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Free cooling

Free cooling: cos’è, come funziona e dove viene impiegato

Tempo di lettura stimato: 5 minuti

Il free cooling è un sistema in grado di sfruttare la differenza di temperatura con l’ambiente esterno per raffrescare gli ambienti interni senza utilizzare impianti di refrigerazione

Con l’arrivo della stagione estiva e l’innalzamento delle temperature, si ricorre sempre più spesso all’aria condizionata. Talvolta si utilizza l’aria condizionata in modo esagerato, tanto da diventare un rischio per la salute e un problema in termini di consumi energetici.

Per ridurre l’uso eccessivo dei sistemi di raffreddamento e contenere i costi energetici, esistono soluzioni che sfruttano al meglio le condizioni climatiche esterne, specialmente quando sono più confortevoli rispetto all’ambiente interno.

Una di queste è la tecnologia free cooling, un sistema di climatizzazione naturale realizzabile anche attraverso un semplice impianto di ventilazione meccanica.

La ventilazione meccanica rappresenta una risorsa importante per affrontare efficacemente il problema dell’inquinamento indoor e per prevenire potenziali rischi per la salute degli occupanti degli edifici.

Inoltre, i migliori sistemi di ventilazione meccanica controllata sono dotati di free cooling. É fondamentale conoscere anche gli strumenti appropriati per poter progettare in maniera ottimale questa tipologia di impianti. Infatti solo con un software BIM di impianti MEP puoi gestire al meglio tutte le fasi del progetto, dall’ideazione alla realizzazione.

Cos’è il free cooling

Il free cooling permette di raffrescare gli spazi indoor sfruttando la sola aria esterna di rinnovo, nei momenti in cui essa risulta più confortevole rispetto a quella interna. Sfrutta la differenza di temperatura con l’ambiente esterno per raffrescare gli ambienti interni, senza la necessità di utilizzare l’impianto di refrigerazione e quindi consumando meno energia.

Si tratta di una tecnologia molto utilizzata in campo industriale, nei centri commerciali, nei data center e nelle strutture sportive, ma si sta diffondendo anche in ambito domestico.

Infatti, proprio in ambito domestico questo meccanismo può essere utile soprattutto in estate, pensiamo a quando, di notte, la temperatura esterna è più fresca rispetto a quella indoor, ma anche durante le mezze stagioni.

Esistono 2 tipologie di raffrescamento naturale:

  • free cooling diretto: si ha quando avviene introduzione di aria esterna direttamente in un ambiente interno che presenta una temperatura più elevata rispetto a quella esterna. Ad esempio, tramite l’impiego di un impianto di ventilazione meccanica;
  • free cooling indiretto: si ha quando la temperatura a cui si trova la sorgente fredda viene trasferita al circuito di distribuzione interno tramite uno scambiatore di calore. Ad esempio, negli impianti geotermici si può decidere di isolare la pompa di calore e far interagire, attraverso uno scambiatore, il circuito di distribuzione interno con la miscela proveniente dalla sonda alla temperatura del terreno. La pompa di calore non consumerà energia elettrica: il raffrescamento libero degli ambienti viene eseguito senza apporto di elettricità.

Free cooling diretto

Questo tipo di sistema può essere implementato sia con impianti ad aria a portata variabile che costante ed è particolarmente adatto per le regioni mediterranee, dove l’umidità raramente supera il 70% per la maggior parte dell’anno.

Il free cooling diretto è quello maggiormente scelto dai grandi locali commerciali che hanno bisogno di restare freschi anche quando pesantemente affollati: si fa in modo che l’aria esterna, generalmente più fredda rispetto a quella interna, circoli negli ambienti, contribuendo ad ossigenare e a rinfrescare la permanenza dei visitatori. Per sua natura il free cooling diretto si presta anche alle mezze stagioni.

Free cooling indiretto

In questo tipo di sistema l’acqua del circuito di distribuzione viene raffreddata utilizzando due sorgenti: un impianto geotermico con una pompa di calore oppure aria esterna.

