EDZEN Considerazioni preliminari sull’impiantistica energetica Politecnico di Milano – 9 settembre 2015 Ennio Macchi

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) 2

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 3

Ennio Macchi 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 4

Ennio Macchi Obiettivi della progettazione impiantistica 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……. 5

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 6

Ennio Macchi 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) 7

Ennio Macchi Proposte preliminari sul lato generazione (2/5 ) 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) 8

Ennio Macchi Proposte preliminari sul lato generazione (3/5) 9 Fotovoltaico: ci sono ampie superfici (sia verticali, sia orizzontali) su cui installare i moduli, in grado di produrre alcune decine di kW picco 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

Ennio Macchi 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. I vetri fotovoltaici strutturali possono anche essere inseriti in vetrata isolante per favorire l'isolamento termico e possono essere stratificati con pvb sound per l'isolamento acustico. FACCIATE 10

Ennio Macchi Proposte preliminari sul lato generazione (4/5) 11 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

Ennio Macchi Proposte preliminari sul lato generazione (5/5 ) 12 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.

Ennio Macchi 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 13