Risparmio energetico

I sistemi di filtrazione a polarizzazione attiva sono in grado di abbassare i costi operativi di due terzi.

Gli studi di progettazione oggi si trovano di fronte a un compito difficile: progettare edifici con alte prestazioni energetiche, contenere i costi d’investimento e soddisfare le richieste dei clienti.

I progressi nella tecnologia di filtrazione consentono di risparmiare energia, migliorare la qualità dell’ambiente interno e ridurre drasticamente i costi di esercizio e operativi. A seguito della ristrutturazione della sede ASHRAE ad Atlanta, il monitoraggio in corso dimostra che i sistemi di depurazione dell’aria V8 a polarizzazione attiva hanno risparmiato in media circa 7 kWh di energia del ventilatore per piede quadrato.

AirQM offre tre soluzioni energetiche principali che riducono il consumo di energia ed i costi operativi correnti. Le stesse possono anche influenzare favorevolmente il dimensionamento delle apparecchiature HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning):

  1. Ridurre la perdita di carico
  2. Ridurre l’energia consumata dal ventilatore
  3. Ridurre l’apporto di aria esterna

HVAC rappresenta circa il 40% dell’energia utilizzata negli edifici commerciali e residenziali statunitensi, rendendo i sistemi HVAC un buon target per la riduzione dei costi e il risparmio sul budget operativo annuale di un impianto. Nei nuovi edifici, secondo il Dipartimento per l’energia degli Stati Uniti, l’adozione di design e tecnologie a risparmio energetico – in HVAC e in altre aree – può ridurre i costi energetici fino al 50%. E negli edifici esistenti, le ristrutturazioni che sostituiscono i vecchi sistemi con una tecnologia più efficiente possono produrre risparmi fino al 30%.

AirQM può ridurre i costi operativi fino a 2/3 riducendo la pressione statica del sistema, eliminando la necessità di pre-filtri, riducendo il fabbisogno di energia dei ventilatori, prolungando gli intervalli di manutenzione da mesi ad anni e riducendo potenzialmente la richiesta di aria esterna della metà.

Ridurre la perdita di carico

L’efficienza energetica di un sistema HVAC dipende in gran parte dalla caduta di pressione del sistema: maggiore è la caduta di pressione causata dal filtro, maggiore sarà la richiesta di potenza erogata dal motore del ventilatore per consegnare ai canali del sistema il flusso d’aria necessario. La riduzione della perdita di carico del sistema di ventilazione ha uno dei maggiori impatti sui costi energetici. Lo sviluppo di un nuovo filtro, come quelli a polarizzazione attiva, permette di generare meno perdite di pressione mentre mantiene elevate efficienze di acquisizione di particelle. Questo consente simultaneamente di migliorare la IAQ e ridurre i costi di energia elettrica.

Negli edifici esistenti, il passaggio a filtri a bassa caduta di pressione, è una delle maggiori opportunità per gestori e proprietari immobiliari per realizzare efficientamento e ridurre i costi energetici. Questo perché con un filtro a minor perdita di carico, il motore del sistema HVAC deve superare meno resistenza per fornire il flusso d’aria richiesto, riducendo così il proprio consumo di energia. Il costo dell’energia supera di gran lunga il costo del filtro stesso. In realtà, i costi energetici possono essere da 4 a 10 volte il costo iniziale del filtro dei filtri finali ad alta efficienza.

La seguente tabella illustra l’effetto della caduta di pressione di un filtro sui costi energetici annuali. Si noterà che i filtri A e B sono identici tranne che per la caduta di pressione iniziale. In uno scenario tipico, molti potrebbero usare il costo iniziale come criterio principale nella scelta fra i due filtri. Ma come mostra l’esempio, ciò non risulterà corretto per la scelta del filtro, al fine di massimizzare a lungo termine il risparmio energetico. Nell’esempio, i costi iniziali sono mantenuti costanti, a dimostrazione dell’effetto di una leggera caduta di pressione sui costi operativi.

