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Teleriscaldamento

Teleriscaldamento: cos’è e come funziona

Tempo di lettura stimato: 10 minuti

Il teleriscaldamento è un sistema di trasporto a distanza del calore destinato a riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria

Il teleriscaldamento rappresenta una soluzione innovativa e in continua evoluzione per il riscaldamento degli edifici che mira alla salvaguardia dell’ambiente attraverso la produzione centralizzata di energia termica proveniente anche da fonti rinnovabili.

Questo approccio riduce gli impatti ambientali e promuove l’efficienza energetica su larga scala. Si tratta di un sistema di trasporto a distanza del calore che può essere utilizzato per il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria.

Quando si valuta l’opportunità di adottare il teleriscaldamento, è essenziale considerare alcuni aspetti tecnici dell’impianto prima di procedere con l’allacciamento. In via preliminare è importante considerare che il teleriscaldamento può essere utilizzato in qualunque tipologia di edificio, sia di nuova costruzione che già esistenti, sia dotati di impianti centralizzati che autonomi, anche se  integrati con altre fonti rinnovabili termiche, come ad esempio il solare termico.

Un elemento fondamentale, ad esempio, è lo scambiatore di calore, che facilita lo scambio di energia termica tra due fluidi: il primo è rappresentato dall’acqua calda prodotta dalla caldaia centralizzata, mentre il secondo è il liquido utilizzato nell’impianto di riscaldamento domestico. Le dimensioni di questo dispositivo sono determinate in base alla potenza termica richiesta.

Con il software termotecnico puoi definire un generatore che rappresenta lo scambiatore presente nell’edificio e utilizzare i fattori di conversione che sono certificati dalle aziende che gestiscono le reti, cosa quest’ultima prevista direttamente in legge.

Teleriscaldamento: cos’è

Con il termine teleriscaldamento si indica una tecnologia che permette di trasportare il calore dal luogo di produzione a quello di utilizzo. Esso è composto dall’unione di due parole: tele e riscaldamento che in un’unica parola assumono il significato di riscaldamento a distanza.

Si tratta di un sistema semplice, meno inquinante, economico e sicuro per climatizzare gli edifici, soprattutto se residenziali che può essere utilizzato per il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria.

Il D.Lgs. 102/2014 di recepimento della Direttiva EED, così come modificato dal D.Lgs. 73/2020, fornisce la seguente definizione di rete di teleriscaldamento e teleraffrescamento (articolo 2):

rete di teleriscaldamento e teleraffreddamento (o teleraffrescamento): qualsiasi infrastruttura di trasporto dell’energia termica da una o più fonti di produzione verso una pluralità di edifici o siti di utilizzazione, realizzata prevalentemente su suolo pubblico, finalizzata a consentire a chiunque interessato, nei limiti consentiti dall’estensione della rete, di collegarsi alla medesima per l’approvvigionamento di energia termica per il riscaldamento o il raffreddamento di spazi, per processi di lavorazione e per la copertura del fabbisogno di acqua calda sanitaria.

teleriscaldamento TerMus bim

Teleriscaldamento – software TerMus

Come è fatto un impianto di teleriscaldamento

Un impianto di teleriscaldamento è composto principalmente da tre elementi:

  • centrale termica addetta alla produzione di calore, solitamente in cogenerazione con l’energia elettrica;
  • rete di trasporto di mandata, che trasporta il calore fino al consumatore finale;
  • sistema di tubature di ritorno, che riportano il fluido freddo alla centrale.

Teleriscaldamento: come funziona

Quando si parla di riscaldamento a distanza si intuisce subito che il calore non viene generato nello stesso posto in cui viene utilizzato.

Esso, infatti, viene prodotto in una o più centrali termiche e da qui, attraverso una rete di distribuzione, viene mandato presso le utenze ad essa collegate. Queste centrali producono acqua calda o surriscaldata, solitamente alle temperature di 90° e 120°C.

Alla base del funzionamento del teleriscaldamento ci sono le centrali di cogenerazione nelle quali viene prodotto calore che successivamente viene immesso nella rete di distribuzione e, da qui, alle singole unità abitative.

