Home Energia Recupero acque piovane per impianti idrico sanitari: quanto si risparmia?

Recupero acque piovane per impianti idrico sanitari: quanto si risparmia?

Esistono varie soluzioni di fornitura da valutare attentamente: ecco come si progettano insieme a un'accurata analisi costi-benefici

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Gli impianti idrico-sanitari si occupano di distribuire l’acqua all’interno degli edifici e di allontanare quella utilizzata (reflui), attraverso le reti di scarico. Tali impianti sono formati da due parti costituenti: adduzione e scarico.

La parte di adduzione è suddivisa in fornitura di acqua fredda (AF) e fornitura di acqua calda sanitaria (ACS). Nella maggior parte dei casi il servizio di AF è composto da un punto di erogazione proveniente dall’acquedotto, da cui diparte la rete di distribuzione ai vari servizi. L’ACS, invece, viene prodotta in loco: dalla rete di distribuzione AF si deriva una tubazione dedicata per l’acqua calda, questa viene scaldata passando attraverso un generatore e poi distribuita attraverso una sua rete dedicata. Per alcune applicazioni e certi casi specifici, è possibile far ricorso al riutilizzo delle acque piovane, sebbene questo tipo di uso non porti un risparmio energetico diretto (lo crea a livello indiretto consumando meno acqua proveniente dall’acquedotto, si può ridurre l’impegno energetico per le stazioni di depurazione e pompaggio), comunque sia crea un risparmio di tipo economico.

Recupero acque piovane impianti idrico sanitari, qual è il trucco per risparmiare?

La rete di scarico delle acque reflue è suddivisa in acque bianche (acque piovane), acque bionde o saponose (scarico dei lavandini, lavabi, bidet, docce ecc.) e acque scure (scarichi di wc e simili).

Nei paragrafi successivi tenteremo di spiegarvi come si potrebbe efficientare questo tipo di impianti.

Acqua fredda (AF), come aumentare l’efficienza?

L’acqua fredda viene recapitata, presso gli edifici, ad un punto di erogazione generale, dotato di valvola di intercettazione e di un contatore che segna i consumi da addebitare all’utenza.

Le tubazioni devono essere di diametro proporzionato alle portate richieste e la pressione garantita di almeno 3-3,5 bar (30-35 m.c.a). Con questo tipo di pressione è possibile fornire acqua fredda in assenza di sistemi di sopraelevazione ad edifici di 12-15 m (4-5 piani). I sistemi per la sopraelevazione della pressione (autoclavi), sono infatti dispendiosi sia in termini di installazione, oltre che in termini di conduzione. Con un’autoclave oltre alle spese per la fornitura di acqua, l’utente deve affrontare anche la spesa elettrica per il funzionamento delle relative pompe.

Questo articolo è tratto da

Efficienza energetica degli impianti tecnologici

Efficienza energetica degli impianti tecnologici

Enea Pacini, 2019, Maggioli Editore

Il sistema edificio-impianto è di fondamentale importanza per ottenere prestazioni energetiche ottimali e rispondere così alla crescente esigenza di realizzare o trasformare manufatti edilizi a bassa efficienza in strutture con alte o altissime prestazioni. Purtroppo, gli impianti...



Per disperdere il meno possibile la pressione che ci viene fornita dall’acquedotto, dobbiamo fare in modo che i componenti installati, lungo il percorso, abbiano meno perdite di carico possibili, cioè che le tubazioni abbiano percorsi lineari, il più corti possibile dalla fornitura alle utenze e infine che le stesse tubazioni siano più lisce possibile.

Alla luce di quanto appena detto va accuratamente scelto il contatore, il disconnettore, l’addolcitore o il dosatore di polifosfati e i miscelatori o i rubinetti d’utenza.

Come si recuperano le acque piovane?

Per evitare o, almeno, ridurre il consumo dell’acqua fredda proveniente dall’acquedotto, potremmo far ricorso al recupero delle acque piovane. L’acqua proveniente dalla pioggia è utilizzabile per innaffiare il giardino, rifornire di acqua i wc e le lavatrici.

