Soluzioni impiantistiche in edifici
ad alta efficienza energetica
BEES
BEES
Prof. Livio Mazzarella – Dipartimento di Energia
Soluzioni impiantistiche in edifici ad
alta efficienza energetica
Prof. Livio Mazzarella – Dipartimento di Energia
Prof. Livio Mazzarella - Dipartimento Energia - Politecnico di Milano
Buildings’ Environment and Energy Systems Group
I requisiti degli impianti negli edifici
Gli impianti per la climatizzazione invernale ed estiva degli edifici e
gli impianti di illuminazione devono rispondere ai seguenti requisiti:
 mantenere condizioni di benessere termoigrometrico
all’interno degli ambienti al variare delle condizioni
climatiche e delle modalità di utilizzazione
dell’edificio
 mantenere la qualità
qualità dell’
dell’aria non solo a livelli
igienicamente accettabili ma anche tali da assicurare
il comfort
 mantenere illuminamento naturale e artificiale a
livelli che assicurino il benessere visivo
 non immettere, per quanto possibile, rumore negli
ambienti in modo da mantenere il livello sonoro ad
un valore compatibile con il benessere acustico.
acustico
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I requisiti degli impianti negli edifici
Gli impianti per la climatizzazione invernale ed estiva degli edifici e
gli impianti di illuminazione devono quindi essere progettati e
realizzati per assicurare e mantenere:
 il benessere termoigrometrico
 la qualità
qualità dell’
dell’aria,
 il benessere visivo
 il benessere acustico
con i seguenti vincoli:
 minimo costo economico
 minimo consumo di energia
 minimo impatto ambientale
http://whisperofthewind.wordpress.com
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Quali tecnologie per gli edifici ad alta efficienza
energetica
• Due distinte possibilità spesso sinergiche:
• - sull’involucro:
– ottimizzare l’involucro dell’edificio per ottenere la minima richiesta
di energia termica e il massimo comfort termico, igrometrico,
acustico e luminoso;
• - sull’impianto:
– utilizzare tecnologie che consentano il controllo della qualità
dell’aria
– ottimizzare le tecnologie di conversione di energia da combustibile
fossile in energia termica
– introdurre tecnologie che impieghino le fonti di energia rinnovabili
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Impianti per edifici ad alta efficienza energetica
Il risparmio energetico legato agli impianti per la climatizzazione
invernale ed estiva degli edifici può essere ottenuto attraverso:
 uso di tecnologie per il controllo della qualità dell’aria:
 ventilazione meccanica controllata
 uso ed ottimizzazione delle migliori tecnologie esistenti:
 caldaie a condensazione
 pompe di calore
 poligenerazione
 regolazione intelligente
 introduzione delle fonti rinnovabili di energia per
 produzione acqua calda sanitaria
 riscaldamento ambientale
 raffrescamento ambientale
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Controllo della qualità dell’aria
Ventilazione meccanica controllata
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Perché la ventilazione?
Per mantenere un desiderato stato dell‘
dell‘aria ambiente:
ambiente:
qualità (assenza inquinanti), temperatura e umidità devono essere
mantenute all‘interno di intervalli specifici perché si abbia benessere
Funzionalità di base della ventilazione:
- rimozione di:
 CO2
 umidità
 inquinanti
- eliminazione fumi
Altre possibili funzioni (termodinamiche):
- riscaldamento/condizionamento dell‘aria
- de-umidificazione
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Ventilazione meccanica controllata
Fonte: Aldes
I sistemi a doppio flusso consentono di installare dei recuperatori
statici o termodinamici
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Ventilazione meccanica controllata
Sistemi mandata/ritorno
Espulsione Aria esterna
Zona di
estrazione
Cucina
Bagno
Zona di
attraversamento
Zona di
immissione
Soggiorno
Passaggio
letto
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Ventilazione meccanica controllata
Ventilazione meccanica controllata: consente di risparmiare energia
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Generatori termici innovativi
Caldaie a condensazione
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Generatori di calore a condensazione
Nei generatori di calore tradizionali esistono due limiti all'aumento
del rendimento medio stagionale:
 la temperatura non può scendere sotto determinati valori, se deve
essere garantito il corretto funzionamento del camino.