Negli impianti geotermici con distribuzione a pannelli radianti si può raffrescare naturalmente gli ambienti facendo circolare nei pannelli radianti l’acqua di ritorno dalle sonde geotermiche, isolando con un by-pass la pompa di calore. La temperatura acquisita dal terreno viene trasferita al circuito di distribuzione grazie ad un semplice scambiatore di calore.

Anche l’aria esterna può essere utilizzata per raffreddare l’acqua dell’impianto, ma vi devono, in questo caso, essere delle condizioni climatiche favorevoli senza temperature esterne troppo alte.

Ventilazione meccanica controllata con free cooling

La ventilazione meccanica controllata (VMC) è un sistema progettato per garantire il ricambio dell’aria tra l’interno e l’esterno degli edifici. Durante questo processo, vengono gestiti e mantenuti i principali parametri che influenzano la qualità dell’aria, come la temperatura e l’umidità.

Il funzionamento di questi sistemi è semplice: l’aria interna viene mandata fuori facendola passare prima attraverso uno scambiatore di calore che ha appunto il compito di trattenere parte del calore stesso.

Il passaggio successivo consiste nel prendere l’aria di fuori e farla rientrare. Anche l’aria di fuori passa all’interno dello stesso scambiatore di prima, che gli trasmetterà il calore precedentemente immagazzinato.

Durante i periodi estivi caratterizzati da caldo intenso, l’umidità elevata diventa un fattore critico che accentua la percezione del calore. La maggior parte dei sistemi di ventilazione meccanica controllata sono dotati di dispositivi per la deumidificazione che contribuiscono a mitigare tale effetto.

I sistemi di ventilazione meccanica con free cooling consentono uno scambio efficace dell’aria calda estiva, specialmente durante le ore notturne, sfruttando il raffreddamento e la deumidificazione naturali dell’aria esterna. Questa tecnologia sfrutta la differenza di temperatura tra gli ambienti interni ed esterni per garantire comfort senza la necessità di utilizzare l’aria condizionata.

Attraverso l’adozione di questa tecnologia, il sistema regola automaticamente l’attività dello scambiatore di calore in base alla temperatura dell’aria esterna, riducendo in modo significativo i consumi energetici. I sistemi di VMC non solo assicurano la qualità dell’aria negli ambienti interni, ma offrono anche un’opportunità concreta per ridurre i consumi energetici associati al raffrescamento estivo.

Inoltre, i consumi energetici dei sistemi di VMC con free cooling sono di gran lunga inferiori rispetto ai sistemi di climatizzazione tradizionali, anche quelli con la migliore classificazione energetica, rendendoli una soluzione altamente efficiente dal punto di vista energetico.

Free cooling: vantaggi e svantaggi

Il sistema di raffreddamento libero degli ambienti va a sfruttare la sola differenza di temperatura con l’ambiente esterno.

Pertanto, un impianto per free cooling non necessita di un sistema di refrigerazione particolare, ovvero di macchine preposte a favorire lo scambio termico. Quindi, grazie al suo funzionamento a consumo zero di energia per il condizionamento dell’aria, consente anche un risparmio significativo sulle bollette.

Inoltre, si tratta di un sistema basato su tecnologia semplice che richiede poca manutenzione, principalmente legata alla pulizia periodica del radiatore.

Tra gli svantaggi, invece, vi è una potenza dissipante ridotta rispetto ad altri sistemi, il che si traduce in una minore efficacia di dissipazione del calore e la sua dipendenza dalle condizioni ambientali. Inoltre, è sempre necessario prevedere la presenza di impianti di climatizzazione dedicati opportunatamente impostati per tenere conto anche del sistema free cooling.

Adottare questa tecnologia, laddove il clima lo consente, presuppone, dunque, un investimento iniziale più elevato rispetto a quello richiesto dai sistemi a espansione diretta o ad acqua refrigerata senza free cooling, ragion per cui viene spesso scartato stante la diffusa miopia nel valutare i ritorni economici nel lungo termine.

TerMus

 

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