NUOVI CRITERI DI PROGETTAZIONE ALLA LUCE DEL D.Lgs.28/11

IL DECRETO LEGISLATIVO n IL DECRETO LEGISLATIVO n.28 del 3 marzo 2011 di recepimento della direttiva RES 2009/28/CE (Decreto rinnovabili o Romani) ha previsto nuovi obblighi di integrazione delle fonti rinnovabili

per coprire parzialmente i “consumi” per la climatizzazione nei nuovi edifici e negli edifici esistenti sottoposti a ristrutturazioni rilevanti (cioè con superficie d’intervento superiore a 1000 m2 o soggetti a demolizione e ricostruzione)

RISCALDAMENTO, SANITARIA RAFFRESCAMENTO 20% al 31/5/2012 35% al 1/1/2014 50% al 1/1/2017

ART. 11 DLGS. 28/2011 1. I progetti di edifici di nuova costruzione ed i progetti di ristrutturazioni rilevanti degli edifici esistenti prevedono l’utilizzo di fonti rinnovabili per la copertura dei consumi di calore, di elettricità e per il raffrescamento

Articolo e DLGS. 28/2011 ART. 2 COMMA 1 Si applicano inoltre le seguenti definizioni: a) “energia da fonti rinnovabili”: energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas;

b) “energia aerotermica”: energia accumulata nell’aria ambiente sotto forma di calore;

c) “energia geotermica” energia immagazzinata sotto forma di calore nella crosta terrestre;

e) “biomassa”: la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, gli sfalci e le potature provenienti dal verde pubblico e privato, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani.

Allegato 1 DLGS. 28/2011 9. Ai fini del paragrafo 1, lettera b), non si tiene conto dell'energia termica generata da sistemi energetici passivi, che consentono di diminuire il consumo di energia in modo passivo tramite la progettazione degli edifici o il calore generato da energia prodotta da fonti non rinnovabili. Ovvero l’isolamento non è “fonte rinnovabile”

Allegato 3 DLGS. 28/2011 2. Gli obblighi di cui al comma 1 non possono essere assolti tramite impianti da fonti rinnovabili che producano esclusivamente energia elettrica la quale alimenti, a sua volta, dispositivi o impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento

Allegato 3 DLGS. 28/2011 6. Per gli edifici pubblici gli obblighi di cui ai precedenti commi sono incrementati del 10%

LE POMPE DI CALORE

BILANCIO ENERGETICO

EFFICIENZA ENERGETICA

PERCENTUALE RINNOVABILE Premia molto le pompe di calore elettriche

Bisogna tener conto del rendimento della rete elettrica PdC ELETTRICHE Bisogna tener conto del rendimento della rete elettrica

PERCENTUALE RINNOVABILE

RAPPORTO ENERGIA PRIMARIA

PERCENTUALE ENERGIA RINNOVABILE

PERCENTUALE ENERGIA RINNOVABILE

QUANTO PUO’ ESSERE LA QUOTA DI RAFFRESCAMENTO RISPETTO AL RISCALDAMENTO + SANITARIA?

ESEMPIO Con un fabbisogno annuo per riscaldamento e sanitario di 100 ESEMPIO Con un fabbisogno annuo per riscaldamento e sanitario di 100.000 kWh e una pompa di calore con COP medio = 4 che fabbisogno per il raffrescamento si copre?

ESEMPIO (continua) Si supponga ora di essere nelle condizioni di rispetto del DLsg 18/11 nel 2012: Fabbisogno Ris + AS =100.000 kWh Fabbisogno Raffrescamento = 275.000 kWh pompa di calore con COP medio = 4 Che quota del raffrescamento deve essere coperto da RES?

E’ POSSIBILE PENSARE DI UTILIZZARE SOLO IL SOLAR COOLING E’ POSSIBILE PENSARE DI UTILIZZARE SOLO IL SOLAR COOLING? ASSOLUTAMENTE NO

COME SI FARA’? 1^ regola: consumare meno

Meno si consuma, minori sono i fabbisogni, minore è l’energia da fonte rinnovabile necessaria

CONSUMO DI ENERGIA

EFFETTI DELL’ISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI Grande risparmio in inverno quando la temperatura dell’aria esterna è bassa

EFFETTI DELL’ISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI Basso risparmio energetico in estate

EFFETTI DELL’ISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI Utilizzo schermi solari

EFFETTI DELL’ISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI Il passaggio da riscaldamento a condizionamento avviene ad una temperatura dell’aria più bassa 2 effetti positivi

EFFETTI POSITIVI 1) Sovrapposizione carichi: possibilità di utilizzo della tecnologia dei polivalenti 2) Ottimizzazione dell’impianto

SOVRAPPOSIZIONE CARICHI

FUZIONAMENTO POLIVALENTI RecuperatoreRef - Acqua ScambiatoreRef - Aria COM ScambiatoreRef - Acqua

2 TUBI RecuperatoreRef - Acqua ScambiatoreRef - Aria COM ScambiatoreRef - Acqua

4 TUBI RecuperatoreRef - Acqua ScambiatoreRef - Aria COM ScambiatoreRef - Acqua

Impianto a 2 tubi (ALBERGO) Estate – solo freddo Acqua sanitaria EXP Circuito impianto