 la temperatura dell'acqua non può scendere sotto determinati
valori indicati dal costruttore per evitare pericoli di condensazione
(incrostazioni e corrosione dei materiali dovuti all'acidità della
condensa stessa)
I generatori di calore a condensazione sono progettati per
superare questi limiti:
 un scambiatore di calore fumi-acqua molto abbondante abbassa
la temperatura dei fumi fino a valori poco superiori a quelli della
temperatura di ritorno
 il vapore d'acqua contenuto dei fumi condensa abbondantemente,
se in misura variabile con l'eccesso d'aria e con la temperatura di
acqua di ritorno, cedendo del generatore il suo calore latente.
 la temperatura dei fumi è tipicamente 50-60°C invece di 120°C180°C per una caldaia standard.
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Generatori di calore a condensazione
Il rendimento utile di una caldaia dato da
tu 
dove :
Qtu
Qtu

Qc m  H I
Qtu = l’energia termica prodotta dal generatore
Qc = l'energia potenziale del combustibile
HI = il “potere calorifico inferiore” PCI del conbustibile
m = la massa di combustibile bruciato
Per il gas naturale in Italia, differenza media tra PCI e PCS circa 11%.
Consuetudine misurare il rendimento utile di un generatore facendo riferimento al PCI
il che comporta avere rendimenti superiori al 100%..
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Caldaie a condensazione
Recupero d’energia contenuta nel vapore d’acqua dei fumi facendolo condensare
Fonte: Riello
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Caldaie a condensazione
Caldaie a condensazione ?
Rendimenti % sul PCI
ATTENZIONE !
106

104

Condensa solo se la si fa
funzionare con temperature di
ritorno (e mandata) basse !
Necessità
Necessità di terminali a bassa
temperatura
Altrimenti funziona come una
normale caldaia standard!
105
103
102
101
100
99
98
97
20 30 40 50 60 70 80 90
Temperature di ritorno
I rendimenti dichiarati sono per temperature mandata/ritorno di
50/30 °C max
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Generatori termici innovativi
Pompe di calore
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Pompe di calore
Th
Non proprio! ...
È questa?
Qh
W
È quest’altra
Qc
Tc
Il bilancio energetico ci dice che:
Schema di funzionamento
macchina a compressione
Qh  W  Qc
L’efficienza energetica è definita da:
Q
COP  h
W
potenze
Qh
W
energie
EER

Compressione
Calore fornito
all’impianto
Potenza mecc.
(elettricità)
Energia
dall’ambiente
Espansione
Evaporazione
Condensazione
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Pompe di calore
Consumano meno energia primaria e inquinano meno
Emissioni di CO2 in grammi per 1 kWh termico prodotto
Pompa di calore
COP = 5
0.12
Pompa di calore
COP = 4
0.15
Pompa di calore
COP = 3
Pompa di calore
COP = 2
Caldaia a metano
rendimento 105%
0.20
0.30
0.20
Caldaia a metano
rendimento 90%
Caldaia a metano
rendimento 80%
0.23
0.26
0.00
energia elettrica
0.05
0.10
metano
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
IGW relativo
[kg CO2 / kWh t]
Fonte: CDA -n.5 maggio 2005
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Pompe di calore …. anche a gas
Macchine ad assorbimento con
bruciatore direttamente inserito
nel corpo macchina
Fonte: ROBUR
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L’impiego di sorgenti diverse da prestazioni differenti
Confronto tra pompe di calore
Incremento di efficienza COP tra 1993 e 1998
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Aria/ Acqua L2 / W35
Suolo / Acqua S0 / W 35
6.5
Acqua / Acqua W10 / W35
6
5.5
COP
5
4.5
4
3.5
3
2.5
Numero di pompe di calore ispezionate
2
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59
Fonte: Wärmepumpen-Testzentrum WPZ - CH
