Caratteristiche delle reti di teleriscaldamento

Un sistema teleriscaldamento (TLR), riscaldamento urbano o District Heating (DH) nella sua definizione inglese, consiste in una rete di distribuzione dell’energia termica comune a più edifici residenziali e non. La rete di teleriscaldamento viene sempre alimentata da una o più centrali termiche che possono sfruttare diverse tipologie di fonti energetiche (fossili e rinnovabili), garantendo agli utenti un notevole risparmio economico ed energetico, con una conseguente riduzione anche dell’impatto ambientale.

Le dimensioni di un sistema di teleriscaldamento non sono prestabilite, anzi, possono variare molto a seconda dell’area interessata, come vedremo nella seconda parte di questo speciale esse possono servire poche utenze o addirittura intere città. Ogni rete è essenzialmente costituita da tre elementi: una centrale termica, una rete di tubazioni in cui scorre un fluido termovettore e da utenze in cui avviene lo scambio termico.

La centrale per il teleriscaldamento può essere una semplice caldaia dedicata alla produzione di calore oppure può essere costituita da un più avanzato impianto cogenerativo. Nel caso in cui invece la centrale termica sia a servizio della rete di teleraffrescamento  ci si può trovare di fronte a un impianto costituito da una pompa di calore di grossa taglia e da una rete di tubazioni di mandata e di ritorno attraverso le quali è distribuito il fluido termovettore.

La centrale per il teleriscaldamento può essere una semplice caldaia dedicata alla produzione di calore oppure può essere costituita da un più avanzato impianto cogenerativo. Nel caso in cui invece la centrale termica sia a servizio della rete di teleraffrescamento  ci si può trovare di fronte a un impianto costituito da una pompa di calore di grossa taglia e da una rete di tubazioni di mandata e di ritorno attraverso le quali è distribuito il fluido termovettore. 

Un sistema di teleriscaldamento urbano è composto principalmente da:

• La rete di distribuzione;
• La stazione di pompaggio;
• Le sottostazioni di scambio termico.

La modalità di funzionamento della rete, i tempi di funzionamento e la continuità delle operazioni influenza profondamente la scelta della tipologia di rete, concorrono nella selezione dell’impianto più adeguato anche parametri economici e parametri strettamente tecnologici. 
 
Un fattore fondamentale da tenere in considerazione è la temperatura del fluido che trasporta il calore: essa infatti decresce in modo esponenziale al crescere della distanza percorsa, secondo una proporzione che viene determinata dalle caratteristiche intrinseche del fluido, dalla sua temperatura di mandata, dalla velocità a cui esso viaggia all’interno della rete, dal diametro e dalle proprietà isolanti delle tubazioni,e dalla temperatura ambientale.
 
Si comprende quindi che il calore prodotto da una centrale termica può essere distribuito efficacemente solo entro un raggio limitato e, pertanto, l’estensione di una rete di teleriscaldamento è fisicamente limitata. Le perdite di rete sono naturali e causate da due differenti fattori: dalle caratteristiche tecniche dei tubi per il teleriscaldamento, ad esempio la capacità di isolamento e la quantità di attrito prodotta, e dalle modalità di distribuzione della domanda di calore lungo la rete. La vicinanza delle utenze all’impianto di generazione di calore permette infatti di limitare al minimo le perdite, che invece andranno ad aumentare proporzionalmente nel caso in cui la domanda sia diffusa in modo simile lungo tutta la rete ed alcune utenze risultino lontane dalla centrale termica.

Dal punto di vista dell’utente finale, il teleriscaldamento è un servizio di energia che prevede da parte degli utenti l’acquisto del prodotto, in questo caso l’energia termica, che include anche i costi connessi alla gestione, manutenzione e assistenza del sistema.

Possono venire installati accumuli termici distribuiti per migliorare la gestione della produzione e della distribuzione dell’energia alle utenze finali, al fine di smorzare gli effetti dei picchi di richiesta termica. 
 
Le tipologie di rete di teleriscaldamento e/o teleraffrescamento possono essere classificate in due categorie:


• Dirette, nel caso in cui non vi sia alcuna separazione tra generatore termico e corpo scaldante;
• Indirette, laddove tra generatore termico e il corpo scaldante sia interposto uno scambiatore di calore per il teleriscaldamento.
 
Le reti di teleriscaldamento dirette hanno il vantaggio di ridurre i costi di installazione, ma sono caratterizzate da una gestione dell’impianto molto complessa, per le reti indirette vale esattamente la situazione opposta.

Con la configurazione diretta si possono ottenere inoltre i seguenti vantaggi:

• Impiego di componenti a bassa pressione nel circuito dell'utenza;
• Manutenzione semplificata;
• Localizzazione semplificata delle perdite;
• Efficace regolazione della contabilizzazione dell’energia.

Questa tipologia ha tuttavia lo svantaggio di comportare maggiori costi d'investimento e un parziale aumento delle perdite.

Le principali conformazioni delle reti di teleriscaldamento

In base alla disposizione delle tubazioni e la forma che assume la rete, si vengono a formare tre tipologie principali di reti: ramificata, ad anello e a maglie.

Rete ad anello

Nella configurazione ad anello il fluido termovettore riscaldato viene inviato dalla centrale, arriva all'utenza e infine torna in centrale. Grazie alla sua conformazione la rete può essere alimentata in entrambi i sensi, e si configura come un sistema flessibile e facilmente ampliabile ad ulteriori utenze in futuro.

Rete ramificata

Una rete di teleriscaldamento ramificata è costituita da una condotta principale da cui partono le ulteriori diramazioni secondarie che hanno il compito di portare il fluido termovettore direttamente alle utenze.

Rete a maglia

La rete a maglia è composta da condotte che compongono una serie di circuiti chiusi collegati fra loro. Si tratta della conformazione ideale tra le tre presentate in termini di regolazione e la distribuzione del calore, d’altro canto presenta però elevati costi di installazione.

I fluidi termovettori utilizzati negli impianti di teleriscaldamento o teleraffreddamento possono essere: acqua calda, acqua surriscaldata, vapore, fluidi diatermici, o acqua refrigerata. Il più utilizzato tra questi fluidi è l’acqua, che in genere prima di essere inviata viene scaldata a circa 90 °C e in seguito al suo percorso nella rete ritorna in centrale a 30-60 °C. La temperatura di ritorno può variare molto a seconda dei terminali di riscaldamento utilizzati degli utenti: basti pensare che i radiatori tradizionali richiedono temperature di esercizio di circa 80 °C, mentre i ventilconvettori sfruttano acqua a 45 °C e ai pannelli radianti è sufficiente una temperatura di 35 °C.