Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. Seminario ROBUR - INAIL - Roma 17 giungo 2005 Workshop CISA s.c.a.r.l. – Progetto ex dormitorio FF.SS. Porretta Terme (BO), 15 settembre 2006 Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. Prof. Arch. Franco Cipriani Fisica Tecnica Ambientale Facoltà di Architettura “L. Quaroni” Università “La Sapienza” Roma Prof. Arch. Franco Cipriani - Università "La Sapienza" - Roma

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 1. Dati progettuali. 1.1. Finalità del progetto. Volontà di conseguire il massimo risparmio energetico Volontà di minimizzare l’impatto sull’ambiente Impiego di tecnologie innovative e ad alta efficienza Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 1. Dati progettuali. 1.2. Elementi qualificanti individuati. Uso del geoscambio Uso di un recuperatore di calore Uso di pannelli solari Riciclo delle acque meteoriche Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 1. Dati progettuali. 1.3. Elementi problematici per le scelte progettuali. Elementi di carattere generale: Zona climatica Preesistenza dell’edificio Area a disposizione Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 1. Dati progettuali. 1.3. Elementi problematici per le scelte progettuali. Elementi di carattere specifico: Articolazione in zone funzionalmente distinte Sala grande Cucina Uffici Sala riunioni Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 1. Dati progettuali. 1.3. Elementi problematici per le scelte progettuali. Elementi di carattere specifico: Variabilità nell’uso degli ambienti dai punti di vista: Destinazione d’uso Orario nell’arco della giornata Orario nell’arco della settimana Numero degli occupanti Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 1. Dati progettuali. 1.3. Elementi problematici per le scelte progettuali. Elementi di carattere specifico: Rispetto della normativa anche in rapporto alla grande flessibilità richiesta da quanto visto in precedenza. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. Le principali soluzioni che sono state individuate alla fine dell’analisi hanno riguardato i seguenti aspetti: La generazione del calore Il sistema di distribuzione Il sistema di recupero del calore L’integrazione del geoscambiatore con i collettori solari Il recupero delle acque meteoriche. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.1. Generazione del calore. Il generatore di calore è una pompa di calore condensata ad acqua accoppiata ad un geoscambiatore. Questa tecnologia è allo stato attuale quella che garantisce la maggiore efficienza energetica rispetto a qualsiasi altra. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.1. Generazione del calore. Nella modalità riscaldamento il fluido estrae calore dalla terra passando nel geoscambiatore e cedendolo all’edificio per mezzo della pompa di calore geotermica, generalmente attraverso un sistema di condotti d'aria. L'aria fredda dell'edificio ritorna alla pompa di calore geotermica, dove raffredda il fluido che scorre verso la connessione con la terra nella quale viene riscaldato nuovamente. Nella modalità raffreddamento il processo è invertito. Il fluido relativamente freddo che arriva dal geoscambiatore assorbe il calore dall'edificio e lo trasferisce alla terra. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.1. Generazione del calore. A circuito chiuso (closed loop) nel terreno, con perforazioni verticali. È un sistema più costoso rispetto agli altri in quanto richiede le perforazioni, però necessita di una superficie piuttosto contenuta. La capacità media di scambio termico è di 1 kW ogni 10-30 m di tubazione. I pozzi vengono realizzati con interdistanze di 3 - 6 m e sono in genere profondi 60-120 m. È la tipologia più utilizzata. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.1. Generazione del calore. Il geoscambiatore è a circuito chiuso (closed loop) nel terreno, con perforazioni verticali. Le perforazioni hanno in genere un diametro di 5” (circa 13 cm) e sono riempite, dopo che ci è stata introdotta la tubazione di scambio termico, con calcestruzzo bentonitico. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.1. Generazione del calore. Nell’arco dell’anno la temperatura dell’acqua nel geoscambiatore varia, in genere, tra i 2-5 °C e i 20-25 °C, ma la dinamica può essere minore o più ampia, in rapporto alle caratteristiche della macchina termica e del dimensionamento del geoscambiatore. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.1. Generazione del calore. Le perforazioni sono l’elemento economicamente più delicato in quanto sono l’elemento che provoca la differenza di costo rispetto agli altri impianti. Per questa ragione il dimensionamento deve essere ottimale e richiede una grande esperienza. Gli elementi di variabilità progettuale sono molteplici, tra essi: la stratigrafia del terreno le condizioni climatiche e microclimatiche della zona l’interdistanza delle perforazioni la profondità delle perforazioni le caratteristiche dell’impianto e dei suoi componenti Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.2. Il sistema di distribuzione. In linea di massima il sistema di distribuzione è basato sull’impiego dei fancoil, per le considerazioni già espresse nel workshop di marzo. Nella sala grande esiste anche un sistema di ventilazione che funziona secondo lo schema e l’estratto dell’elaborato progettuale delle slides seguenti. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. ESPULSIONE MANDATA SCHEMA VENTILAZIONE SALA CENTRO ANZIANI DAL RECUPERATORE DI CALORE

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Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.2. Il sistema di distribuzione. La quantità di aria prelevata dall’esterno per il controllo della purezza e immessa in ambiente varia in funzione del numero di occupanti, grazie alle caratteristiche del sistema di regolazione e ai ventilatori muniti di variatori di velocità. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.3. Il sistema di recupero del calore. Si è fatto ricorso ad un sistema di recupero del calore dall’aria estratta dalla sala grande. Questo calore preriscalda (o preraffredda) l’aria immessa, secondo le modalità illustrate nelle slides seguenti. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. FUNZIONAMENTO IN RECUPERO PRESA ARIA DI RICAMBIO ARIA ESPULSA RECUPERATORE DI CALORE Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. FUNZIONAMENTO IN FREE COOLING ARIA ESPULSA PRESA ARIA DI RICAMBIO RECUPERATORE DI CALORE Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.3. Il sistema di recupero del calore. Una ulteriore potenzialità di risparmio energetico è fornita dalla possibilità di funzionamento in free cooling, tanto più interessante in quanto la quantità di aria è notevole. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.4. Integrazione del geoscambiatore con i collettori solari. Pompa di calore e pannelli solari saranno impiegati in modo integrato, con una soluzione che viene sperimentata per la prima volta nel nostro paese. In particolare i pannelli svolgeranno due funzioni: per consentire alla pompa di calore di funzionare alla massima efficienza possibile (in inverno) per reintegrare l’energia prelevata dal terreno per mezzo dello scambiatore geotermico (in inverno e in estate). Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.4. Integrazione del geoscambiatore con i collettori solari. Il principio di funzionamento nelle due situazioni tipiche. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.4. Integrazione del geoscambiatore con i collettori solari. L’integrazione viene realizzata attraverso un apposito sistema di regolazione e controllo modulabile. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.4. Integrazione del geoscambiatore con i collettori solari. Schema di progetto. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.5. Il recupero delle acque meteoriche. Nel progetto si è previsto un duplice sistema di raccolta delle acque meteoriche per il loro riuso: L’acqua del gazebo servirà per gli scarichi dei WC L’acqua dell’edificio per l’irrigazione delle superfici verdi. In generale il funzionamento di tale sistema è schematizzabile come nella slide seguente. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. 2. Principali soluzioni adottate. 2.5. Il recupero delle acque meteoriche. Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Seminario ROBUR - INAIL - Roma 17 giungo 2005 Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS. FINE Prof. Arch. Franco Cipriani Fisica Tecnica Ambientale Facoltà di Architettura “L. Quaroni” Università “La Sapienza” Roma Prof. Arch. Franco Cipriani - Università "La Sapienza" - Roma