Le componenti di un possibile impianto per il recupero sono: la copertura di un edificio da utilizzare cone superficie di raccolta delle acque, i pluviali, un deposito, una pompa per la distribuzione ed una rete di tubazioni separata per servire le utenze. L’impianto è abbastanza semplice da realizzare, anche se non adatto a tutti i contesti.

Prima di tutto c’è bisogno di una copertura, ed essa deve essere idonea sia come superficie che come materiale; vanno escluse coperture piane perché fanno ristagnare ed evaporare l’acqua, altresì sono poco indicate coperture con rivestimenti bitumati e metallici, visto che potrebbero aggiungere sostanze nocive all’acqua piovana.

Il deposito può essere in cemento, in materiale plastico o in acciaio inox. Può essere posizionato interrato, in area pedonale o carrabile, oppure inserito un una cantina da utilizzare come volume tecnico.

La pompa per l’innalzamento della pressione può essere di tipo a cuscino o con “press-control” se esterna oppure ad immersione nel deposito. La rete di ditribuzione deve partire dal deposito ed arrivare alle utenze finali (wc, lavatrici, rubinetti per l’irrigazione del giardino).

L’analisi della richiesta d’acqua da parte dell’utenza e le possibili soluzioni di fornitura, con questo tipo di impianto, sono due aspetti fondamentali, che devono essere valutati per giungere ad un’analisi seria costi benefici; in caso contrario si corre il rischio di vanificare l’investimento iniziale avendo risparmi inferiori alle aspettative o tempi di ritorno superiori alla vita utile dell’impianto stesso.

Acqua calda sanitaria, impianto tradizionale o…?

L’acqua calda sanitaria viene prodotta sul posto a partire dall’acqua fredda; per produrre l’ACS si può ricorrere a generatori tradizionali, tipo caldaie, scalda-acqua a gas o ricorrere a pompe di calore. I due sistemi appena detti posso anche essere integrati con un impianto a pannelli solari termici (che verranno analizzati in altra sede).

Se si impiega un generatore tipo caldaia, esso può essere dedicato solo alla produzione di ACS oppure può essere di tipo combinato anche per il riscaldamento: in questo caso, serve alla produzione di acqua calda di tipo istantaneo. In alternativa è possibile produrre acqua calda con accumulo ed eventuale rete di ricircolo.

A proposito di recupero acque, leggi: Rischio alluvioni e zone costiere: viaggio alla scoperta dei comuni che combattono le inondazioni e salvano le spiagge

Il sistema istantaneo ha degli svantaggi in termini di confort:
1) se la potenza non è commisurata all’utenza, potremmo avere dei momenti in cui all’utenza arriva acqua fredda o tiepida, anziché calda;
2) anche se ben dimensionato, l’impianto impiega qualche secondo a fornire l’acqua calda, secondo la lontananza che abbiamo tra generatore e utenze.

L’accumulo però ha delle dispersioni: mentre si tiene in caldo l’acqua in attesa di essere usata, si disperde calore: ma quanto è?

Un bollitore di 800 litri (le taglie commerciali che più si avvicinano al valore calcolato sono 500 litri oppure 800 litri) con isolamento in polistirene di 5 cm con λ = 0,035 W/mK disperde circa 4,8 W/K per cui considerando una temperatura di accumulo di 65 °C e una temperatura dell’ambiente in cui viene installato di 5 °C (tipo una centrale termica) avremo una dipersione totale di 4,8 · (65 – 5) = 288 Wh. Disperde più o meno quanto un termosifone in alluminio di interasse 600 mm composto da 2 elementi.

Per questa ragione le ditte che producevano i bollitori, fino a qualche anno fa, non avevano piacere a diffondere questo dato, altrimenti avrebbero disincentivato l’acquisto dei bollitori. Da quando sono in vigore le norme sul rendimento energetico in edilizia, “l’andazzo” è cambiato, visto che devono denunciare questi dati nelle schede tecniche dei prodotti.

Il secondo problema, quello di avere l’acqua calda che arriva dopo un certo periodo di tempo, invece è risolvibile dotando l’impianto di acqua calda di una, secondo lo schema della seguente figura:

Si tratta di dotare le utenze, a cui si deve fornire acqua calda, di un tubo in più che intercetta e collega l’andata dell’utenza stessa con il bollitore di accumulo facendo da ritorno. Ciò permette di creare un anello di ricircolo che viene dotato di pompa; questo permette una continua circolazione dell’acqua calda dal bollitore alle utenze e viceversa evitando di avere acqua raffreddata nelle tubazioni dell’ACS.