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Pompe di calore con utilizzanti il terreno come sorgente termica
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Circuito chiuso con scambiatori verticali
Viene occupata un’area limitata
Costi elevati
Ottima efficienza (mediamente 40 W/m di sonda)
Possibilità d’accoppiamento alle palificazioni (sistemi di pali energetici),
nel caso esse siano necessarie per la natura del terreno o i carichi da
sopportare
Le perforazioni vanno da 50 a 350 m di profondità (ma il 70 % sta tra
gli 80 e i 120 m) e hanno un diametro di 10÷15 cm
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Circuito chiuso con scambiatori
verticali
Sonda a Singola U
Sonda a Doppia U
Sonde Concentriche
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Pali Energetici
Le palificazioni adottate nel caso di
terreno “molle” o per elevati carichi
strutturali possono fungere da supporto
per sonde geotermiche
Pali in getto colato sul posto: i tubi
sono fissati all’armatura prima della
colata
Pali in cemento centrifugo: i tubi sono
inseriti successivamente nella cava e
poi annegati in cemento o bentonite; i
pali hanno un diametro di circa 0.4÷1.5
m (distanze minime anche meno di 1 m
e lunghezza da pochi metri a 25÷30
m) e possono dare da 30 a 50 W/m di
energia termica
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Pali Energetici
Devono essere concepiti sin dalla
prima fase progettuale
Prevedere l’esame delle
caratteristiche geologiche e
idrogeologiche del terreno assieme a
quelle meccaniche, per contenere i
costi
Mantenere sempre temperature del
fluido superiori a quelle di
congelamento, per non
compromettere la stabilità delle
palificazioni nel terreno ad opera di
ghiaccio superficiale
Isolare adeguatamente i condotti, per
evitare la formazione di condensa
nelle cantine
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Parametri fondamentali
FABBISOGNI
DELL’ EDIFICIO
~
Ceiling-Mounted Units
~
To/From
Ground
Loop
Console Units
Vertical Units
~
Mechanical
Room
Disposizione delle Sonde
Temperatura Indisturbata
del Terreno
Conducibilità Termica
Media del Terreno
Distanza
Sonde
Resistenza Termica
del Riempimento
o
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Sonde Orizzontali a Spirale
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Annegamento nel magrone di sottofondazione
Un’applicazione simile è quella in cui
i circuiti scambiatori vengono
distribuiti nel magrone di
sottofondazione; anche in questo
caso vale il limite di temperatura.
E’ importante isolare sul lato interno
per evitare il rischio di condensa.
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Impianti con acqua di falda o superficiale (fiume, lago, mare)
Utilizzo diretto con emungimento
dalla falda o prelievo dal fiume, lago
o mare
Utilizzo indiretto attraverso uno
scambiatore intermedio immerso
nell’acqua del fiume, lago o mare
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Sistemi complessi
Sistemi cogenerativi e trigenerativi
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Micro cogenerazione:
MicroCHP
Produzione combinata
di energia termica ed
elettrica tramite un
motore primo:
• a combustione
interna
alternativo
• microturbina (di
derivazione
automobilistica)
• con celle a
combustibile
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MicroCHP: confronto energetico
Confronto energetico microCHP / caldaia a condensazione)
microCHP
Energia primaria 100%
40%
Energia
primaria
100%
microCHP
60%
Caldaia
Centrale di potenza
Perdite
24%
16%
56%
power
heat
4%
Perdite
Perdite
10%
20%
70%
power
heat
72%
Energia utile
Common technology
production
= 10 – 25% risparmio energia primaria
separate
