Contabilizzazione del calore: i risultati ottenuti in un condominio di Torino

È opinione comune che sul Decreto Legislativo 102/2014 di informazione non ne sia stata fatta a sufficienza rispetto alla complessità del tema; inoltre i rari articoli usciti sui mass media trattano l’argomento in termini generici, spesso allarmistici, talvolta scettici, comunque senza entrare nel merito delle questioni e soprattutto senza avvalersi di dati concreti e attendibili, cioè di riscontri derivanti da esperienze fatte sul campo, che abbiano caratteri di rigorosità e scientificità tali da divenire un riferimento comune.

Eppure le esperienze contraddistinte da una metodica rigorosa, totalmente coerente con legislazione e normative vigenti, non mancano. E i risultati che esse hanno ottenuto sono inconfutabili e di rilievo tale da meritarne ampia diffusione presso operatori e utenti finali.

Nell’ottica di mettere in luce proprio queste esperienze, nel seguito proponiamo il caso emblematico di un condominio ubicato nel quartiere Falchera, zona a nord della città di Torino.

Fabbricati e modello urbanistico

Il condominio è articolato su tre corpi di fabbrica separati, che si sviluppano orizzontalmente uno lungo viale Falchera (civici 55-61) e due lungo via degli Aceri (civici 3-9 e 13-23). Costruiti nel 1954, i tre edifici sono parte di un complesso urbanistico-architettonico progettato da Giovanni Astengo, figura di primissimo piano dell’urbanistica italiana della seconda metà del ’900.

Elementi caratterizzanti dell’intero quartiere, unico per questi aspetti nell’area torinese, sono le altezze contenute, i muri in mattoni a vista, ma ancor più la dotazione di ampi spazi verdi destinati a giardini dei singoli condomìni.

Dal punto di vista dimensionale, il condominio è composto da 84 unità abitative di ampiezza variabile da 50 a 110 metri quadri calpestabili, pari a una superficie lorda di 6.065 metri quadri (netta di 5.153) e a un volume lordo riscaldato di 20.096 metri cubi. La conformazione oblunga dei corpi di fabbrica – tutti sviluppati su tre piani fuori terra – genera un rapporto di forma (cioé il rapporto tra superficie esterna lorda disperdente e volume lordo) di 0,56, alquanto sfavorevole sotto l’aspetto della dispersione termica e della conseguente necessità di calore per rendere confortevoli gli alloggi.

Importante anche l’esposizione dei corpi di fabbrica, caratterizzata da pochissimi tratti perimetrali rivolti a sud e comunque anch’essi soggetti a obreggiature degli alberi, fattori che riducono al minimo apporti gratuiti quali quello dell’irraggiamento solare.

In origine il condomino non disponeva di riscaldamento centralizzato, come testimonia la sequela di comignoli ancor oggi presenti sui tetti, residuo delle canne fumarie che servivano ciascun alloggio per lo scarico delle emissioni delle stufe.

L’attuale impianto centralizzato venne realizzato successivamente, a fine anni ’60, con logica distributiva di tipo verticale e corpi scaldanti costituiti da radiatori. Le dorsali orizzontali di trasporto del fluido termovettore vennero posizionate in parte a vista nei cantinati e in parte nei terrapieni.

Le colonne montanti, che dalle dorsali portano il fluido termovettore ai vari piani, sono state reallizate a vista e in alcuni casi oggi risultano inserite in traccia, sempre con collocazione verso la parte riscaldata dell’edificio. Questo elemento influisce consistentemente sull’energia dispersa nella distribuzione.

La centrale termica è stata installata esternamente agli edifici, in posizione baricentrica rispetto al complesso, ubicata in un basso fabbricato seminterrato. La sala di partenza e arrivo delle dorsali e di posizionamento delle pompe è stata invece ubicata in un cantinato condominiale, a pochi metri dalla centrale termica, in corrispondenza del civico 5 di via degli Aceri.

Gli obiettivi dell’intervento di riqualificazione

La primavera 2014 segna il momento di svolta per il riscaldamento del condominio Falchera-Aceri. Un insieme di situazioni, tra le quali alcune parti dell’impianto ormai obsolete e i costi di riscaldamento molto elevati, hanno sollecitato a intervenire con obiettivi di riqualificazione energetica complessiva del condominio.

