Studio di un sistema di climatizzazione per serre adibite a colture aeroponiche = Study of an air conditioning system for aeroponic greenhouses

L’eccessivo sfruttamento del suolo, l’utilizzo di diserbanti e lo spreco d’acqua sono alcune delle motivazioni che hanno spinto l’umanità a ricercare metodi di coltivazione più sostenibili. Tra di essi si distingue l’aeroponica, una tecnica innovativa che consiste nella produzione di piante, con apparato radicale poco esteso, in assenza di substrato. Le specie vegetali assorbono solo la quantità di soluzione nutritiva di cui hanno bisogno e la parte in eccesso viene recuperata conseguendo minimi sprechi sia in termini di acqua sia di sostanze nutritive. La struttura in cui la tecnica aeroponica può essere applicata è la serra chiusa, priva di aperture nella copertura; infatti, è essenziale mantenere determinate condizioni ambientali all’interno dell’ambiente protetto ed evitare il rischio di contaminazioni. Una soluzione impiantistica in grado conseguire le condizioni climatiche interne obiettivo e di uniformare il più possibile la temperatura e l’umidità relativa dell’aria contenuta all’interno della serra, è costituita da due pompe di calore a portata di fluido variabile collegate ad unità interne poste in un vano tecnico. La sfida principale è ottenere un trattamento dell’aria analogo a quello che si otterrebbe all’interno di una unità di trattamento aria, senza averne a disposizione una vera e propria. Confrontando le prestazioni che tale impianto dovrebbe garantire qualora fosse installato, in Italia, a tre latitudini differenti, Torino, Grosseto e Messina, è possibile evidenziare come le condizioni climatiche proprie di ciascun luogo influenzino la potenza richiesta per il riscaldamento e per il raffrescamento. Quest’ultimo risulta essere l’aspetto più problematico da controllare in tutte le località indagate, in particolare per quanto riguarda il contenimento dell’umidità relativa, soprattutto nei caldi pomeriggi estivi, quando, avendo raggiunto la temperatura desiderata, si sarebbe portati a fermare il raffrescamento. Fissando le condizioni esterne pari a quelle relative alla località di Torino, sono state eseguite ulteriori analisi modificando alcuni parametri, come percentuale di ombreggiatura, orientazione spaziale della serra, parametri termo-igrometrici obiettivo e materiale di copertura. I risultati mettono in luce la dipendenza delle potenze in gioco dalle caratteristiche proprie della serra e possono guidare nella scelta delle soluzioni migliori nell’ottica di ridurre il consumo energetico per la climatizzazione. Se l’adozione di pompe di calore permette di contenere l’emissione di gas serra, l’installazione di moduli fotovoltaici può comportare anche un risparmio di energia elettrica, utilizzando quella da essi prodotta per alimentare le pompe di calore. Per questo motivo, diventa interessante valutare la producibilità di un impianto fotovoltaico installato su una falda del tetto della serra. La presente trattazione si propone, inoltre, di fornire un’idea dei costi associati ai dispositivi adibiti alla climatizzazione e al loro funzionamento durante tutto l’arco dell’anno. In ultimo, è stata riportata una soluzione impiantistica alternativa che vede sempre come generatore di energia una pompa di calore, ma che alimenta un sistema idronico comprensivo di una unità di trattamento aria vera e propria e di accumuli inerziali.