Ogni volta che apriamo il rubinetto della doccia, compiamo un gesto assurdo, dal punto di vista economico. Paghiamo per scaldare l’acqua, generalmenre fino a circa 40°C, la usiamo per pochi secondi e la guardiamo sparire nello scarico, quando la sua temperatura è ancora di 35°C. Gettiamo via energia preziosa che abbiamo acquistato. Un recuperatore di calore trasforma questo spreco in un ciclo chiuso.
Il buco energetico del bagno è un problema sottovalutato, ma reale. In termini termodinamici, stiamo letteralmente buttando via energia preziosa, pagata al momento dell’acquisto sotto forma di gas o elettricità. Installare un recuperatore di calore trasforma questo spreco in ciclo chiuso, capace di catturare il calore in uscita al fine di preriscaldare l’acqua in entrata. Vediamo in quale maniera sia possibile recuperare e riutilizzare l’energia termica.
Il principio fisico: controcorrente e gravità
Il funzionamento di un sistema di drain water heat recovery – o DWHR, come vengono chiamati, in lingua inglese, i recuperatori di cui stiamo scrivendo – non richiede pompe né alimentazione elettrica. Si basa esclusivamente su leggi fisiche passive, le quali garantiscono un’efficienza sempre costante nel tempo. Vediamo in quale maniera la fisica consente al sistema di funzionare.
La pellicola d’acqua
A differenza di quanto si possa pensare, nel caso in cui non si conosca perfettamente il funzionamento degli scarichi idrici, l’acqua sporca non riempie completamente il tubo di scarico, quando viene fatta scorrere via dalla vasca da bagno. Grazie alla gravità e all’effetto Coandă, il fluido tende ad aderire alle pareti interne del tubo. Scivolando verso il basso, crea una sottile pellicola d’acqua. Questo fenomeno è fondamentale per l’operatività del recuperatore di calore. Massimizzando la superficie di contatto tra l’acqua calda in uscita e la parete del tubo, permette uno scambio termico rapidissimo e, dunque, un efficace recupero del calore.
Il tubo nel tubo
Il cuore del sistema, pensato per sfruttare a piene mani l’effetto fisico dei fluidi appena descritto, è un cosiddetto tubo in tubo. Sostanzialmente, si pone uno scambiatore cilindrico all’interno della tubatura principale. Mentre l’acqua calda scivola lungo la parete interna, l’acqua fredda di rete, la quale entra, mediamente, a una temperatura attorno ai 10°C, viene fatta circolare in una intercapedine esterna, o in una spirale di rame avvolta attorno allo scarico.
I due flussi scorrono in controcorrente, in maniera tale da scambiarsi la temperatura:
- L’acqua sporca, scendendo, cede calore.
- L’acqua pulita, salendo, lo assorbe e si preriscalda.
Senza mai mescolarsi, per ovvie ragioni igieniche, lo scambio termico fa sì che l’acqua fredda arrivi al miscelatore o al boiler già a una temperatura di circa 25°C, dunque considerevolmente superiore a quella consueta. Ciò riduce drasticamente il lavoro richiesto al generatore di calore. In questa maniera, i prezzi in bolletta si mantengono più contenuti.
Recuperatore di calore: installazione e tipologie
Non tutti i recuperatori di calore sono uguali. Pur svolgendo esattamente lo stesso compito, la loro scelta può dipendere dalla struttura architettonica della casa e dalla possibilità di intervenire sugli scarichi. Le tipologie possibili sono fondamentalmente due: una verticale e una orizzontale.
Verticale oppure orizzontale?
La differenza di prestazioni tra i due modelli è netta, poiché la forza di gravità contribuisce moltissimo all’efficacia dell’intero meccanismo di scambio del recuperatore di calore:
- sistema verticale: si tratta del re del risparmio energetico in bagno ed è assolutamente consigliato. Lo si installa solitamente nel piano sottostante la doccia. Sfrutta appieno la gravità per creare il film flow e mettere in circolo lo scambio termico. Ha un’efficienza elevatissima, che può arrivare a superare il 60%.
- Sistema orizzontale: Pensato per piatti doccia a filo pavimento o appartamenti disposti su un unico livello. Dal momento che l’acqua non cade verticalmente, non si crea la pellicola perfetta e lo scambio è meno efficace. Inevitabilmente, ciò finisce per incidere molto sull’efficienza del sistema, la quale si attesta, solitamente, tra il 25% e il 40%.
Nessuna manutenzione
Uno dei vantaggi competitivi che lo scambiatore di calore per doccia presenta (forse il principale) è la sua semplicità costruttiva. L’elemento non ha infatti alcuna parte mobile; non necessita di valvole o componenti elettroniche, né di motori complessi da installare e difficili da reperire. Alla luce di ciò, presenta svariati benefici.