A ciò si è aggiunta la necessità di adeguamento alla normativa sulla contabilizzazione del calore già vigente nella Regionale Piemonte, alla quale è poi sopravvenuto il Decreto Legislativo del Governo Italiano n° 102, pubblicato in Gazzetta Ufficiale nel luglio 2014.

Sulla base di tali obiettivi, l’incarico di eseguire la progettazione e la gestione dell’intervento è stata affidata dal condominio alla società Sigma Pro Ingegneria dell’Ingegner Paolo Tkalez.

Espressamente richiesta dalla normativa vigente, la fase di progettazione costituisce, a detta di molti esperti, la parte più delicata e importante per raggiungere elevati livelli migliorativi negli interventi di riqualificazione energetica e di adeguamento al D.Lgs.102/2014.

Al di là della sua obbligatorietà, essa rappresenta infatti una notevole opportunità di affrontare nel dettaglio tutti gli aspetti di efficienza energetica dell’impianto di riscaldamento e congiuntamente dell’intero edificio, facendone una diagnosi accurata (cosa che spesso, specie nei fabbricati dei decenni passati, non è mai stata fatta) e fornendo le soluzioni migliorative più appropriate.

Il rilevamento dello stato di fatto

Il rilevamento dello stato di fatto è la prima parte della progettazione e la sua importanza è tale da essere concettualmente assimilabile alle fondazioni su cui verrà edificato un fabbricato. ”Se la situazione esistente non viene rilevata con la precisione e la completezza necessarie – dice l’Ingegner  Tkalez – si rischia di non venire a conoscenza di informazioni basilari e comunque non si può costruire un modello analitico rispondente alla realtà, inficiando così tutte le simulazioni che verranno fatte e le conseguenti scelte progettuali”.

Condotta da Sigma Pro Ingegneria con assoluta rigorosità, l’analisi dello stato di fatto ha evidenziato una realtà sintetizzabile come segue.

Involucri edilizi e serramenti

I tre edifici presentavano un involucro edilizio sostanzialmente immutato rispetto alle condizioni costruttive originarie, realizzato con telaio in calcestruzzo armato e con tamponamento in muratura di mattoni, senza cassa vuota, dello spessore medio di 40 cm. Tutte le unità abitative erano a doppia esposizione.

La falda del tetto, costruita semplicemente con tegole montate su arcarecci e travi in legno, risultava priva di qualsiasi coibentazione. Nel solaio del sottotetto, al fine di ridurre la trasmittanza, era stato posato a inizio anni ’80 un materassino di lana di roccia spesso 4 cm. A fine 2011 tale materassino era stato sostituito con un getto di perlite espansa dello spessore di 10 cm.

Assai eterogenea la condizione dei tratti perimetrali prospicienti al giardino interno: alcune unità immobiliari risultavano dotate di balconi verandati chiusi mentre altre ne erano prive.

Gli infissi risultavano in parte originari (telaio in legno e vetro semplice) e in parte frutto di sostituzioni avvenute nel tempo. Questi ultimi presentavano telai di vari tipi (alluminio, PVC, legno) e vetri sia singoli, sia doppi con camera.

Impianto termico

La caldaia esistente, di marca Centrotermico, alimentata a gas metano, era stata installata nel 1984. Si trattava di un modello di tipo tradizionale a tubi di fumo dotati di turbolatori, con camera di combustione pressurizzata e focolare a inversione di fiamma abbinato a un bruciatore ad aria soffiata. La potenzialità termica dichiarata al focolare era pari a 814 kW, decisamente sovradimensionata rispetto alle reali esigenze.

I gruppi di pompaggio avevano potenza elettrica di 2.200 W ed erano alquanto obsoleti.

Il sistema di regolazione faceva capo a una centralina climatica Siemens che agiva su una valvola miscelatrice a 4 vie su ciascuno dei due circuiti.

I corpi scaldanti erano costituiti da radiatori di vari tipi: in ghisa, risalenti all’epoca dell’impianto; oppure più recenti in alluminio o in acciaio tubolare. In qualche caso erano presenti anche termoarredatori di vario design.

