l freecooling si va a collocare come una tecnologia strategica per la climatizzazione di ambienti industriali, data center e strutture commerciali. Questo sistema sfrutta le condizioni climatiche esterne favorevoli per raffreddare gli ambienti interni dei data center e degli altri impianti, andando a ridurre o addirittura a eliminare temporaneamente l’impiego dei tradizionali sistemi di condizionamento meccanico e rappresentando quindi una soluzione che valorizza la sostenibilità.
Indice degli argomenti
Che cos’è il freecooling
Come detto, il freecooling è una tecnologia di raffreddamento passivo che sfrutta le condizioni ambientali esterne favorevoli per abbattere i costi energetici legati alla climatizzazione, riducendo l’uso di compressori e gruppi frigoriferi. Questo meccanismo si basa su un principio semplice ma estremamente efficace: quando la temperatura esterna è sufficientemente bassa rispetto a quella richiesta all’interno dell’edificio o del sistema da raffreddare, è possibile utilizzare l’aria o l’acqua esterna come fonte di raffrescamento, in modo diretto, con l’introduzione dell’aria nell’ambiente, o indiretto con il raffreddamento tramite scambiatori senza contaminazione.
Questa soluzione è particolarmente vantaggiosa negli impianti come i data center dal carico termico è elevato e continuo e alti consumi energetici. Oltre al risparmio energetico, che in climi particolarmente temperati può superare il 50%, il freecooling contribuisce alla riduzione delle emissioni di CO₂ e all’ottimizzazione della vita utile degli impianti, rivoltandosi come una strategia chiave per l’efficienza energetica e la sostenibilità nei sistemi HVAC avanzati.
Tipologie di free cooling
Free cooling diretto: condizioni ideali di utilizzo
Il free cooling diretto è efficace in quanto prevede l’immissione diretta dell’aria esterna all’interno dell’edificio e risulta ideale per gli ambienti di natura industriali o commerciali. Il free cooling diretto può essere applicato nelle condizioni in cui la qualità dell’aria esterna è buona e la differenza di temperatura tra interno ed esterno è significativa, il tutto senza andare compromettere la qualità dell’ambiente interno.
Free cooling indiretto: differenze rispetto al diretto e vantaggi specifici
Il free cooling indiretto, invece, utilizza scambiatori di calore per trasferire il freddo dell’aria esterna all’aria interna senza che le due masse d’aria si vadano a mescolare. Questo sistema è particolarmente vantaggioso in ambienti dove la qualità dell’aria interna deve essere mantenuta a livelli elevati, come ospedali o laboratori. Il free cooling indiretto offre, di conseguenza, una maggiore flessibilità e controllo sulle condizioni ambientali interne, andando comunque a garantire al contempo un’efficienza energetica significativa.
Vantaggi del free cooling
Risparmio energetico: analisi dei benefici economici e ambientali
L’adozione del free cooling comporta una riduzione del consumo energetico, con risparmi significativi che possono arrivare fino al 70% rispetto ai sistemi di raffreddamento tradizionali. Questo si traduce in una diminuzione dei costi operativi e in un minore impatto ambientale, contribuendo alla sostenibilità dell’edificio. La riduzione dell’uso di componenti meccanici per la gestione dell’aria comporta una diminuzione dei costi di manutenzione e un aumento della durata degli impianti. Benefici che si riscontrano anche in altre soluzioni sostenibili per i data center come la geotermia.
Riduzione dell’impatto ambientale
Il free cooling contribuisce alla riduzione delle emissioni di gas serra, in quanto diminuisce la dipendenza da sistemi di raffreddamento che utilizzano refrigeranti chimici. Sfruttando l’aria esterna come fonte di raffreddamento, si riduce l’uso di energia elettrica e si promuove un approccio più sostenibile alla climatizzazione degli ambienti.