  Filtro A Filtro B
Efficienza MERV14* / F7 MERV14* / F7
Tipo Filtro 12” tasche rigide 12” tasche rigide
Area Filtro 11,1 mq 11,1 mq
Costo iniziale $ 70 $ 70
Pressione iniziale 112 Pa 162 pa
Pressione finale 375 pa 375 pa
DHC 300g 300g
Filter life vita utile 12 mesi 12 mesi
Costo Energia $ 276/anno $ 305/anno

La minor perdita di pressione del Filtro A consente di risparmiare circa $29 dei costi energetici all’anno – circa il 10% di riduzione dell’energia consumata. Mentre un risparmio sui costi energetici di $29 all’anno può non sembra molto, si tenga presente che questi risparmi sono per filtro, non per l’intero sistema HVAC. La maggior parte degli edifici utilizza molti filtri in ogni unità di trattamento aria, quindi i risparmi possono sommarsi rapidamente.

Ridurre l’energia elettrica consumata dal ventilatore

In un emendamento allo standard ASHRAE 90.1, è stato impostato uno standard per la riduzione della potenza motore ammessa per ciascun tipo di sistema e spazio utilizzato. La sezione 6.5 della versione 2007 di ASHRAE 90.1, (HVAC Air Sistema di progettazione e controllo) imposta le quote per la riduzione della potenza in base al tipo di sistema ed alla sua applicazione. In molti casi recensiti, questi requisiti non possono essere soddisfatti con la filtrazione tradizionale, per la quale l’unico metodo ammesso è lo standard della sezione 6.5 della norma.

Una minore perdita di carico permette di utilizzare ventilatori di potenza inferiore e/o consente una modulazione di potenza da parte dell’inverter riducendo l’energia consumata dal ventilatore. Con filtri dell’aria a polarizzazione attiva è possibile utilizzare l’opzione prescrittiva della sezione 6.5.3 di ASHRAE 90.1 ed i progettisti possono ridurre l’energia e realizzare impianti con un ritorno sui costi d’investimento molto interessante.

Il settore delle costruzioni ha fatto grandi progressi per implementare strategie di risparmio energetico che migliorano l’efficienza energetica degli immobili. Diverse sono le soluzioni ed i controlli disponibili che migliorano gli investimenti immobiliari. Quasi tutti, tuttavia, sono orientati alla riduzione costi del sistema di riscaldamento e raffrescamento.

Le nostre soluzioni invece hanno contribuito alla riduzione dell’energia consumata dai ventilatori, in tutto il mondo. In qualsiasi edificio con pre e post filtrazione classe efficienza (ASHRAE 52.2) MERV 8 (G8 EN 779 – EN 1882) e 13 (M6 o F7) o anche superiore, la filtrazione a polarizzazione attiva può ridurre la pressione statica a metà vita utile del filtro di oltre 250Pa ed ottimizzare la progettazione del sistema. Questo rende i nostri sistemi un facile ed efficace strumento per ottenere la conformità al nuovo standard per la misurazione dell’efficienza lato aria dell’edificio. Come altri aspetti di ASHRAE, 90.1, più lo standard viene superato, maggiore è la percezione di incremento del valore immobiliare e l’accettazione della prestazione del sistema.

In definitiva, i filtri aria a polarizzazione attiva non solo soddisfano l’adeguamento ammissibile per il miglioramento della Qualità dell’Aria, ma permettono di considerare I Sistemi di Depurazione dell’Aria come l’investimento molto interessante anche per gli aspetti economico-finanziario e d’immagine.

Caso in questione: in una recente verifica energetica di un edificio per uffici a Boston con filtrazione tradizionale, il 23% del costo totale annuale di energia elettrica consumata è attribuibile all’impianto HVAC ed Il 20% per raffreddamento e riscaldamento HVAC. In questo contesto è possibile prevedere l’impatto positivo dell’implementazione sistema di filtrazione per questo edificio da MERV 8 a MERV 13, ottenendo l’aumento della vita utile con inoltre l’aggiunta di circa 1,0 pollici di mid-life statico ai ventilatori primari!