power and heat
= 10 – 25% risparmio costi
= 10 – 25% riduzione emissioni CO2
90%
Energia utile
Fonte: Seminari AICARR
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MicroCHP:
tecnologie
 Motori a combustione interna (otto o diesel a
gas, …)


Motori a ciclo Stirling
Motori a ciclo Rankine cycle (vapore, fluido
organico)
 Celle a combustibile (PEM, SOFC, …)
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MicroCHP: riduzione CO2
Tonnellate risparmiate CO2/ anno
Riduzione emissione CO2 in case unifamiliari
2.0
Ipotesi di calcolo: ristrutturazione di case singole unifamiliari
1 kWel, con caldaia integrativa, valori indicativi
 CHP
(LHV)
100%
1.6
90%
80%
SOFC
1.2
70%
PEM
stirling
rankine
0.8
Rendimento
Totale
0.4
0.0
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
Rendimento elettrico
Fonte: Seminari AICARR
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Trigenerazione- principi generali
Carico (% di picco termico)
105
Si riduce il picco
estivo di richiesta
elettrica e si utilizza
d’estate il gas
quando costa meno
90
75
60
Domanda
frigorifera
Domanda
termica
45
30
Domanda
elettrica
15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
mesi
 La trigenerazione è la produzione combinata di energia elettrica, calore e freddo
 Trova applicazione per utenze caratterizzate dalla compresenza delle 3 richieste energetiche, che possono presentarsi sia
separatamente sia contemporaneamente
 Scopo: aumentare il fattore di utilizzo dell’impianto (la redditività)
 Si può realizzare mediante (frigo e pompe di calore)
- gruppi a compressione: tradizionalmente impiegati, costi di impianto più bassi
- gruppi ad assorbimento: soluzione energeticamente efficiente quando
funzionano con il calore cogenerato, costi elevati
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Elettricità
MicroTrigenerazione
Poligenerazione con tecnologia di
refrigerazione e climatizzazione dell’aria a
energia termica
 Sistemi di trigenerazione di piccola scala
(< 50 kWel)
 Tecnologia di produzione del freddo e di
climatizzazione utilizzanti sorgente termica
 In particolare sistema costituito da:
 Cogeneratore (motore diesel a gas
che trascina un alternatore)
 Frigorifero ad assorbimento
 Unità trattamento aria con ruota
adsorbente (DEC)
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Regolazione intelligente
Come controllare efficacemente i sistemi di climatizzazione ?
Edificio
Sistema di controllo
Passato
Uso unico
Controllo unico
Presente
Multiuso ()
Controllo di zona
Futuro
Uso ibrido ()
Controllo individuale
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FONTI RINNOVABILI PER L’EDILIZIA
Energia solare
... Energia solare +
sintesi clorofilliana
Fonte:
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SISTEMI SOLARI
TERMICI:
 Produzione di sola ACS
 Produzione di ACS e contributo al riscaldamento
(Combi-System)
 Riscaldamento ambientale
 Raffrescamento ambientale
ELETTRICI:
 Sistemi fotovoltaici per
Convenienza
economica
• Illuminazione
• Ausiliari degli impianti
di climatizzazione
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Energia solare
Sistemi fotovoltaici
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Sistemi fotovoltaici integrati
Vantaggi dei sistemi fotovoltaici integrati negli edifici
(“tetti fotovoltaici”)
 produzione dell’energia in prossimità del carico ed
utilizzazione della stessa al momento della domanda
 nessuna occupazione di nuove superfici di territorio
destinate ad altri usi produttivi
 possibilità di sostituire con i moduli fotovoltaici elementi
costruttivi necessari (tettoie, vetrate, coperture, ecc.)
 risparmio dei materiali e delle strutture portanti
dell’impianto fotovoltaico.