Applicazioni del free cooling nel settore industriale
Il contesto di Industria 5.0 è caratterizzato da una crescente esigenza di riduzione dei costi energetici e di sostenibilità ambientale: il freecooling si è affermato come una soluzione estremamente valida ed efficiente per il raffreddamento di impianti e processi. Questa tecnologia consente di sfruttare le condizioni climatiche favorevoli, in particolare le basse temperature dell’aria esterna durante determinate stagioni o fasce orarie, per raffreddare ambienti o fluidi di processo senza ricorrere all’uso continuativo di compressori o gruppi frigoriferi. L’obiettivo è duplice: ridurre il consumo energetico e garantire la continuità operativa in ambienti ad alta criticità termica.
Nel settore industriale, il freecooling trova numerose applicazioni. Una delle più comuni è nelle sale quadri elettrici e nelle sale controllo, dove l’elettronica di potenza e i sistemi di automazione generano calore costante, andando a richiedere un raffreddamento continuo per mantenere efficienza e durata dei componenti. Il freecooling sfrutta l’aria esterna filtrata per mantenere le condizioni termiche ottimali, attivando il sistema di refrigerazione solo quando necessario. Questo approccio si traduce in un’elevata efficienza dell’impianto data anche da una riduzione delle ore di funzionamento delle unità di climatizzazione tradizionali.
Un altro settore in cui il freecooling trova una sua applicazione concreta è quello dei processi produttivi industriali che utilizzano acqua refrigerata, come quelli dell’industria plastica, alimentare, farmaceutica o chimica. In questi contesti, il sistema di raffreddamento ad acqua può essere integrato con torri evaporative o dry cooler dotati di controllo smart, che si attivano quando la temperatura dell’aria esterna consente il preraffreddamento o il raffreddamento completo del fluido. Nei mesi più freddi, è possibile disattivare completamente i chiller, sfruttando esclusivamente il freecooling. L’approccio appena descritto è un approccio ibrido, spesso chiamato freecooling assistito, che garantisce un’elevata affidabilità operativa, in particolare nei processi continui, dove l’arresto dei sistemi di raffreddamento comporterebbe costosi fermi macchina.
Particolarmente rilevante è anche l’utilizzo del freecooling nei sistemi HVAC industriali centralizzati, dove grandi volumi d’aria devono essere trattati per garantire comfort ambientale e condizioni igieniche ottimali. Nei magazzini, nei reparti produttivi e nei laboratori, l’introduzione dell’aria esterna, regolata da centraline di gestione termica, consente una climatizzazione più sostenibile, mantenendo un adeguato bilanciamento tra temperatura, umidità e qualità dell’aria. Per garantire una migliore efficienza energetica, il freecooling può essere inoltre integrato con sistemi di recupero termico e ventilazione meccanica controllata.
Come progettare un sistema di freecooling
La progettazione di un sistema di freecooling in ambito industriale, da un approccio ingegneristico, necessita di un’analisi approfondita delle condizioni climatiche del sito, dei carichi termici presenti, della configurazione degli impianti esistenti e degli standard di qualità richiesti, come i requisiti ISO in ambienti controllati.
È fondamentale sottolineare come l’adozione del freecooling apporti un contributo positivo al raggiungimento degli obiettivi ESG (Environmental, Social and Governance) aziendali. La riduzione del consumo energetico si traduce in una diminuzione delle emissioni di gas serra e in un miglioramento della classe energetica degli impianti, elementi ormai imprescindibili nei bilanci di sostenibilità e nei processi di certificazione (ISO 50001, LEED, ecc.). La minore sollecitazione sugli impianti comporta, inoltre, un prolungamento della loro vita utile e una riduzione dei costi di manutenzione, con effetti diretti sul TCO (Total Cost of Ownership) delle soluzioni implementate.
Linee guida per la progettazione e installazione di sistemi di free cooling
La progettazione e l’installazione di un sistema di free cooling richiedono un’analisi approfondita delle condizioni climatiche locali, delle caratteristiche dell’edificio e delle esigenze specifiche dell’ambiente da raffreddare. Un’adeguata progettazione, un costante monitoraggio dell’aria esterna in relazione agli impianti esistenti, garantiscono l’efficienza del sistema e massimizza i benefici in termini di risparmio energetico e comfort ambientale in adeguamento agli obiettivi europei di decarbonizzazione espressi nel Clean industrial deal.