Per comprendere le potenzialità del teleriscaldamento è opportuno approfondire il suo funzionamento che può essere così schematizzato:

  • nelle centrali di cogenerazione viene prodotto e distribuito un liquido, solitamente acqua, ad una temperatura di 80°C-90°C oppure a 120°C-130°C quando surriscaldata. Il calore può essere prodotto attraverso centrali a caldaia (a combustibile fossile, biomassa o da termovalorizzazione RSU), sistemi a pompa di calore (che sfruttano l’energia geotermica per esempio) o solare termico;
  • il liquido viene trasportato attraverso una rete di tubazioni (rete di distribuzione primaria) fino agli edifici collegati al sistema di teleriscaldamento;
  • una volta giunto a destinazione, il liquido, cede il calore all’impianto dell’abitazione che può sfruttarlo per riscaldare gli ambienti e l’acqua domestica;
  • il liquido termovettore, raffreddato per aver ceduto il calore alle abitazioni, ritorna alla centrale per essere riportato alla massima temperatura e ricominciare il ciclo.

Fonti di calore della centrale di teleriscaldamento

Esistono diverse fonti di calore impiegate nei sistemi di teleriscaldamento:

  • pompe di calore acqua-acqua: questo sistema trasferisce il calore presente nell’acqua sotterranea all’acqua utilizzata nel teleriscaldamento mediante l’uso dell’energia elettrica;
  • cogenerazione: si tratta della produzione combinata di energia elettrica e termica partendo da una singola fonte energetica attraverso la combustione;
  • termovalorizzazione dei rifiuti solidi urbani: questa tecnologia converte il calore generato dalla combustione dei rifiuti solidi urbani in energia termica;
  • recupero di calore da processi industriali: consiste nell’utilizzare il calore residuo a bassa temperatura prodotto dai processi industriali;
  • fonte geotermica: sfrutta il calore proveniente dal sottosuolo a diverse temperature (bassa, media e alta);
  • fonti rinnovabili: tra queste vi sono il solare termico, le biomasse, il biogas prodotto da discariche o da scarti di lavorazione e altre fonti simili.

Rete di distribuzione del calore

Il sistema di distribuzione del calore può essere:

  • diretto: un unico circuito idraulico collega la centrale di produzione con le unità terminali, ossia i corpi scaldanti (termosifoni, radiatori, pannelli radianti, etc.) dell’utente;
  • indiretto: sono presenti due circuiti separati, in contatto tra loro attraverso uno scambiatore di calore collocato nei pressi dell’utenza.

In Italia si utilizza prevalentemente il sistema indiretto ad acqua calda (80-95°C di mandata) e, sempre meno frequentemente, quello ad acqua surriscaldata (110–120°C di mandata).

Conformazioni delle reti di teleriscaldamento

In base alla disposizione delle tubazioni e la forma che assume la rete, possiamo distinguere 3 tipologie di reti:

  • ramificata: composta da una condotta principale dalla quale si diramano ulteriori linee secondarie che trasportano direttamente il fluido termovettore alle utenze;
  • ad anello: il fluido termovettore riscaldato viene inviato dalla centrale, raggiunge l’utenza e successivamente ritorna alla centrale. Questa conformazione consente l’alimentazione della rete in entrambe le direzioni, rendendola un sistema flessibile e facilmente ampliabile per accogliere ulteriori utenze in futuro;
  • a maglie: costituita da condotte che formano una serie di circuiti chiusi interconnessi. Si tratta della conformazione ideale in termini di regolazione e la distribuzione del calore ma comporta costi di installazione più elevati rispetto alle altre due tipologie.

Come si progetta una rete di teleriscaldamento

La progettazione di una rete di teleriscaldamento richiede una serie di fasi ben definite:

  • individuazione dell’area;
  • analisi dell’utenza e stima della domanda termica teleriscaldabile;
  • dimensionamento del cogeneratore;
  • selezione del sito per la centrale di produzione;
  • tracciato e dimensionamento della rete;
  • scelta della tipologia impiantistica;
  • simulazione del funzionamento;
  • bilancio energetico ed ambientale;
  • analisi economica.
Progettazione teleriscaldamento

Progettazione teleriscaldamento

Individuazione dell’area

Le caratteristiche che l’area, che si intende teleriscaldare, deve possedere affinché il progetto possa essere vincente sono:

  • buona densità edilizia, con edifici multipiano di volumetria superiore a 2-3.000 m3;
  • presenza di impianti di riscaldamento centralizzati.