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Utenza residenziale collegata in rete
Schema tipo di
un’utenza dotata di
un impianto
fotovoltaico
collegato alla rete
elettrica di bassa
tensione
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Integrazione di PV negli edifici
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Integrazione di PV negli edifici
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Integrazione di PV negli edifici
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.... e NON Integrazione
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.... e NON Integrazione
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.... e NON Integrazione
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Energia solare
Sistemi solari termici
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Collettori a tubi sottovuoto
Raggi solari
Rivestimento
altamente selettivo
Assorbitore circolare
in rame
Tubi in vetro speciale
Tubi in rame
Vuoto
Specchio CPC
Fonte: Sonnenkraft
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Collettore a tubi sottovuoto
Fonte: Microtherm
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Collettore a tubi sottovuoto
Fonte: Viessmann
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Curve di efficienza di diversi tipi di collettore
Fonte: Target/DGS
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Sistema solare termico combinato
Impianto solare combinato per il riscaldamento dell’acqua calda
e degli ambienti – COMBY-SYSTEM
Per migliorare la stratificazione due accumulatori uno dentro l’altro: tank-in-tank
Fonte: ITW - Stuttgart
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Sistema solare termico combinato
ACCUMULATORE CON AUSILIARIO INTEGRATO
PER IMPIANTI SOLARI
Accumulatore che
integra al proprio
interno una caldaia
a condensazione
quale ausiliario per
il sistema solare
Fonte: Solvis
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Sistema solare termico combinato
Condizioni necessarie per l’uso di impianti solari
combinati
 Inclinazione del collettore elevata (40° - 90°)
 Basse temperature di ritorno del fluido termovettore
nell’impianto di riscaldamento
 Terminali d’impianto a bassa temperatura (pannelli radianti,
ventilconvettori, corpi scaldanti surdimensionati)
 Elevato fabbisogno di acqua calda in estate ovvero di un altro
fabbisogno termico
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CLIMATIZZAZIONE ESTIVA SOLARE
Si ha la corrispondenza tra domanda ed offerta
Esempio:
Esempio:
Edificio
Edificio
uffici
uffici
Madrid
Madrid
Fonte:
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CLIMATIZZAZIONE ESTIVA SOLARE
Tecnologie per sistemi “solar cooling“
 Sistemi a ciclo chiuso (macchine di refrigerazione alimentate ad
energia termica)
 Macchine ad assorbimento (80% mercato) e ad adsorbimento
 Usati nella maggior parte dei casi per la produzione di acqua fredda
 Qualsiasi tecnologia di distribuzione del freddo (e.g. Sistemi di
ventilazione, fan-coils, superfici radianti,...)
 Sistemi a ciclo aperto basati su combinazione raffreddamento
evaporativo e deumidificazione (sistemi DEC)
 Trattamento diretto dell‘aria
 Sempre necessario rete distribuzione del freddo basato su sistema di
ventilazione
 Sistemi sul mercato usano scambiatori rotativi o materiale adsorbente
in forma liquida
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CLIMATIZZAZIONE ESTIVA SOLARE
I FRIGORIFERI AD ASSORBIMENTO E AD
ADSORBIMENTO
Macchine alimentate termicamente dai collettori solari
Come le pompe
di calore, ma
stavolta l’effetto
utile è QC
Q
EER f  c
Qs.t .
temperatura acqua
refrigerata: 8°C
temperatura acqua
di
raffreddamento:
Fonte:
28°C
2-effetto
assorbimento
1.60
1.40
1.20
COP
Q
COPf   c
Qs.t .
1.80
ideale * 0.5
1.00
0.80
1-effetto
assorbimento
0.60
0.40
0.20
0.00
45
adsorbimento
60
75
90
105
120
135
150
Temperatura di alimentazione [°C]
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15
CLIMATIZZAZIONE ESTIVA SOLARE
Sistemi DEC

(Desiccant and evaporative cooling systems)
Due gruppi di tecnologie
 Sistemi a deumidificatore rotativo: rotori disponibili in vasta gamma di dimensioni
prodotti da diverse industrie nel mondo; materiale adsorbente gel di silicato o
cloruro di litio; ciclo adattabile a diverse condizioni climatiche.