- Non consuma corrente;
- Non ha bisogno di alcun tipo di manutenzione, dal momento che il flusso turbolento dell’acqua fredda e la velocità di quella calda in discesa evitano depositi significativi di calcare che potrebbero danneggiare le tubature;
- Dura per decenni. Lo scambiatore ha la stessa longevità dell’impianto idraulico dell’abitazione dove si installa, dal momento che diventa parte di esso. La sua durata, dunque, si attesta nell’ordine dei decenni e può superare i 50 anni, proprio come quella dell’intero impianto idraulico dell’abitazione ove si colloca.
Analisi economica dell’utilizzo di un recuperatore di calore: quant’è il ritorno sull’investimento?
Descritto il semplice funzionamento di un recuperatore di calore, proviamo a stimare quanto risparmio effettivo il suo utilizzo comporti sulle spese di una famiglia tipo. Lo facciamo aiutandoci con un paio di tabelle.
Quanto si può risparmiare davvero?
| Parametro | Senza recuperatore | Con recuperatore verticale (efficienza 60%) |
| Temperatura ingresso acqua fredda | 10°C | 25°C |
| Energia per scalda-acqua | 100% | ~50% |
| Costo annuo stimato (gas/elettricità) | € 450 | € 225 |
Le stime indicate in tabella riguardano una famiglia di 4 persone che abbia abitudini tipiche di doccia e veda 2 membri del nucleo servirsene ogni giorno, per un lasso di tempo che non superi i 15 minuti di rubinetto aperto. Il risparmio reale dipende molto dalla durata delle docce, oltre che dalla temperatura impostata. Il costo del dispositivo e della sua installazione viene generalmente ammortizzato in un periodo compreso tra i 2 e i 4 anni, come massimo. Considerando che il sistema durerà quanto la casa stessa, si tratta di uno degli investimenti a più alto rendimento nel settore della riqualificazione energetica.
Efficienza della doccia con e senza recuperatore di calore
| Parametro chiave e specifiche tecniche | Doccia standard (scenario di riferimento) | Doccia con DWHR | Impatto termico, economico e dettagli aggiuntivi |
| Temperatura acqua di scarico | 38°C (± 2°C). Questa temperatura, vicina a quella corporea, è l’espressione diretta dell’energia termica fornita dal sistema di riscaldamento. La totalità di questa energia va sprecata. | 15°C (± 3°C). L’efficacia dello scambiatore di calore DWHR è misurata dalla sua capacità di abbassare drasticamente questa temperatura. L’energia termica in eccesso non è dispersa, ma attivamente trasferita al flusso di acqua fredda in ingresso. | Il Delta di recupero, di circa 23°C, è la metrica fondamentale del successo del sistema DWHR. L’elevata temperatura di scarico, in un sistema standard, costituisce un’enorme inefficienza energetica, scaricando calore nel sistema fognario e, indirettamente, negli impianti di trattamento delle acque reflue, dove può generare inquinamento termico. |
| Temperatura acqua in ingresso al boiler | 10°C (Variabile: 5°C in inverno, 15°C in estate). È la temperatura di partenza imposta dalla rete idrica. | 25-28°C (Aumento Medio di 15-18°C). L’acqua fredda in ingresso, prima di raggiungere il boiler o la caldaia, viene preriscaldata dall’energia termica recuperata dallo scarico. Il calore non viene miscelato con l’acqua calda in uscita, ma utilizzato per alzare la temperatura dell’acqua fredda in ingresso. | Il principio del preriscaldamento passivo è il fulcro del risparmio. Ogni grado guadagnato dal DWHR è un grado che la caldaia non deve fornire. Questo incremento termico riduce significativamente lo sforzo richiesto al sistema principale, agendo come un filtro termico altamente efficiente. Ciò garantisce che il risparmio sia costante per tutta la durata della doccia. |
| Sforzo termico richiesto al sistema di riscaldamento | Delta di 28°C (Da 10°C a 38°C). Il sistema di riscaldamento (boiler a gas, pompa di calore, o resistenza elettrica) deve coprire l’intero salto termico richiesto. | Delta di 10°C (Da 28°C a 38°C). Il carico di lavoro è ridotto di oltre il 64% . | Questa massiccia riduzione del salto termico si traduce in una diminuzione drastica del tempo di attivazione (o della potenza richiesta) del sistema di riscaldamento. Meno cicli di accensione, minore intensità di funzionamento, minor consumo di combustibile (gas o elettricità che sia) e riduzione considerevole dell’usura dei componenti vitali del sistema di riscaldamento principale. |
| Risparmio energetico stimato in condizioni reali | 0%. L’energia immessa è totalmente dispersa. | 40-50% (Potenzialmente fino al 60% in condizioni ottimali) dell’energia di riscaldamento dell’acqua. | L’efficienza del DWHR è direttamente proporzionale alla temperatura dell’acqua di scarico e alla durata della doccia. Questo livello di risparmio, basato sull’energia termica per il riscaldamento, si traduce in un ritorno sull’investimento generalmente rapido, che può variare da 2 a 4 anni. |
