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Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Sistemi solari attivi a scala di edificio: solar cooling Autori:Mario Motta SUPSI Scuola Universitaria Professionale.

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1 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Sistemi solari attivi a scala di edificio: solar cooling Autori:Mario Motta SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 1 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA

2 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Indice SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 2 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Il contesto Perché usare lenergia solare per il condizionamento Attività di ricerca e impianti dimostrativi

3 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Il contesto SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 3 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Il protocollo di Kyoto: riduzione delle emissioni di CO 2 del 6,5% rispetto ai livelli del Libro bianco: 100 mio m 2 di collettori solari termici installati in EU entro 2010, (3 milioni di m 2 in Italia). Mercato Europeo cresciuto del 25% nel 2005, 47% in 2006, (prevista crescita intorno al 30% nel 2007). Il parlamento Europeo e poi consiglio dEuropa proposto obiettivi vincolanti per paesi EU: entro il 2020 al 20% la quota di rinnovabili nel mix energetico. Direttive Europee: direttiva 2002/91/CE: certificazione energetica degli edifici: decreti attuativi potrebbero introdurre obbligatorietà per il solare termico per utenze pubbliche Progetto di direttiva sulla promotion of the use of energy from renewable source del 23 Gennaio 2008 I meccanismi di mercato: certificati verdi, bianchi e neri Struttura peculiare italiana della produzione e dei consumi

4 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Il mercato mondiale del condizionamento dellaria SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 4 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Mercato mondiale sistemi di condizionamento dellaria stazionari circa 39 miliardi US$ nel 2004 previsto (56 miliardi US$ 2008) Piu grandi Asia e USA, Europeo frazione pari a 12 % Dominato da RAC più della metà del mercato, leader di mercato in Cina e Asia Registrano forti crescite mercati Europei: Francia duplica vendite rispetto a 2003 con circa unità. Circa 12 % macchine per produzione di acqua refrigerata (cifre non includono unita di trattamento aria centralizzate)

5 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Mercato Europeo CAC SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 5 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA 1200 Mio m 2 superfice utile condizionata nel 2000 (3m 2 /abitante), 2200 Mio m 2 nel 2010 (5m 2 /abitante), con quota 25% di tecnologie reversibili. 51 TWh di consumo per AC nel 2000 (18 MtCO 2 ) stimato: 95 TWh nel 2010 (33 MtCO 2 ) Fonte: EECCAC, National shares of installed CAC-cooled floor area in EU buildings in 1998

6 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Mercato Europeo CAC SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 6 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Il mercato mondiale, tassi vendita annuale condizionatori piccola taglia (room air conditioners - RAC units) Fonte: F. Butera: The use of environmental energies for sustainable building in Mediterranean climates; Intelligent Building Middle East, Bahrain, December 2005

7 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Capacità installata annualmente per RAC SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 7 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Fonte: F. Butera: The use of environmental energies for sustainable building in Mediterranean climates; Intelligent Building Middle East, Bahrain, December 2005

8 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Il mercato italiano (2005) SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 8 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Previsioni confermate da studi di settore Mercato 2004 tasso di crescita superiore al 140%, circa 2.8 milioni di unità (Gen-Ago)

9 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Classificazione delle tecnologie SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 9 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Mezzo Termovettore Soluzione Tecnologica oggi non sono disponibili soluzioni tecnologiche che consentano di sostituire i sistemi distribuiti con sistemi alimentati ad energia solare termica solo sistemi centralizzati possono essere oggetto di applicazioni basate sullo sfruttamento di energia termica (solare)

10 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Uso degli impianti solari termici SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 10 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Acqua calda sanitaria (ACS) Riscaldamento degli edifici + ACS Reti di teleriscaldamento Piscine Climatizzazione dellaria/refrigerazione Utenze industriali

11 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Shares of the European Solar Thermal Market SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 11 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Fonte: Estif – Solar Thermal Markets in Europe 2006

12 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Stock installato in Europa SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 12 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Fonte: Estif – Solar Thermal Markets in Europe 2006

13 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Riscaldamento + AC SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 13 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Domanda calore ed energia solare disponibile JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec [kWh/month] Radiazione in eccessoDomanda in eccesso Energia solare utilizzabileIrraggiamento Consumo di riferimento

14 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Solar cooling: schema generale SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 14 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Processo alimentato termicamente Calore Acqua refrigerata Aria condizionata Volano termico? Rilascio calore? Volano termico? Carico e distribuzione? Solar cooling: Condizionamento e refrigerazione Tipologie di impianto possono essere molto diverse

15 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Adattamento della tecnologia SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 15 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Adattamento della tecnologia alle condizioni climatiche e allutenza Carichi utenza condizioni climatiche macchina refrigerante condizioni di carico collettore solare

16 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Carichi di condizionamento estivi SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 16 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA aria mandata aria esplusione Trattamento aria esterna (temperatura + umidità ) Trasmissione per conduzione (temperatura) Guadagni interni (temperatura + umidita) Apporti solari (temperatura)

17 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Esempio profili giornalieri SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 17 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Esempio: Edificio uffici Madrid giorno di luglio

18 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Esempio profili annuali SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 18 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Esempio: Edificio residenziale Napoli

19 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Esempio profili annuali SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 19 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Esempio: Edificio uffici Madrid

20 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Perché usare lenergia solare per il condizionamento SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 20 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Carichi di condizionamento e guadagni solari sono in fase: su base stagionale - il fabbisogno di condizionmento e maggiore quando cè più sole!! Riduzione dei consumi finali: risparmi in termini di energia primaria e riduzione dei picchi di potenza di elettricita dovuti al condizionamento (refrigerazione, deumidificazione) Impianti solari termici: miglior utilizzo degli impianti, utilizzare lenergia solare tutto lanno. Ammortamento più rapido grazie alla possibilità di coprire più ampia parte del fabbisogno.

21 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Attività di ricerca e sistemi realizzati SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 21 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Primo impianto, inizio del secolo scorso: 1907 Parigi Impulso negli anni ottanta: USA e Giappone Task 25 SHCP (IEA): 1999 concluso Novembre 2004 Task 38 Solar Air-conditioning and refrigeration. Ottobre 2006 Settembre 2009 Impianti dimostrativi: circa 97 impianti in Europa censiti a fine 2007, si stima circa 150 ad oggi. Mondo: 250 unità stimate. Potenza frigorifera installata circa 7.7 MW fr Area collettori totale installata circa m 2 (15.1 MW th ) TASK 38 Solar Air- Conditioning and Refrigeration

22 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Esempio 1 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 22 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Condizionamento dellaria presso unindustria di cosmetici (Grecia)

23 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Esempio 2 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 23 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Condizionamento dellaria clinica universitaria di Friburgo (Germania)

24 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Esempio 3 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 24 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Raffrescamento cantina, Banylus (Francia)

25 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Esempio 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 25 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Condizionamento dellaria macchina edificio uffici – Pristina (Kosovo)

26 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Esempio 5 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 26 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Condizionamento sala seminari, Friburgo (Germania)

27 Solar cooling: modulo 4 _ lezione 1 Esempio 6 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 27 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Condizionamento dellaria in un hotel a Dalaman (Turchia)


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