Come si può vedere nel seguente esempio di Unità di Ventilazione Aria da 34.000 cfm, utilizzando filtri V8 a polarizzazione attiva al posto dell’85% di filtri a cartuccia, è possibile risparmiare oltre $ 8.000/anno di costi energia del ventilatore. Proprio grazie alla riduzione della caduta di pressione per questo modello, è possibile ridurre la potenza del motore di 10,6 kW.

Prestazioni tecniche – confronto

  Filtri a cartuccia Filtri a pol. attiva
Misure Pre#1 / Pre#2 V8
24×24 inch DHC (grammi) 170 / 150 2600
Frequenza sostituzione (mesi) 3 / 12 48
Vita media utile (Pa) 150 / 241 100
Rating MERV °/EN779-1882** 8 – 13* / G4 – F7** 15* / F9**

Dati economici

Risparmio annuale stimato
Riduzione potenza motore $ 8.107 / 50.666 kWh
Sostituzione filtri (filtri + mano d’opera) $ 2.676

Per un progetto più sostenibile e redditizio, contatta i nostri tecnici per un’analisi gratuita e relativo ritorno sull’investimento (ROI).

Ridurre l’apporto di aria esterna

I Filtri dell’aria a polarizzazione attiva, se usati al posto di più dell’80% di filtri convenzionali passivi ad alta efficienza, possono influenzare enormi risparmi sull’energia dei ventilatori e sui costi di manutenzione, utilizzando 2/3 di energia in meno. Ma c’è un altro modo poco conosciuto in cui la filtrazione può avere un impatto energetico ancora maggiore, ottimizzando i requisiti di ventilazione dell’aria utilizzando la Procedura ASHRAE IAQ.

I tassi di ventilazione sono considerati in base alle normative vigenti e alle tecniche di progettazione degli impianti di ventilazione per edifici commerciali. Per molti decenni, l’aria esterna è stata il principale mezzo per diluire i contaminanti presenti negli ambienti interni.

Lo standard ASHRAE 62.2-2010 offre due metodi per determinare i livelli d’aria esterna necessari – la Ventilation Rate Procedure e la Procedura IAQ. La Ventilation Rate Procedure è la più semplice da applicare tra le due e la stragrande maggioranza degli edifici sono progettati e gestiti in base alle sue linee guida. Lo standard di velocità di ventilazione specifica un parametro di cfm per persona e cfm per piede quadrato per vari tipi di edifici. Ad esempio, in un tipico ambiente uso ufficio, il sistema HVAC deve consentire 12-15 cfm / persona di aria esterna.

Quando gli attuali tassi di ventilazione furono adottati nel 1989, due parametri sono stati assunti: 1) la diluizione con aria esterna è l’unico mezzo per trattare i contaminanti negli ambienti (cioè non è necessaria la depurazione dell’aria); e 2) il di aria esterna è sufficiente a determinare il tasso di ‘fumo moderato’ (basato sul 30% degli occupanti che fumano 1 sigaretta all’ora).

Lo standard di ventilazione richiede anche la qualità dell’aria esterna soddisfi determinati criteri, anche se in pratica ciò è spesso indeterminato o non monitorato. Oggi siamo abituati scenari in cui 1) è vietato fumare all’interno dell’edificio, 2) materiali da costruzione a bassa emissione di COV sono utilizzati all’interno dell’edificio, e / o 3) l’aria di ventilazione esterna, soprattutto in ambienti urbani, è più sporca dell’aria interna.

La Procedura IAQ è più complicata. Permette la miglior messa a punto ed il funzionamento più efficiente del sistema HVAC e dei livelli dell’aria esterna. È meno semplice da usare, rispetto alla Ventilation Rate Procedure, perché utilizza una serie di complessi calcoli. In sostanza, le linee guida affermano che se l’aria esterna in mandata e l’aria interna in ripresa di ritorno viene sono depurate simultaneamente ed i tassi MERV prescritti sono soddisfatti, l’aria di ventilazione può essere ridotta in base a calcoli previsti nella procedura.