 Sistemi a letto fisso: pochissime realizzazioni, impianti pilota
 Sistemi a adsorbente liquido: pochi impianti pilota; in quasi tutti i casi LiCl e‘ il
materiale adsorbente
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CLIMATIZZAZIONE ESTIVA SOLARE
Tecnologie disponibili sul mercato
Cicli chiusi
Cicli aperti
Produzione
refrigerataed offerta
Condizionamento aria diretto
Si ha la corrispondenza
traacqua
domanda
Tipo di sorbente solido
Tipici materiali in
uso
Acqua - Silicagel,
Ammoniaca – Sali A.
Tecnologie disponi- Macchine ad
bili sul mercato
Adsorbimento
Potenza frigorifera 7 - 430 kW
[kW]
liquido
solido
liquido
Acqua - LiBr
Ammoniaca - acqua
Acqua - Silicagel,
Acqua – Cl di Litio
Acqua –Cloruro
di Calcio
Acqua – Cloruro di Li
Macchine ad
Assorbimento
Raff. Evaporativo con Ad-assorbimento
4.5 kW fino >5 MW
20 kW - 350 kW (pro Modul)
Produttori
2 produttori
giapponesi
USA, Asia; solo poche ca. 5 produttori di
piccola capacità
rotori; molti UTA
Efficienza
(COP)
0.3-0.7
0.6-0.75 (1-effetto)
< 1.2 (2-effetto)
0.5 fino >1
fino >1
Tipiche temperatu- 60-95°C
re di alimentazione
80-110°C (1-effetto) 45-95°C
130-160°C (2-effetto)
45-70°C
Tecnologie solari
CTE, coll. a concent.
CP, CA
Fonte:
CTE, CP
CP, CA
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CLIMATIZZAZIONE ESTIVA SOLARE
Collettori Solari e refrigerazione alimentata ad
energia termica
Accoppiamento frigoriferi – collettori solari: campi di impiego
desiccante
1.0
SAC
SAC==collettori
collettoriaria
aria
CPC
=
CPC
CPC = CPCstazionari
stazionari
0.9
FPC
FPC==collettori
collettoripiani
pianisup.
sup.
selettiva
selettiva
0.7
SYC
SYC==Concentratori
Concentratori
stazionari,
stazionari,Sydney-type
Sydney-type
assorbim.
0.8
coll
EHP
EHP==Tubi
Tubievacuati
evacuatiheat-pipe
heat-pipe
EDF
EDF==Tubi
Tubievacuati
evacuatiflusso
flusso
diretto
diretto
assorbim.
CPC
assorbim.
2-effetti
1-effetto
0.6
SYC
0.5
0.4
0.3
EDF
SAC
0.2
FPC
0.1
0.0
0.00
0.05
0.10
0.15
EHP
0.20
0.25
0.30
0.35
T/G [Km2/W]
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Solare termico e condizionamento dell’aria:
“Solar Cooling”
ASPETTI POSITIVI E NEGATIVI
+ Migliora la redditività dei sistemi (solari) in uso per riscaldamento
+ ACS;
+ Copre reale fabbisogno (condizionamento) in crescita
esponenziale;
+ Risolve problema di gestione della domanda di elettricità in alcuni
periodi dell’anno, attraverso la produzione localizzata di energia,
alleggerimento della rete e compiti di gestione
- Penetrazione del mercato molto più difficile di sistemi a
compressione alimentati ad energia elettrica: es. Split, RAC in
generale
- Tecnologie disponibili sul mercato di grossa capacità, si affacciano
macchine sotto i 15 kW
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Parametri progettuali
Principali parametri progettuali che determinano la prestazione
energetica ed economica dei sistemi “solar cooling” e il
conseguente potenziale di risparmio in termini di energia primaria
 Tipo di collettore
 Dimensione campo collettori
 Dimensione serbatoio (solare)
 Tipo di sistema di Back-up
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Energia solare + Sintesi
clorofilliana
Caldaie a biomassa
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Tipologie di
combustibile
Le biomasse possono essere di tipologie e varietà molto
diverse:
• Biomasse solide (scarti di lavorazioni agricole, pellets,
rifiuti industriali o urbani legnosi etc.)
