EDZEN
Considerazioni preliminari sull’impiantistica
energetica
Politecnico di Milano – 9 settembre 2015
Ennio Macchi
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PREMESSA
• Non è la sede per discutere/proporre le assegnazioni
degli spazi (il referente è il direttore e/o il responsabile
gestionale)
• Non è la sede per discutere aspetti economici (chi paga
cosa, limiti di budget, ecc.)
• Le considerazioni energetiche escluderanno tutte le
volumetrie destinate a laboratori non assimilabili da un
punto di vista di richieste energetiche a uffici/sale riunioni
(ciò non toglie che andranno definite in tempi brevi le
specifiche impiantistiche degli stessi)
Ennio Macchi
Scopo della presentazione (1/2)
• Informare tutti sul progetto «edzen»
• Condividere gli obiettivi della progettazione
• Definire, in via preliminare, i picchi di domanda termica,
frigorifera ed elettrica
• Presentare alcune proposte preliminari sul lato
generazione:
• Micro-cogenerazione
• Fotovoltaico (???)
• Accumulo termico
• Accumulo elettrico
• Gruppi frigo reversibili geotermici e ad aria
Ennio Macchi
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Scopo della presentazione (2/2)
• Raccogliere competenze per collaborazioni (volontarie e
gratis!) su vari temi:
• Sistema di distribuzione
• Sistemi di controllo e diagnostica
• Simulazioni dinamiche
• Illuminazione
• Sonde geotermiche
• Impiantistica elettrica
• Aspetti normativi/tariffari
• …..
• Verificare la possibilità di valorizzare rapporti con aziende per
ottenere condizioni particolari di fornitura di componenti qualificati
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Obiettivi della progettazione impiantistica
•
•
•
•
•
•
•
•
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Garantire un comfort adeguato agli utenti
• Utilizzare componenti affidabili e ridondanti
• …..
Abbattere i consumi di energia primaria dell’edificio ben oltre i limiti imposti
dalle normative più esigenti
Massimizzare l’utilizzo di fonti rinnovabili (energia solare, geotermica,
aerotermica)
Limitare l’utilizzo di combustibili fossili: solo poco gas naturale, tutto per
microcogenerazione ad alto rendimento
Realizzare la centrale termica/frigo con una pluralità di componenti
innovativi/avanzati, possibilmente già caratterizzati dai laboratori del
Dipartimento (LMC, Solartech,…), con fornitori «collaborativi»
Realizzare un sistema di supervisione/monitoraggio che consenta di
ottimizzare (anche economicamente) e monitorare (confrontandole con le
previsioni) le prestazioni di ogni singolo componente e dell’intero edificio
…….
In sintesi, realizzare un «dimostratore» di efficienza energetica degno di
un Dipartimento di Energia…….
Ennio Macchi
I picchi di richiesta termica, frigorifera ed elettrica
(valori di primissima ipotesi!)
 Picco termico: circa 50 kW (da soddisfarsi con un’opportuna
combinazione di:
•
•
•
•
calore recuperato da microcogeneratori (max circa 20 kW)
pompa di calore acqua/acqua geotermica (max ???? kW)
Da PV cogenerativo (???)
accumulo termico (max ??)
 Picco frigo circa 130 kW ( da soddisfarsi con un’opportuna
combinazione di:
• Frigo acqua/acqua geotermica
• Frigo aria/acqua
• Accumulo freddo????
 Picco elettrico ???? kW (da soddisfarsi con un’opportuna
combinazione di:
•
•
•
•
PV
Microcogeneratori
Accumulo elettrico
rete
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Proposte preliminari sul lato generazione (1/5)
• Installare uno (o più) moduli di celle a combustibile a
ossidi solidi (potenza elettrica 2,5 kW);
il sistema sarà caratterizzato presso il nostro laboratorio LMC (contratto
in essere)
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Proposte preliminari sul lato generazione (2/5 )
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• Installare un modulo di motore a gas cogenerativo,
abbinato a un accumulo termico.