Le aree di nuova edificazione o di recupero urbano rappresentano di per sé un’area ottimale per la realizzazione di una rete di teleriscaldamento. In fase di urbanizzazione di nuove aree, la posa delle condutture è facilitata e l’andamento temporale degli allacciamenti è meno soggetto ad incertezze perché l’acquisizione dell’utenza può essere definita in maniera aggregata con le imprese di costruzione.

Analisi dell’utenza

Una volta individuata l’area, si procede alla raccolta dei dati relativi agli edifici:

  • età, tipologia edilizia, volumetria e destinazione d’uso (residenziale, terziario, ecc.);
  • numero di impianti di riscaldamento esistenti, suddivisi per tipologia (centralizzato o autonomo) e combustibile;
  • consumi di combustibile per almeno i tre anni precedenti;
  • regime di proprietà.

Si procede, poi, alla stima della domanda termica nell’area, che può essere effettuata attraverso 2 modalità:

  • desunta in base a dati di consumo di combustibile;
  • ricostruita in base a caratteristiche dell’edificio (rapporto superficie disperdente / volume, area superfici vetrate, tipo di isolamento, ecc.), tipologia d’uso e condizioni climatiche della località (gradi giorno), standard normativi (classe energetica dell’edificio).

Utenze particolari, come gli ospedali, grandi edifici pubblici, centri sportivi, centri commerciali, o industrie che richiedono calore di processo, necessitano di uno studio specifico più approfondito.

A questo punto si passa alla stima della penetrazione del teleriscaldamento, scorporando la domanda termica in base alle seguenti caratteristiche dell’utenza:

  • regime proprietario (privato o pubblico);
  • età degli impianti esistenti;
  • tipologia di impianto;
  • combustibile utilizzato.

Dimensionamento del cogeneratore

Il dimensionamento del cogeneratore in un sistema di teleriscaldamento costituisce una fase delicata, in quanto coinvolge una serie di considerazioni tecniche, economico-finanziarie, inclusa la vendita dell’energia elettrica alle migliori condizioni.

Un aspetto importante è la strategia da adottare per il funzionamento, che tiene conto delle variazioni del carico termico e delle fasce tariffarie stabilite dall’Autorità per l’Energia Elettrica in base al momento della giornata e della settimana.

Un metodo efficace per determinare le dimensioni ottimali del cogeneratore è quello di elaborare un diagramma che illustri la potenza termica richiesta dall’impianto nel corso dell’anno, in relazione al numero di ore durante le quali tale potenza è necessaria, organizzando i dati dalla massima alla minima.

Nelle situazioni più comuni, è possibile semplificare la costruzione del diagramma assumendo ipotesi basilari riguardo alle variazioni giornaliere e settimanali, concentrandosi su un valore medio di potenza per ogni mese. La dimensione del cogeneratore può essere definita in modo da garantire un numero sufficiente di ore di funzionamento redditizio dell’impianto, generalmente almeno 4000 ore all’anno.

Selezione del sito per la centrale di produzione

Il primo passo da compiere nella scelta del sito è la verifica della fattibilità di collegamento a centrali già esistenti, ovvero della possibilità di recupero di calore da industrie, inceneritori o centrali elettriche. La scelta del sito per la centrale di produzione deve rispettare i seguenti obiettivi:

  • riduzione al minimo dell’impatto ambientale (emissioni, rumore) per i residenti;
  • minimizzazione della lunghezza media del percorso del calore trasportato attraverso il fluido termovettore dalla centrale alle utenze (preferibilmente posizionando la centrale nel punto più centrale dell’area considerata);
  • minimizzazione dei costi di approvvigionamento dell’input energetico (da valutare specialmente nel caso di fonti come la biomassa e la geotermia).

Tracciato e dimensionamento della rete

La struttura della rete può essere suddivisa in:

  • rete primaria: il tronco principale, posato nel suolo pubblico sotto la sede stradale;
  • rete secondaria: gli allacciamenti diretti alle singole utenze e i tratti che attraversano proprietà private.

Le diverse modalità di acquisizione di utenti, identificate durante la fase di valutazione della domanda termica per il teleriscaldamento, influenzano l’estensione della rete secondaria (ad esempio, l’offerta di agevolazioni per gli allacciamenti può promuovere la crescita della rete secondaria).

Il corretto calcolo delle dimensioni della rete primaria (diametro delle tubazioni) è di fondamentale importanza poiché incide notevolmente sul costo complessivo dell’impianto.

