Recupero di calore: tipologie, funzioni e vantaggi

Il termine recupero di calore comprende tutti i processi che rendono nuovamente utilizzabile il calore residuo. Se eseguiti correttamente, i processi di recupero di calore riducono il fabbisogno di energia primaria di un edificio, consentendo di risparmiare sui costi sia a breve che a lungo termine.

Gli scambiatori di calore di un sistema di ventilazione residenziale trasferiscono l'energia termica dall'aria di scarico all'aria fresca. Di conseguenza, l’aria esterna arriva già riscaldata direttamente negli ambienti domestici. Non dovrai più preoccuparti dei fastidi causati dall’aria fredda e secca. In questo modo potrai godere di un clima interno confortevole, risparmiare sui costi di riscaldamento e mantenere una qualità dell’aria costante.

L'efficienza del recupero di calore dipende dalle dimensioni della superficie dello scambiatore di calore. A seconda del processo, l'aria esterna e l'aria di scarico fluiscono in due canali separati. Maggiore è la superficie di separazione che trasferisce il calore, maggiore è l'efficacia del recupero di calore. Il grado di fornitura di calore descrive il rapporto tra aria di scarico e aria fresca fornita in percentuale.

È possibile recuperare fino al 90% del calore residuo attraverso semplici procedure. I vantaggi ecologici ed economici del recupero del calore sono i seguenti:

Il recupero di calore sfrutta il calore già presente nell’ambiente, che senza un impianto di ventilazione andrebbe disperso. In questo modo il riscaldamento entra in funzione meno spesso, poiché senza ventilazione sarebbe necessario riscaldare continuamente l’aria fredda esterna dalla temperatura esterna a quella interna.

Efficienza significa anche minore impatto sull’ambiente. En due terzi dell'energia consumata nelle abitazioni private è destinata al riscaldamento. Il potenziale di risparmio è maggiore nella produzione di calore per gli ambienti.

Gli ambienti caldi consumano meno energia e quindi meno elettricità o combustibili fossili.

Il recupero del calore dalla ventilazione riduce i costi di riscaldamento a lungo termine. Sia in caso di ristrutturazione che in una nuova costruzione, la ventilazione meccanica controllata rappresenta un investimento vantaggioso. Infatti, le utenze dipendono in misura minore dalle fluttuazioni dei prezzi dell’energia.

Per il recupero del calore sono disponibili diverse fonti energetiche. Le seguenti sono comunemente utilizzate nelle nuove costruzioni, negli edifici esistenti e nell'industria:

Gli impianti di ventilazione con recupero di calore integrato sfruttano il calore dell'aria di scarico e lo reimmettono nell'aria di mandata. L'aria di scarico viene convogliata in un condotto di scarico dotato di uno scambiatore di calore. Questo trasferisce l'energia termica all'aria fresca esterna. Successivamente, l'aria di scarico fuoriesce all'esterno e l'aria di mandata entra nell'edificio preriscaldato.

Sia i sistemi di ventilazione decentralizzati che quelli centralizzati utilizzano questo processo. È fondamentale il tasso di ricambio dell'aria, che descrive la frequenza con cui l'aria viene sostituita ogni ora. Il tasso minimo di ricambio dell’aria negli edifici residenziali è pari a 0,5 h⁻¹. Ciò significa che metà del volume d'aria di una stanza viene sostituito in un'ora. Un tasso di ricambio dell'aria controllato e adeguato migliora la qualità del clima interno.

Gli impianti ad aria compressa sono utilizzati nell'industria. La produzione di aria compressa tramite un compressore genera calore:senza recupero questa energia va persa, ma può essere utilizzataper il riscaldamento e la produzione di acqua calda. Il vantaggio: il livello di temperatura è già adattato all'uso desiderato. Questa forma esterna di fornitura di energia consente un recupero di calore fino al 96% e un risparmio energetico fino al 75%.

Anche il calore dell'acqua di scarico o di raffreddamento è utilizzabile. Questo processo è molto diffuso nelle aziende industriali. Il funzionamento è semplice: durante la produzione di acqua di raffreddamento si genera aria calda che viene rilasciata dal compressore. Quest'aria calda fornisce il calore per il riscaldamento. Per utilizzare le acque reflue, come quelle provenienti da una lavatrice, è necessario installare uno scambiatore di calore sul tubo di scarico.

Nelle abitazioni private, il recupero di calore è solitamente integrato negli impianti di ventilazione. I costi variano a seconda del tipo di edificio, dello standard energetico, del sistema di ventilazione scelto e delle funzionalità dell'impianto. L’installazione a posteriori di un sistema di ventilazione decentralizzato per ambienti domestici costa tra 700 e 2.500€ per apparecchio, montaggio incluso. Gli incentivi statali possono ridurre i costi.

