Acqua potabile dagli impianti di condizionamento dell’aria: il progetto

PRODUZIONE DI ACQUA POTABILE –

Anna Magrini coordina il gruppo di ricerca che ha sviluppato il progetto del Dipartimento di Ingegneria civile e architettura – Sezione Energetica dell’università di Pavia e che ha gestito la collaborazione con la società SEAS (Societé de l’Eau Aerienne Suisse), la quale ha commissionato e finanziato lo studio. Il gruppo di ricerca è stato composto da: Lucia Cattani , Marco Cartesegna, Lorenza Magnani.

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IL PROGETTO –

Il sistema utilizza apparecchiature disponibili in commercio per la realizzazione di impianti di condizionamento dell’aria degli edifici, che vengono ottimizzate per la produzione di acqua. Questa risorsa che a livello europeo può essere considerata un bene disponibile, in gran parte del pianeta acquista particolare valore per la sua scarsità. In alcuni paesi del mondo occorre molta energia per poterla ottenere attraverso, per esempio, la desalinizzazione, o altri sistemi di estrazione che in ogni caso implicano un consumo di energia non indifferente.

L’idea di partenza si basa sulla necessità contestuale di raffrescamento degli ambienti, da realizzarsi mediante sistemi di climatizzazione centralizzati per lunghi periodi di tempo nell’arco dell’anno, e contemporaneamente di approvvigionamento a basso costo di acqua potabile. Quindi lo studio ha esaminato le condizioni climatiche di zone particolarmente aride. Per una valutazione quantitativa dell’efficacia della soluzione tecnologica, è stato preso in considerazione il clima di Abu Dhabi, nel quale si può dimostrare che un impianto realizzato ex-novo per la climatizzazione di un hotel e ottimizzato per la produzione di acqua può coprire in alcuni mesi fino al 40 per cento del fabbisogno idrico dell’hotel. Parte o tutta l’acqua prodotta può essere potabilizzata e quindi può essere resa di buona qualità per essere destinata al consumo alimentare.
In particolare, si è tenuto conto di un edificio piuttosto grande, di 20 piani, con 300 camere, diverse aree comuni. L’intero fabbisogno di acqua dell’edificio è stato quantificato nella misura di 150 m3/giorno, che include il consumo di acqua per gli ospiti e tutti gli altri bisogni per servizi alberghieri, di ristorazione, etc. Per quanto riguarda le condizioni climatiche interne, si presume di mantenere una temperatura di 20°C e umidità relativa di 60 per cento in tutte le stagioni, in tutto l’edificio, com’è d’uso nel paese considerato.

Il calcolo dei carichi termici è stato eseguito in modo dettagliato partendo da un’ipotesi di massima sulla distribuzione delle camere, delle aree comuni e della loro superficie in pianta e delle superfici disperdenti. Sono stati assunti dati termofisici tipici delle nuove costruzioni nell’area geografica considerata. Il sistema di condizionamento è stato dimensionato a partire da queste ipotesi, tenendo quindi conto delle condizioni termoigrometriche interne ed esterne, del contributo della radiazione solare e del carico termico globale dell’edificio. Si è ipotizzato di suddividere l’impianto in due sezioni, una per le aree comuni e l’altra (fan-coil e aria primaria) dedicata alle camere. Il sistema integrato è stato calcolato sulla base dell’utilizzo di n.6 macchine per la refrigerazione modulari. Queste sono alimentate da energia elettrica e sono di buon livello tra quelle disponibili in commercio. Ciascuna è caratterizzata da una potenza frigorifera di 600 kW, un terzo della quale viene ottenuto attraverso un recuperatore di calore che permette di ridurre in modo efficiente il consumo energetico dell’apparecchiatura. In questo caso, attraverso un calcolo iterativo, sono stati ottimizzati i componenti dell’impianto al fine di raggiungere la massima produzione di acqua per condensazione.

Una volta stabilite le condizioni climatiche, e la configurazione preliminare del sistema, è stato possibile fare una stima preliminare dell’acqua estraibile da ciascun modulo, sulla base dei dati climatici orari.
Nei mesi invernali, la produzione di acqua non è alta, inferiore a 3 m3/giorno per ciascun modulo. In quel periodo dell’anno è anche possibile che la richiesta in termini di raffrescamento sia ridotta. Nel mese di giugno, luglio, agosto e settembre, si concentra la massima estrazione dell’acqua. In particolare, in settembre la produzione di acqua può raggiungere 10,2 m3/giorno per ciascun modulo.

FABBISOGNO DI ACQUA –

Si calcola che, da luglio a settembre, è possibile fornire oltre il 38 per cento del fabbisogno di acqua (e in alcuni casi oltre il 40 per cento), mentre l’acqua media annuale è oltre il 24 per cento del fabbisogno totale. Considerando solo i mesi durante il quale il sistema di aria condizionata funziona a pieno carico, l’estrazione dell’acqua può fornire oltre il 29 per cento della richiesta.
Per generalizzare le prestazioni e renderle confrontabili con quelle di altre apparecchiature, si può fare riferimento ad una condizione prefissata, corrispondente a 35°C di temperatura e 60 per cento di umidità relativa, in cui la produzione di acqua per ciascun modulo può essere quantificata in circa 12 m3/giorno.

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Il progetto è in concorso per l’edizione 2015 del Premio Non Sprecare. Per conoscere il bando e partecipare vai qui! 

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