Come si dimensiona una rete di ricircolo?

Ci sono vari modi per dimensionare una rete di ricircolo. Il più semplice consiste in:
a)  dimensionare la pompa individuandone le caratteristiche di portata e pressione. La portata viene calcolata considerando le dispersioni e divi- dendo per la differenza di temperatura ammessa tra andata e ritorno. La pressione viene stabilita moltiplicando la perdita di carico lineare unita- ria, usata per le tubazioni, per la lunghezza delle tubazioni e per un coef- ficiente che tiene conto delle perdite di carico localizzate;

b)  dimensionare le tubazioni usando come riferimento le portate e considerando che le velocità non devono mai superare 2 m/s.

Le dispersioni possono essere valutate con la seguente tabella, riferita ai tubi in multistrato calcolata con temperatura dell’acqua a 40 °C e 65 °C, temperatura aria 0 °C, per tubi orizzontali, con isolamento in schiuma elastomerica (λ = 0,036 W/mK):

(3) L’isolante è stato considerato secondo i minimi prescritti nell’allegato B del d.P.R. 412/1993.

Abbiamo visto che utilizzare accumuli e reti di ricircolo, sebbene sia migliore dal punto di vista del comfort è estremamente dispendioso dal punto di vista energetico.

Generazione con pompa di calore, alternativa valida?

In alternativa all’uso di caldaie, è possibile produrre l’ACS con una pompa di calore. Anche questo tipo di generazione può essere di tipo combinato, oppure esclusivo dell’ACS. Essendo in Italia una tecnologia meno diffusa, a causa dei maggiori costi iniziali di installazione, in genere la pompa di calore ha potenze più ridotte.

Nella produzione di ACS, destinata al residenziale, possiamo individuare due installazioni tipo. La prima è quella meno impegnativa: la pompa di calore è ad uso esclusivo per la produzione di ACS, l’accumulo si aggira intorno ai 200-300 litri, la potenza termica è intorno ai 2,5 kW. Esteticamente si presenta come un cilindro alto circa 2 metri e di diametro 60-80 cm; nella parte bassa vi è l’accumulo di acqua calda e nella parte in alto vi è la sezione dedicata alla pompa di calore, da cui escono due piccoli canali (Ø 150-160 mm), dedicati agli scambi termici con l’ambiente esterno.

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Questo tipo di prodotto non ha alte prestazioni e ciò è dovuto a vari fattori:
– gli accumuli sono estremamente piccoli, possono andar bene per una famiglia fino 3-4 persone (se si considera che il volume d’acqua di una doccia è 40-60 litri);
– una volta finita l’acqua calda ci vuole molto tempo per avere una nuova produzione a causa della limitata potenza termica;
– la pompa di calore ha dei COP estremamente bassi a causa delle ridotte superfici di scambio termico dedicate al condensatore e dell’evaporatore (spesso il COP si aggira intorno ai 2,5 con 7 °C di temperatura esterna).

Il secondo tipo di installazione invece è più ambizioso, riguarda quelle riqualificazioni o nuovi impianti in cui si decide di demandare alla pompa di calore sia il riscaldamento invernale (ed eventualmente il raffrescamento estivo) che la produzione di ACS in maniera integrata.

La pompa di calore, in questo caso, viene dimensionata per soddisfare il fabbisogno dedicato all’impianto termico e la produzione di ACS viene fatta con accumulo dimensionato, in relazione alla potenza installata. Aumentare la potenza, facendo riferimento al fabbisogno dell’ACS, sarebbe uno spreco energetico ed economico legato a maggiori costi d’installazione.

Vista la ridotta potenza, gli accumuli devono essere due, uno dedicato al riscaldamento e l’altro dedicato all’acqua. Per evitare disservizi (al contrario di quanto si fa in un impianto con la caldaia) la priorità della fornitura dovrebbe essere data al riscaldamento.

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