• Biomasse liquide (biocombustibili liquidi quali oli vegetali,
in particolare biodiesel)
• Biogas
Naturalmente a seconda delle tipologie si hanno efficienze e
costi di produzione molto variabili
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Tipologie di combustibile
 Biomasse solide: necessitano di scarse lavorazioni (spesso vengono usate
così come sono) ma hanno poteri calorifici molto bassi. La forma più
efficiente è il pellet,
pellet costituito da un agglomerato di trucioli di segatura e
scarti di lavorazione del legno, pressati meccanicamente fino ad ottenere
alte densità e piccoli volumi
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Tipologie di combustibile
 Biomasse liquide: richiedono spesso lavorazioni che le rendono più
costose degli altri combustibili liquidi. Il biodiesel,
biodiesel ad esempio, è un olio di
semi serificato. I poteri calorifici possono arrivare ad essere paragonabili
a quelli di combustibili liquidi di origine fossile.
 Biomasse gassose: richiedono processi di lavorazione piuttosto
complessi, ma presentano il vantaggio di poter essere ricavati anche da
scarti di lavorazioni agricole, ossia da materie prime di costo nullo
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Modalità d’impiego delle biomasse
 Caldaie (o termocamini) a pellet
 “Revamping” (aggiornamento) di caldaie a gasolio con biodiesel (ingenti
riduzioni di emissioni di CO2, ma con costo del combustibile ancora troppo
elevato)
 Cogenerazione mediante microturbine a biogas
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Combustibili solidi da biomassa
Costi dell’energia termica resa teorica riferita al PCI e “reale”, cioè tenendo conto di un
rendimento medio del generatore (caldaia a condensazione per il metano)
PCI
Costo
Costo E.
Combust. Combust. Teorico
Combustibili fossili
Metano
Rendim.
Generat.
Costo E.
"Reale"
kWh/m3
€/m3
€/kWh
€/kWh
9.74
0.72
0.074
1
0.074
kWh/kg
€/kg
€/kWh
€/kWh
Pellets di legno
4.9
0.18
0.037
0.8
0.046
Cippato faggio/quercia
3.5
0.07
0.020
0.7
0.029
Cippato pioppo
3.3
0.06
0.018
0.7
0.026
Combustibili da biomassa
Per valutare l’effettiva convenienza occorre valutare gli extracosti di una caldaia a
biomassa solida e relativi accessori rispetto alla caldaia a metano
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Caldaia a biomassa a pellets o
truciolo/cippato di legno: il serbatoio
Uno dei maggiori problemi per le caldaie a
biocombustibile solido è il volume
necessario per l’immagazzinamento del
combustibile e l’alimentazione automatica
della caldaia.
Quasi impossibile
una sua applicazione
generalizzata
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Emissioni ed impatto ambientale della
combustione di biomasse in caldaie
Contro indicazioni :
è vero che le biomasse
sono fonti rinnovabili, ma
è altrettanto vero che
vengono trasformate in
energia termica attraverso
un normale processo di
combustione, che produce
CO, CO2, NOx e ceneri.
Di conseguenza, anche se si dice che la biomassa sia a bilancio netto nullo per la
produzione di CO2, avendo in precedenza come vegetale prodotto dell’ossigeno
sequestrando della CO2, il problema dell’inquinamento da prodotti di combustione
velenosi e da polveri sottili viene invece aggravato dato che ne producono più del doppio
rispetto al gas naturale
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Il sistema edificio-impianto
La corretta progettazione del
sistema edificio-impianto
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L’approccio alla corretta progettazione
integrata (edificio-impianto)
Si può migliorare la prestazione dell’involucro,
si può migliorare la prestazione dell’impianto,
ma la somma delle due non raggiungerà mai
la prestazione che sui può ottenere ottimizzando
insieme l’involucro e l’impianto!
