Sistema di riscaldamento e condizionamento con pompe di calore ad assorbimento alimentate a gas ed energie rinnovabili

Due aziende con filosofie simili, nate da un sogno familiare che si è tramutato in realtà, anno dopo anno, successo dopo successo. Ma anche due aziende che vengono in contatto quasi per caso e che, insieme, pensano, studiano e realizzano uno dei più grossi impianti di climatizzazione a gas presenti in Italia.

Le due aziende si incontrano quando Flavio Zuin, direttore generale di una delle più avanzate industrie grafiche italiane, legge su un quotidiano le caratteristiche ed i vantaggi delle pompe di calore a gas ad assorbimento Robur, che raggiungono efficienze in riscaldamento superiori al 140%. Ed allora la curiosità si trasforma immediatamente in concretezza.

Le esigenze del cliente

Grafiche Antiga impiega più di 160 dipendenti e da oltre 30 anni è un’industria grafica all’avanguardia ed in piena espansione, tanto che l’attuale insediamento produttivo non è più sufficiente e vi è la necessità di trovare nuovi spazi. Un vecchio complesso industriale in Crocetta del Montello (TV) di circa 15.000 m2 ben si adatta alle nuove esigenze dell’azienda.

Bisogna però ristrutturarlo completamente, coibentarlo secondo i più recenti modelli energetici, renderlo più bello, ma soprattutto è necessario pensare al core business dell’azienda, quindi al controllo delle condizioni termoigrometriche dell’aria nei reparti di produzione e al benessere dei collaboratori.

Si decide così di climatizzare tutto il nuovo insediamento industriale, compresi gli uffici ed i servizi. Soluzioni di climatizzazione tradizionali con impiego di caldaie acondensazione e refrigeratori elettrici non soddisfano pienamente la proprietà di Grafiche Antiga, che è attenta anche agli aspetti inerenti l’efficienza energetica, agli investimenti occorrenti ed in particolare ai costi di gestione e di funzionamento degli impianti, ricercando soluzioni più innovative.


La soluzione tecnologica

Viene per questo adottata una tecnologia innovativa a gas metano che, grazie all’impiego di energia rinnovabile, consente in inverno di ottenere altissime efficienze energetiche e, in estate, di contenere al minimo la potenza di energia elettrica impegnata. Le pompe di calore a gas ad assorbimento Robur (Serie GAHP-AR) hanno infatti un’efficienza media invernale di circa il 40% in più rispetto alle migliori caldaie a condensazione e, nel caso specifico, impegnano circa 350 kW elettrici in meno rispetto alla soluzione con gruppo refrigeratore elettrico.

Questo risolve non pochi problemi all’azienda, già fortemente oberata di potenza elettrica per il funzionamento delle macchine di stampa. Le pompe di calore a gas ad assorbimento sono inoltre apparecchiature idroniche collegabili a diverse tipologie impiantistiche e di terminali interni: termoventilanti, impianti radianti, ventilconvettori, ecc.

Nel caso specifico, la soluzione impiantistica adottata ha previsto l’impiego di termoventilanti, sempre di produzione Robur, nei reparti di produzione (vedi fig. 1 pag. 2) e di ventilconvettori per gli uffici.

La potenza termica e frigorifera richiesta per le aree produttive, tenendo in considerazione che non tutte le aree sono condizionate, è circa 2.000 kW per il periodo invernale e circa 800 kW per il periodo estivo.

Gli uffici richiedono invece una potenza di circa 300 kW in riscaldamento e di circa 200 kW in condizionamento. Il comportamento del fabbisogno energetico dell’intero complesso industriale nell’arco dell’anno è rappresentato nel grafico sottostante. 

E’ evidente come il fabbisogno energetico invernale prevalga rispetto quello estivo e di conseguenza quali i vantaggi dell’impiego di una tecnologia con elevate efficienze energetiche per il periodo invernale. Le pompe di calore a gas ad assorbimento sono state posizionate sulla copertura senza la necessità di locali tecnici (vedi fig. 2 e 3 pag. 3) e, considerando le caratteristiche strutturali originarie dell’edificio, senza determinare particolari problematiche dovute per il carico d’appoggio. In particolare sono state installate le seguenti unità:

• area stampa (riscaldamento e raffrescamento):
- 20 unità suddivise in 4 gruppi preassemblati;
- 28 batterie termoventilanti.

• area produzione (riscaldamento e raffrescamento):
- 25 unità suddivise in 5 gruppi preassemblati;
- 34 batterie termoventilanti.

• area magazzino (solo riscaldamento con predisposizione per il raffrescamento):
- 15 unità suddivise in 3 gruppi preassemblati;
- 16 batterie termoventilanti.

• area ufficio (riscaldamento e condizionamento):
- 10 unità suddivise in 2 gruppi preassemblati.

• area deposito (solo riscaldamento):
- 6 unità suddivise in 2 gruppi preassemblati;
- 6 batterie termoventilanti.


La superiorità dell’efficienza energetica invernale

La soluzione adottata da Grafiche Antiga permette di ottenere efficienze energetiche molto elevate che rendono le apparecchiature adottate indiscutibilmente le più vantaggiose, ai fini energetici, rispetto alle altre apparecchiature disponibili sul mercato del riscaldamento. L’efficienza di produzione media ottenibile con le pompe di calore a gas ad assorbimento raggiunge, infatti, valori del 140% (considerando la temperatura dell’aria esterna per la provincia di Treviso secondo UNI 10349 e una mandata acqua calda all’impianto pari a 50 °C).