ASHRAE ha sviluppato formule per il calcolo dei livelli di contaminante in uno spazio e linee guida su quali sono i livelli preoccupanti. La procedura IAQ offre, ai progettisti ed operatori, crediti per il flusso d’aria esterna per parametri quali: non fumo, modelli di flusso d’aria buoni e depurazione dell’aria. Oggi siamo in grado di metterli in un formato facile da sviluppare con significative previsioni per livelli di CO₂ e di contaminanti. Inoltre, possiamo utilizzare i dati climatici ed energetici specifici della posizione geografica per calcolare il potenziale risparmio operativo.

Oggi i sistemi di filtrazione hanno la capacità di controllare le particelle, contaminanti biologici e COV per garantire una qualità dell’aria superiore e consentire riduzioni significative livelli di mandata dell’aria esterna. In un tipico edificio senza fumo e senza fonti di contaminazione insolite, i livelli di apporto di aria esterna possono essere spesso ridotti fino al 50% (da 7,5 a 12,5 CFM / persona). Tale riduzione può consentire significativi risparmi operativi per il riscaldamento e per il condizionamento dell’aria esterna da trattare. Ad esempio, in un piccolo edificio per uffici con un’unità da 60-ton unità rooftop, i risparmi annuali possono essere compresi tra $ 3,000 e $ 12,000, a seconda della posizione geografica dell’edificio (i climi caldo-umidi hanno i maggiori costi / risparmi). L’altro vantaggio di questo approccio è che nessun contaminante presente nell’aria esterna, dovrebbe essere la fonte di problemi all’interno di un edificio (ad esempio, odori o gas di scarico da emissioni di veicoli), vengono rimossi quando l’aria viene immessa nell’edificio.

Il programma AirQ ™ li mette in un formato facile da implementare e per fare previsioni significative per livelli di CO₂ e di contaminante. Anche la nostra analisi dei costi operativi utilizza la posizione dati climatici ed energetici specifici per calcolare il potenziale risparmio operativo.

Chiedici di eseguire un rapporto AirQ per il tuo prossimo progetto.

Soluzioni di depurazione dell’aria ad alta efficienza possono aiutare la conformità agli standard di progetto, la riduzione dei consumi energetici e la riduzione futuri costi operativi. Ma c’è ancora di più. La costruzione/ristrutturazione di una struttura spesso vede sottovalutati, per aspetti legati al contenimento dei costi iniziali, l’impatto dalle aspettative del cliente/utilizzatore per un più alto livello di qualità aria interna. Quanto più si osserva sulle persone e sui processi, circa le perdite di efficienza dovute alla scarsa qualità dell’aria interna, maggiore è l’aspettativa di filtrazione di alta qualità. Una pubblicazione dell’Ente americano EPA “Rule of Thumb”, indica che i benefici di un maggiore comfort e migliore IAQ comportano possibili ulteriori risparmi sui rendimenti per maggiore produttività fino a 10 volte il risparmio dei costi energetici.

Ogni anno l’Unione Europea perde 2.193.000 anni di vita sana (DALY Disability Adjusted Life Years -anni di vita senza disabilità). Questo dato rappresenta lo 0,9% della popolazione attiva in Europa (nel 2006 sono state contate 239.292.000 persone(1)).

L’assenteismo totale in Europa è stimato al 4%(2).

  • Secondo alcuni test, il rendimento degli studenti può essere migliorato del 13% e la produttività negli uffici del 10%(3).
  • Sistemi di ventilazione migliori possono far risparmiare circa 300 euro all’anno per dipendente e diminuiscono del 30% il tasso di assenteismo per malattia(4).

Riferimenti:
(1) Eurostat: labour Force survey 2009 data
(2) PWC report European Human Capital effectiveness , 2007
(3) Wargocki, Improving Indoor air Quality improves the performance of office work and schoolwork, INIVE International Network for Information on Ventilation and Energy Performance www.inive.org
(4) Donald K. Milton, P. Mark Glencross, And Michael D. Walters Risk of Sick Leave Associated with Outdoor Air Supply Rate, Humidification, and Occupant Complaints – Indoor Air 2000 10: 212-22