Il modello matematico e la diagnosi energetica

Oltre a tutte le informazioni sullo stato di fatto dell’involucro edilizio e di ogni componente dell’impianto termico, sono stati recuperati altri tre insiemi fondamentali di dati:

• lo storico dei consumi di combustibile delle stagioni termiche precedenti, che nella fattispecie sono state considerate nell’arco degli ultimi 5 anni;
• i gradi giorno rilevati ufficialmente per i 5 anni ai quali si riferiscono i consumi;
• la curva della firma energetica, che esprime la potenza in kW necessaria in funzione della temperatura esterna.

”Una volta in possesso di questi tre insiemi di dati – spiega Tkalez – siamo stati in grado di mettere a punto un modello matematico analitico la cui validità fosse dimostrata proprio dalla coincidenza con i dati rilevati sul campo. A quel punto disponevamo delle basi per un’approfondita diagnosi energetica e per la possibilità di effettuare tutte le simulazioni di progetto, certi che il modello ci avrebbe fornito sempre risposte in linea, specie lavorando con edifici storici come questi, i quali si prestano assai bene all’applicazione del modello stesso. Procedendo nelle simulazioni si viene inoltre a conoscenza di un numero di informazioni ancora maggiore, con dettaglio tale da consentire di individuare ad esempio eventuali comportamenti anomali dei corpi scaldanti, oppure consistenti dispersioni termiche in un’unità immobiliare, ecc.”

La modellazione è stata fatta avvalendosi del software EC 700 Edilclima. Da diagnosi energetica dello stato di fatto il rendimento stagionale di generazione della caldaia esistente è risultato del 91,0%; esso, per quanto ottimo visto il tipo di generatore di calore installato nel lontano 1984, risultava ampiamente  migliorabile utilizzando una caldaia con tecnologia a condensazione adeguatamente dimensionata, fatta lavorare efficientemente, fino al 101,5%. Con la stessa logica, il rendimento di regolazione è risultato dell’82,4%, a causa del mancato recupero degli apporti gratuiti, con margini di migliorabilità a non meno del l’97%.

L’indice di prestazione energetica complessivo del fabbricato per climatizzazione invernale prima dell’intervento di riqualificazione è risultato attestarsi su valori di 171,91 kWh/m²aa (classe efergetica ’F’), particolarmente elevato se confrontato con il valore di riferimento di 73,86 kWh/m²aa indicato dalla legistazione vigente.

Il consumo di energia primaria per la climatizzazione invernale del condominio, assunto come standard di riferimento pari a circa 87.900 m³ di gas metano all’anno, risultava quindi più che doppio rispetto a ciò che dovrebbe essere un consumo ottimale.

Le Innovazioni introdotte

Le simulazioni effettuate in fase progettuale hanno portato a scegliere la soluzione che appariva ottimale sia per i positivi risultati prefigurabili, sia per il favorevole rapporto costi benefici e per altre valutazioni di convenienza legate alla possibilità di attingere a finanziamenti, a riduzioni fiscali, ecc. Le principali innovazioni introdotte riguardano i seguenti tre ambiti.

Centrale termica

Il preesistente generatore di calore, con una potenzialità termica al focolare pari a 814 kW associato a un bruciatore ad aria soffiata bistadio, è stato sotituito con due nuove caldaie di marca Hoval UltraGas 250, aventi ognuna potenzialità termica al focolare pari a 234 kW per un totale pari a 468 kW e con un campo di modulazione del complesso termico compreso tra 45 e 468 kW ovvero con un rapporto superiore 1:10.

Pompe di circolazione

Le elettropompe esistenti, del tipo a motore ventilato a giri fissi agenti su un unico circuito, non più compatibili con l’installazione delle valvole termostatiche sui corpi scaldanti, sono state sostituite ripartendo il circuito per ogni corpo di fabbrica e installando 3 elettropompe di tipo gemellare, a gestione elettronica e a portata variabile, di marca Grundfos Magna 3D 40-80F.

Tale scelta è stata motivata anche dalla possibilità di migliorare le caratteristiche di distribuzione del vettore termico e di bilanciamento dei circuiti idraulici in modo da ridurre i consumi di energia elettrica – in precedenza di circa 4.594 kWh/anno, pari a un costo indicativo di circa € 1.150,00/anno – con un abbattimento previsto del 59,3% rispetto allo stato di fatto.