Non solo le fonti di calore per il recupero sono diverse, ma esistono anche diversi processi. Molto diffusi sono i processi di recupero del calore recuperativo e rigenerativo, nonché la combinazione tra recupero del calore e pompa di calore.

Ti spieghiamo in parole semplici il funzionamento di questi  termini tecnici complessi.

Il recupero di calore recuperativo include uno scambiatore di calore a piastre (recuperatore) che funge da elemento di scambio termico. I flussi d'aria vengono convogliati attraverso canali paralleli, separati dalle piastre di uno scambiatore di calore. Queste piastre termoconduttive consentono lo scambio di calore senza mescolare i flussi d'aria.

Per questo motivo è escluso il trasferimento di umidità. Particolarmente efficace è il principio del controflusso incrociato: i flussi d'aria scorrono in direzioni opposte. Ciò aumenta il tempo di trasferimento del calore, con effetti positivi sul rendimento termico.

Il recupero di calore rigenerativo si basa invece su scambiatori di calore rotativi o impianti di recupero di calore con sistemi a circuito combinato. La differenza? Il calore viene immagazzinato temporaneamente in un corpo solido, compresa l'umidità.

• Recupero di calore tramite scambiatori di calore rotativi

La struttura a nido d'ape dello scambiatore di calore rotativo consente di riscaldare i nidi d'ape con l'aria calda di scarico. Quando la ruota dello scambiatore gira, trasferisce il calore immagazzinato all'aria fresca. Con un buon filtraggio è possibile ottenere gradi di recupero fino all'80%.

• Impianti di recupero di calore con sistemi a circuito combinato

Con un sistema a circuito chiuso è possibile ottenere gradi di recupero fino all'80%. Uno scambiatore di calore è posizionato sia sul condotto di mandata che su quello di scarico e può essere posizionato separatamente. Gli scambiatori di calore sono collegati tramite un sistema di tubi in cui circola la salamoia. Una pompa convoglia la salamoia riscaldata allo scambiatore di calore per l'aria di mandata, che trasferisce l'energia. È possibile una regolazione continua per controllare la potenza.

Il calore già presente all’interno dell’edificio può essere recuperato e riutilizzato mediante una pompa di calore. Una pompa di calore aria/acqua alimentata dall’aria di espulsione può contribuire a coprire il fabbisogno termico dell’edificio. A differenza delle comuni pompe di calore aria/acqua, che utilizzano l’aria esterna come fonte di calore, questa soluzione sfrutta l’aria esausta estratta dagli ambienti tramite il sistema di ventilazione. La pompa di calore sottrae energia termica all’aria di scarico e ne innalza il livello di temperatura, rendendola utilizzabile per la produzione di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento degli ambienti.

Anche il calore contenuto nelle acque reflue può essere recuperato. A tale scopo si impiega una pompa di calore acqua/acqua appositamente progettata per utilizzare le acque reflue, o un circuito intermedio collegato ad esse, come fonte di calore. Questa tecnologia viene comunemente definita pompa di calore per il recupero termico dalle acque reflue.

I sistemi di recupero del calore sono all'avanguardia della tecnologia e vengono installati, tra l'altro, negli impianti di ventilazione. Il recupero del calore è considerato una tecnologia chiave per la transizione energetica.

Il presupposto per un recupero del calore funzionante ed efficiente è un edificio ben isolato. Lo scambio tra aria interna ed esterna o aria di scarico e aria di mandata non deve avvenire attraverso pareti, porte e finestre non a tenuta. Idealmente, solo lo scambiatore di calore dovrebbe funzionare da interfaccia tra i flussi d'aria. Secondo il regolamento sul risparmio energetico, questo è lo standard nei nuovi edifici. Se desiderate installare un sistema di recupero del calore in edifici esistenti, dovreste discutere le possibili misure strutturali con un'azienda specializzata.

Con un sistema innovativo di ventilazione degli ambienti è possibile recuperare fino al 96% del calore. A seconda dello standard edilizio, è possibile risparmiare dal 25 al 50% dei costi energetici e di riscaldamento. Non sono solo gli aspetti economici a parlare a favore del recupero del calore: l'installazione di un sistema di recupero di calore contribuisce anche alla protezione dell'ambiente. Un clima interno di qualità garantisce inoltre temperature piacevoli e riduce al minimo il rischio di problemi di salute.