Al contrario una soluzione con caldaia tradizionale garantirebbe un’efficienza di produzione massima di pochi punti superiore al 90% e anche una soluzione con caldaia a condensazione determinerebbe, con mandata dell’acqua a 50 °C, un’efficienza reale di pochi punti superiore al 100%. Visto il fabbisogno termico complessivo superiore ai 2 MW e il carico sensibile dovuto ai macchinari presenti nell’area produttiva, il consumo di gas metano previsto per il periodo invernale risulta:

• con pompe di calore a gas ad assorbimento Robur circa 170.000 m3;
• con caldaia a condensazione circa 228.000 m3/h (+ 33%);
• con caldaia tradizionale circa 250.000 m3 (+ 46%).

Il basso impegno elettrico

La pompa di calore ad assorbimento Robur usa come fonte energetica primaria il metano e richiede una potenza elettrica molto contenuta e nettamente inferiore rispetto a quella dovuta per una macchina elettrica di pari potenza frigorifera (vedi grafico sotto riportato).

Nel caso specifico, escludendo l’assorbimento elettrico dei terminali all’interno degli ambienti climatizzati, i gruppi Robur richiedono una potenza elettrica pari a circa 50 kW, contro una potenza di circa 400 kW richiesti da una paritetica soluzione con refrigeratori elettrici. Dati che hanno portano fin da subito a considerare i seguenti risparmi:

• risparmio dovuto per minore potenza richiesta: 76 € x 350 kW = -26.000 €;
• risparmio dovuto per riduzione trasformatori/batterie di rifasamento: 155 €/kW x 350 kW = -54.000 €.

L’affidabilità operativa

Esigenza imprescindibile nelle attività industriali a ciclo continuo automatizzato è di garantire la continuità di esercizio, limitando i fermi di produzione. Proprio per questa ragione non sono rari i casi in cui, a soccorso di eventuali apparecchiature ferme per guasto o anomalia di funzionamento, vengono previste altre apparecchiature di soccorso, incrementando così notevolmente gli investimenti richiesti.

La soluzione adottata da Grafiche Antiga risponde pienamente alla necessità di garantire la continuità del ciclo di stampa, anche in caso di malfunzionamento delle apparecchiature. L’impianto di climatizzazione modulare che è stato realizzato, costituito da più unità Robur indipendenti, ha consentito di “assicurarsi gratuitamente contro il fermo impianto” senza alcuna spesa accessoria.

Viceversa un unico generatore di calore o un unico gruppo frigorifero di grossa taglia avrebbero potuto mettere in crisi l’intero sistema di climatizzazione in caso di guasto o di intervento di manutenzione, determinando il blocco del ciclo di stampa. Il controllo del funzionamento dell’intero impianto modulare è stato agevolmente realizzato impiegando una serie di pannelli elettronici di controllo, sempre forniti da Robur.

Questi permettono l’impostazione dei parametri di funzionamento principali (temperature, fasce orarie, condizioni di funzionamento, ecc.) e l’adeguamento del funzionamento delle unità in funzione dell’effettivo carico richiesto, consentendo quindi costi di funzionamento direttamente proporzionali agli effettivi bisogni.

Conclusione

L’adozione di un impianto di climatizzazione con pompe di calore a gas ad assorbimento Robur nel nuovo insediamento industriale di Grafiche Antiga ha evidenziato la concreta possibilità di ottenere notevoli risparmi energetici ed economici.

Con un’ulteriore grande soddisfazione: un’azienda all’avanguardia e totalmente italiana utilizza una tecnologia innovativa e unica, anch’essa completamente “made in Italy”.

I risultati economici della soluzione impiegata

Nella scelta della soluzione tecnologica da adottare in Grafiche Antiga si sono tenuti in forte considerazione sia gli investimenti occorrenti per la realizzazione degli impianti sia il costo di funzionamento degli stessi (entrambe voci di bilancio aziendale). Il confronto dei costi di funzionamento della soluzione Robur ha evidenziato la possibilità di raggiungere una importante economia equivalente a circa -25.000 euro/anno.

La voce dei protagonisti: Flavio Zuin, Direttore Generale Grafiche Antiga

“Le soluzioni impiantistiche ipotizzate inizialmente erano diverse. Di Robur ci è piaciuto l’approccio alla situazione, il modo di affrontare la questione del risparmio energetico e dei costi di gestione. Devo dire di esser stato piacevolmente sorpreso: più che un’azienda che produce caldaie e pompe di calore, abbiamo trovato un’azienda che propone un servizio. Robur ci ha supportato sia durante la fase di progettazione che durante quella di realizzazione, interpretando bene quelle che erano le nostre esigenze di comfort. Il settore della stampa grafica insegna che una materia prima importante come la carta deve essere assolutamente conservata e lavorata in condizioni di temperatura e umidità estremamente precise e controllate. Noi ci siamo riusciti nel migliori dei modi, adottando la tecnologia innovativa di Robur con risultati estremamente soddisfacenti".