, nel lungo periodo, un beneficio economico superiore.

A ogni clima la sua soluzione

Alla fine di questo studio, traendo le conclusioni, possiamo affermare che il recuperatore conviene!  Dallo studio emerge che l’impiego di un recuperatore di calore può offrire benefici in termini di risparmio energetico in due casi estremi come quello di Milano e Palermo, e con tempi di pay-back contenuti. Emerge anche come in un clima caldo, come quello di Palermo, l’inserimento di un impianto di raffreddamento adiabatico possa incrementare di circa il 50% il risparmio annuo. A Milano, invece, si può accrescere il risparmio annuo salendo a una classe energetica superiore (da H3 a H1).

C’è una considerazione importante da fare quindi: aumentare l’efficienza del recuperatore senza considerare il profilo di temperatura del sito, può portare a scelte sbagliate. Non sempre i benefici ottenuti giustificano i maggiori costi dell’impianto.

Bisogna valutare il vantaggio che si ottiene caso per caso ed effettuare la scelta più  corretta.