La termoregolazione

In ottemperanza al D.Lgs. 102/2014 e alla norma UNI 10200:2013, su ciascuno dei 430 corpi scaldanti del condominio sono state sostituite le preesistenti valvole con l’installazione di nuove valvole termostatiche, di marca Danfoss modello RA-N, ad alta prestazione idraulica. Dotate di testina a dilatazione di gas, esse hanno capacità di adattamento alla regolazione molto veloce. Sono inoltre tutte pre-regolate con possibilità di adattamento su 8 posizioni.

La pre-regolazione è stata stabilita a livello progettuale tenendo conto della distanza e della potenza di ciascun corpo scaldante, attribuendo gradi di pre-regolazione bassi (cioè afflusso più ridotto) per i corpi scaldanti di piccole dimensioni oppure per quelli posizionati vicino alle pompe di circolazione; gradi più alti (quindi afflusso maggiore, fino al massimo) per i corpi scaldanti più lontani o di grandi dimensioni.

La contabilizzazione del calore

Sempre in ottemperanza al D.Lgs. 102/2014 e alla norma UNI 10200:2013, su ciascun corpo scaldante è stato installato anche un ripartitore elettronico, di marca Brunata modello Futura Heat, con il compito di misurare la quantità di calore che l’utente preleva da quel radiatore.

Il funzionamento dei ripartitori Brunata Futura Heat è basato su due sensori (uno per la temperatura del radiatore, l’altro per quella dell’ambiente) che hanno sensibilità di un decimo di grado Kelvin (0,1°K). Una funzione brevettata da Brunata consente al ripartitore di misurare solo l’emissione di calore realmente derivante dall’impianto di riscaldamento, escludendo gli apporti gratuiti costituiti dal calore dell’ambiente circostante.

Il ripartitore Futura Heat è altresì dotato di una batteria con durata di 10 anni e poi sostituibile, così che la sua vita complessiva raggiunge i 20 anni. Un apposito modulo radiotrasmettitore, collocato al suo interno, consente di inviare in sicurezza i dati dei consumi ai dispositivi riceventi.

Per la lettura dei consumi il condominio ha scelto di avvalersi del sistema wireless “Brunata DriveBy”, funzionante nel seguente modo: al momento del rilevamento, un tecnico Brunata, avvalendosi di un GateReceiver, raccoglie i dati radiotrasmessi dai ripartitori e, una volta codificati, li invia a un database centrale, dove vengono archiviati e Brunata stessa ne dispone per effettuare la contabilizzazione.Normalmente utilizzato per la lettura annuale, il sistema Brunata DriveBy è potenzialmente disponibile per letture in qualsiasi momento. Esso annovera molteplici vantaggi, quali la lettura simultanea di tutti i contatori; l’eliminazione dei rischi tipici della lettura manuale; la facilitazione e la semplificazione del lavoro per responsabili di caldaia e amministratori condominiali; ma soprattutto nessun disturbo per gli utenti in quanto non richiede l’accesso agli edifici.

Esaltanti risultati sin dal primo anno

I lavori di installazione e di adeguamento dell’impianto sono stati realizzati dalla ditta Climagest. Nonostante la complessità, l’intero intervento, dalla progettazione al collaudo, è stato completato in meno di tre mesi, nel corso dell’estate 2014, risultando quindi pronto per il riavvio del riscaldamento a ottobre.

Nella sua nuova versione, l’impianto ha quindi, all’oggi, già operato per una stagione intera. Grazie ai dati di funzionamento raccolti, si è in grado di valutare, numeri alla mano, i principali risultati raggiunti.

Il fabbisogno standard di energia primaria per riscaldamento, in precedenza di 885.852 kWh/anno, valutato analiticamente sui consumi reali dei precedenti esercizi,  con l’impianto nella sua nuova configurazione è stato valutato in sede di diagnosi energetica a 554.134, con una riduzione del 37,45%. In termini di consumi di gas metano, dagli 87.964 m³, che erano il riferimento standard del passato valutato in sede di diagnosi energetica, si è scesi a 55.277 m³, con un abbattimento del 37,15%.