Occorre quindi una progettazione integrata del
sistema edificio impianto, che deve essere in grado di
implementare strategie sia invernali che estive, in
modo da ottimizzare sia il benessere sia il fabbisogno
energetico durante tutto l’anno.
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Strategie invernali per avere
bassi consumi energetici:
• bassa dispersione termica
(elevato isolamento termico);
• massimo guadagno solare;
• presenza di serre e di elementi di
accumulo termico;
• pavimento “radiante”;
• ventilazione con recupero termico.
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Strategie estive per avere
bassi consumi energetici:
• schermatura del fronte sud
tramite aggetto;
• tetto ventilato;
• doppio affaccio per cross-ventilation;
• pavimento “radiante” (cooling)
alimentato da acqua raffrescata con
scambiatori nel terreno.
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Progetto integrato:
Valutazione dei livelli di
illuminamento interno
(la captazione solare non
deve indurre discomfort
visivo).
visivo
Ottimizzazione passiva:
Temperatura strutture
Temperatura aria interna
Temperatura aria esterna
Si utilizzano opportune
strutture massive
(pesanti = elevata
capacità termica)
in modo da smorzare
opportunamente la
temperatura dell’aria nei
periodi estremi.
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OTTIMIZZAZIONE DEL SISTEMA EDIFICIO-IMPIANTO
 Riduzione dei carichi energetici : progetto architettonico
integrato con l’l’impianto di climatizzazione e riscaldamento
- “Doppia pelle” sulla facciata Sud;
-
vetrocamera a bassa emissività;
lamelle riflettenti integrate nel lucernario;
isolamento termico con parete ventilata;
ombreggiamento con lamelle motorizzate;
copertura isolata
Ref. Progetto sede TIF - F. Fellin ,G.Finotti, G. Turchetto, R. Zecchin
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Un impianto di climatizzazione ad elevata efficienza: sistema a
bassa differenza di temperatura (LTDS)
-
Pannelli radianti ad attivazione termica della massa;
Pompa di calore pompa di calore invertibile accoppiata al
terreno
attraverso un campo di sonde verticali;
- Aria primaria a portata variabile.
Pavimento sopraelevato in legno
Intercapedine (plenum per la distribuzione
dell’aria primaria e spazio tecnico per cavi di
distribuzione energia elettrica e per cavi di
segnale)
Cemento (seconda gettata)
Blocco isolante
Tubazioni dei pannelli radianti
Cemento (prima gettata)
Lastra prefabbricata
Ref. Progetto sede TIF - F. Fellin ,G.Finotti, G. Turchetto, R. Zecchin
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Sorgenti, accumulo e distribuzione di acqua calda e fredda
 Sistemi di riscaldamento geotermici (VERO!)

Ove le condizioni geotermiche lo consentano
l’acqua calda può essere prodotta con sistemi
geotermici a circuito chiuso (es. acqua termale)
 Solai “termoattivi” in cemento o con PCM

Impiego della capacità termica dei solai in cemento
o con PCM per “spianare” i picchi di carico sia in
riscaldamento che in raffrescamento

Si può utilizzare una temperatura relativamente
alta per il riscaldamento e relativamente alta per il
raffrescamento
 Travi fredde o soffitti radianti

Le travi fredde “attive” (ad induzione) o i soffitti
radianti riducono negli uffici la richiesta di
raffrescamento dell’aria
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Energia elettrica per l’illuminazione
 Apparati illuminanti
 Utilizzo di apparati illuminanti impieganti
lampade ad alta efficienza
 Controllo dell’illuminazione in funzione della
radiazione solare

Occorre controllare il livello di illuminanza sul
piano di riferimento per ridurre il flusso
luminoso artificiale al minimo indispensabile
 Controllo dell’illuminazione in funzione
dell’occupazione

Nelle aree a bassa frequenza di occupazione
occorre introdurre dei sensori di occupazione
per ridurre l’intensità luminosa al minimo in
assenza di persone
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