Il dimensionamento della rete dipende da vari parametri, come:

  • potenza termica derivante dalla valutazione dei carichi termici esistenti e dalle previsioni di espansione futura;
  • differenza di temperatura tra il fluido termovettore in entrata e in uscita (che può essere acqua calda, acqua surriscaldata, vapore o liquidi diatermici).

Scelta della tipologia impiantistica

Prima di definire la configurazione dell’impianto, è necessario effettuare una scelta preliminare riguardante la fonte energetica da impiegare. Una volta stabilita la fonte, esistono numerose tecnologie disponibili per le centrali (per una panoramica dettagliata si rimanda all’allegato I). La scelta attualmente più diffusa più diffusa è la cogenerazione a gas.

I fattori che influenzano la scelta sono:

  • taglia del sistema di teleriscaldamento;
  • livello di temperatura richiesto nella distribuzione del calore;
  • grado di priorità economica attribuito alla vendita di energia elettrica.

Simulazione del funzionamento

Una volta definiti tutti i parametri necessari, si procede con la simulazione del funzionamento del sistema ipotizzato. La simulazione del funzionamento per un anno tipo genera i seguenti risultati:

  • consumo di combustibile;
  • produzione di elettricità;
  • elettricità ceduta alla rete;
  • produzione di calore (da cogenerazione e da integrazione);
  • calore fornito alle utenze;
  • emissioni.

Bilancio energetico ed ambientale

La finalità del bilancio energetico ed ambientale è quella di quantificare il risparmio energetico conseguibile e le emissioni ridotte grazie all’implementazione del sistema di teleriscaldamento rispetto alla produzione decentralizzata tradizionale.

Anche se talvolta può risultare complesso valutare tali dati in modo preciso, il primo passo consiste nell’analizzare i sistemi convenzionali che il sistema di teleriscaldamento andrà a sostituire, sia in termini di consumo di combustibili che di emissioni generate. Successivamente, si confrontano tali risultati con quelli derivanti dalla simulazione del funzionamento dell’impianto di teleriscaldamento.

Analisi economica

L’analisi economica è la fase di verifica decisiva ai fini della effettiva realizzazione del progetto. Le principali voci di costo di un progetto per un sistema di teleriscaldamento sono:

  • rete di distribuzione;
  • centrale di produzione;
  • combustibile;
  • manutenzione e gestione della centrale;
  • manutenzione e gestione della rete di trasmissione del calore.

Teleriscaldamento: pro e contro

L’impiego del teleriscaldamento consente di godere di alcuni vantaggi. In particolare:

Teleriscaldamento in Italia

Secondo un rapporto dell’Associazione Italiana Riscaldamento Urbano del 2014 il teleriscaldamento è maggiormente sviluppato nel nord Italia, tra Piemonte e Lombardia e copre circa il 3% del fabbisogno nazionale di domanda per il riscaldamento. Dati confermati dal report 2022 del GSE in base al quale alla fine del 2020 in Italia risultavano:

  • in attività 337 reti di teleriscaldamento, di cui la metà concentrata nei 114 comuni teleriscaldati della Lombardia e del Piemonte;
  • mentre erano 284 i territori comunali in cui esisteva almeno una rete;
  • le regioni interessate erano 13, tutte del centro e nord Italia.

La prima città a dotarsi di una rete di teleriscaldamento è stata Brescia nel 1971.  Subito dopo Torino, che attualmente è la città più teleriscaldata di Europa: qui nel 2014 correvano 368 km di tubature per un totale di 40 milioni di metri cubi, e oggi almeno il 70% delle abitazioni torinesi è servita dal teleriscaldamento.
Anche Milano non è da meno con 3 sistemi principali di teleriscaldamento:

  • la centrale a Tecnocity nell’area Bicocca, alimentata dal recupero del calore altrimenti disperso proveniente dalla centrale termoelettrica di Sondel, dal calore recuperato dal termovalorizzatore del CORE (Consorzio Recuperi Energetici) e dal recupero del calore dai fumi di scarico dei forni di fusione dell’impianto Vetrobalsamo, provvede al riscaldamento dell’area di Milano Nord;
  • l’impianto di Canavese, che produce energia elettrica e calore in cogenerazione e la centrale dell’aeroporto di Linate alimentano invece la zona di Milano Est;
  • il termovalorizzatore Silla 2 e l’impianto di Famagosta serve i quartieri di Milano Ovest.

 

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