A consuntivo il consumo si è attestato a 51325 m³ coerente con i gradi giorno registrati nella stagione 2014-2015.

Un investimento che si prospetta a costo zero

Comprensivo di tutto, l’intervento di riqualificazione energetica e di adeguamento al D.Lgs. 102/2014 realizzato presso il condominio Falchera-Aceri di Torino ha comportato un investimento di circa € 150.000, pari a € 29 per metro quadro calpestabile.

Per il fabbisogno di energia primaria del riscaldamento, i costi complessivi sono passati indicativamente dagli € 90.000/anno precedenti, agli € 55.000 dell’annata 2014-2015 in cui ha funzionato l’impianto riqualificato. Il risparmio, in valore assoluto di € 35.000, corrisponde a un abbattimento percentuale dei costi del 38,9%. Un risultato a dir poco esaltante, del quale gli abitanti del condominio sono entusiasti.

Con risparmi di tale entità e in presenza del recupero fiscale pari al 65% consentito dalla legge vigente, l’ammortamento del capitale investito avverrà in meno di quattro anni. Ma attenzione: poiché il condominio per questo progetto ha ottenuto un finanziamento che prevede la restituzione del capitale in un periodo di 7 anni, i condòmini concretamente non si accorgeranno neppure di aver fatto l’investimento, in quanto per loro risulterà a costo zero. E dopo i primi 4 anni, ad ammortamento avvenuto, per loro comincerà il guadagno. Il risultato per altro non cambierebbe nella sostanza qualora si ipotizzasse l’ammortamento privo dell’agevolazione derivante dal recupero fiscale,  perché invece di 4 anni ne sarebbero sufficienti solo 4 e mezzo.

Parimenti significativi tutti gli altri indicatori di maggior rilievo. Le tonnellate equivalenti di petrolio (TEP), passando da 76 negli anni precedenti a 47 con l’impianto efficientato, hanno registrato anch’esse una diminuzione di oltre il 38%. L’emissione in atmosfera di anidride carbonica (CO₂), gas ritenuto tra i principali responsabili dell’effetto serra, in precedenza era di circa 180 tonnellate/anno; con l’impianto nella nuova versione ha subito un abbattimento di circa 70 tonnellate/anno, pari al 39%. Del medesimo valore percentuale anche la riduzione delle emissioni di particolato PM₁₀.

Gli ossidi di azoto (NO_x) sono in assoluto i prodotti più pericoloso del processo di combustione che avviene in un generatore di calore. Già se calcolati assumendo per i nuovi generatori valori standard di emissione di 80 mg/kW/h, essi risultano abbattuti di circa il 60% rispetto al passato. Ma le rilevazioni dimostrano che le nuove caldaie hanno in realtà valori di emissione ben inferiori, compresi tra 40 e 50 mg/kW/h: sulla base di tali valori più realistici, l’abbattimento degli NO_x raggiunge percentuali del 75-80%, superando in efficienza e compatibilità ambientale analoghi edifici allacciati a reti di teleriscaldamento.

Per ciò che riguarda la classe energetica per climatizzazione invernale, il complesso immobiliare risulta oggi collocato in classe ’E’ prossima alla classe ‘D’, rispetto alla ’F’ precedente prossima alla classe G. In assoluto, al di la della classificazione energetica, ciò che conta è la notevole riduzione dei consumi ottenuta con pochi e mirati interventi.

E stiamo parlando solo della prima stagione di funzionamento dell’impianto rinnovato.

”È noto che già nella seconda stagione, quando cioè gli utenti prendono dimestichezza con valvole termostatiche e ripartitori e cominciano ad avere un ruolo più attivo e responsabile nella gestione del comfort termico degli ambienti, si verifica il cosiddetto ”fattore di contabilizzazione”, che consiste in un ulteriore abbattimento dei consumi e dei costi solitamente dell’ordine del 10%”, chiosa Paolo Tkalez. ”Se lo si somma al 38,9% già ottenuto, ci si avvicina a valori prossimi al 50%. Sono risultati che non hanno bisogno di commenti.”

Articolo Tratto dal libro: ”La contabilizzazione del calore negli edifici con riscaldamento centralizzato”, Maggioli Editore, settembre 2015

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