(il sistema sarà caratterizzato presso il nostro laboratorio LMC, contratto
in essere)
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Proposte preliminari sul lato generazione (3/5)
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• Fotovoltaico:
• ci sono ampie superfici (sia verticali, sia orizzontali) su cui
installare i moduli, in grado di produrre alcune decine di kWpicco
• Sarebbe preferibile adottare tecnologie (meglio se più d’una):
•
•
•
•
•
innovative (trasparenti? con recupero termico? …)
di valore architettonico
meglio se italiane
meglio se nell’ambito di una collaborazione
Meglio se provate nel Solar Tech
• Il sistema sarà completato da inverter, accumulo elettrico
Per l’accumulo elettrico, valgono tutti punti evidenziati (innovatività,
prove nei laboratori dipartimentali, rapporti col costruttore, ecc.)
• Un sistema «intelligente» ottimizzerà il flusso di energia
all’/dall’accumulo e l’interfaccia con microcogeneratori e rete
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Suggerimento del prof. Inzoli: energy glass
I vetri fotovoltaici stratificati di sicurezza BIPV (Building Integrate
Photovoltaic) sono vetri per architettura simili ai vetri stratificati che si utilizzano per
facciate, coperture e altre strutture in vetro che normalmente si impiegano nelle
costruzioni. I vetri singoli prima di essere accoppiati possono essere temprati, induriti
e sottoposti a trattamento HST. Misure e spessori sono determinati in fase progettuale
secondo le prassi utilizzate per il vetro in architettura.
I vetri fotovoltaici strutturali di EnergyGlass sostituiscono l'elemento di costruzione
senza la necessità di altro se non profili di contenimento adeguati alle dimensioni del
vetro ed alla sottostruttura. I profili possono essere montati da un serramentista e ve
ne sono una vasta gamma per rispondere alle più svariate esigenze del committente.
I vetri fotovoltaici sono prodotti custom e sono realizzati in modo tale che gli architetti
possano stabilire a livello progettuale: misure, spessori, potenze, trasparenze, colori,
serigrafie, isolamenti termici e acustici. Inoltre, grazie alla presenza delle celle,
conferiscono al vetro la proprietà di ombreggiare e quindi di ridurre l'irraggiamento
all'interno dell'edificio.
La possibilità di definire in fase di progettazione la distanza tra le celle permette di
definire il grado di trasparenza, ombreggiamento e filtro dai raggi UV dei moduli.
Allo stesso modo si può anche variare la potenza in relazione alla densità di celle per
metro quadro.
Altro elemento che si può decidere in fase progettuale è il colore. Si può infatti
scegliere tra la vasta gamma colori del PVB color oppure usare vetro in pasta
colorata, oppure intervenire con serigrafie più o meno coprenti.
Ennio Macchi
I vetri fotovoltaici strutturali possono anche essere inseriti in vetrata isolante per
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Proposte preliminari sul lato generazione (4/5)
• Sonde geotermiche
• Da definire:
• Tipologia, numero, potenza ricavabile, ecc.
• Possibilità di interrarle durante gli scavi (di bonifica e/o di
costruzione)
• Tipo di utilizzo: «free cooling» e/o interfacciata con frigo - pompa di
calore acqua/acqua
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Proposte preliminari sul lato generazione (5/5 )
• Pompe di calore reversibili acqua/acqua
• Gruppo frigo aria/acqua
Anche per questi componenti, è preferibile puntare su:
modelli ad alta efficienza, innovativi, ecc.,
Auspicabili:
• Adozione di temperature nella distribuzione molto limitate
• collaborazione con il costruttore,
• sperimentazione nei laboratori del Dipartimento,
• ecc.
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Raccolta competenze per collaborazioni (volontarie e
gratis) su vari temi
• Sistema di distribuzione
• Sistemi di controllo e diagnostica
• Simulazioni dinamiche
• Illuminazione
• Sonde geotermiche
• Impiantistica elettrica (in particolare accumulo)
• Aspetti normativi/tariffari
• …..
• Verificare la possibilità di valorizzare rapporti con aziende per
ottenere condizioni particolari di fornitura di componenti qualificati
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