2 tubi estate solo freddo RecuperatoreRef - Acqua ScambiatoreRef - Aria COM ScambiatoreRef - Acqua

Impianto a 2 tubi (ALBERGO) Estate – recupero Acqua sanitaria EXP Circuito impianto

2 tubi estate recupero RecuperatoreRef - Acqua ScambiatoreRef - Aria COM ScambiatoreRef - Acqua

Impianto a 2 tubi (ALBERGO) mezza stagione Acqua sanitaria EXP Circuito impianto

2 tubi mezza stagione RecuperatoreRef - Acqua ScambiatoreRef - Aria COM ScambiatoreRef - Acqua

Impianto a 2 tubi (ALBERGO) Inverno – riscaldamento Acqua sanitaria EXP Circuito impianto

2 tubi inverno riscaldamento RecuperatoreRef - Acqua ScambiatoreRef - Aria COM ScambiatoreRef - Acqua

Impianto a 2 tubi (ALBERGO) Inverno – produzione sanitaria Acqua sanitaria EXP Circuito impianto

2 tubi inverno sanitaria RecuperatoreRef - Acqua ScambiatoreRef - Aria COM ScambiatoreRef - Acqua

Si può decidere la priorità tra impianto e produzione acqua sanitaria 2 tubi inverno Si può decidere la priorità tra impianto e produzione acqua sanitaria

Impianto a 4 tubi (UFFICI) solo freddo Circuito caldo EXP Circuito freddo

Condensatore recupero 4 tubi solo freddo Condensatore recupero ScambiatoreRef - Aria COM Evaporatore

Impianto a 4 tubi (UFFICI) recupero Circuito caldo EXP Circuito freddo

Condensatore recupero 4 tubi recupero Condensatore recupero ScambiatoreRef - Aria COM Evaporatore

Impianto a 4 tubi (UFFICI) Solo caldo Circuito caldo EXP Circuito freddo

4 tubi solo caldo Condensatore ScambiatoreRef - Aria COM Evaporatore

VANTAGGIO DEL POLIVALENTE NEL FUNZIONAMENTO IN RECUPERO DI CALORE LA SORGENTE RINNOVABILE E’ LO STESSO RAFFRESACAMENTO DEI LOCALI

QUANDO C’E’ SOVRAPPOSIZIONE DEI CARICHI SI DEVE CONSIDERARE CHE LO SCOPO E’ PRODURRE CALDO E SI RECUPERA FREDDO Se non si fa così, si rischia di privilegiare un sistema di generazione separata che fa consumare il doppio!!

Se si interpreta il recupero sul caldo come riduzione del fabbisogno termico, non si utilizza una fonte rinnovabile

ESEMPIO 1 Si devono fornire 100 kWh di riscaldamento e sanitario e 75 kWh di raffrescamento

FABBISOGNO FREDDO = 75 kWh Generazione doppia: FABBISOGNO CALDO = 100 kWh 100 kWh Caldo GF (EER = 3) PdC (COP = 4) 75 kWh FONTE RINNOVABILE FABBISOGNO FREDDO = 75 kWh

Percentuale RES = 75/175 = 43% CONSUMO EE = 50 kWh FABBISOGNO CALDO = 100 kWh 100 kWh Caldo GF (EER = 3) PdC (COP = 4) 75 kWh FONTE RINNOVABILE FABBISOGNO FREDDO = 75 kWh

Se si interpreta il recupero sul caldo come riduzione del fabbisogno termico, non si utilizza una fonte rinnovabile

Se si vede il recupero con questa interpretazione: FABBISOGNO CALDO = 100 kWh 100 kWh Caldo Percentuale RES = 0/75 = 0% CONSUMO EE = 25 kWh GF (EER = 3) 75 kWh FABBISOGNO FREDDO = 75 kWh

Arrivo al paradosso che un sistema che fa risparmiare il 50% dell’energia elettrica è penalizzato perché non genera rinnovabile

Invece non solo la produzione principale deve essere considerata il caldo, ma il recupero freddo deve essere considerato sia una riduzione del fabbisogno di raffrescamento, sia una fonte rinnovabile è il senso dell’interpretazione data in precedenza: Vanno considerate fonti rinnovabili anche parti dell’impianto che sostituiscano in alcuni momenti le rinnovabili tradizionali

VANTAGGIO DEL RECUPERO NEL FUNZIONAMENTO IN RECUPERO DI CALORE LA SORGENTE RINNOVABILE E’ LO STESSO RAFFRESACAMENTO DEI LOCALI

ESEMPIO Si devono fornire 100 kWh di riscaldamento e sanitario e 125 kWh di raffrescamento

Con un sistema a PdC tradizionale si ha: FABBISOGNO CALDO = 100 kWh 100 kWh Caldo GF (EER = 3) PdC (COP = 4) 75 kWh FONTE RINNOVABILE FABBISOGNO FREDDO = 125 kWh

FABBISOGNO FREDDO = 125 kWh Percentuale RES = 75/225 = 33% FABBISOGNO CALDO = 100 kWh 100 kWh Caldo GF (EER = 3) PdC (COP = 4) 75 kWh FONTE RINNOVABILE FABBISOGNO FREDDO = 125 kWh

FONTE RINNOVABILE = FABBISOGNO FREDDO Con un sistema a recupero, la fonte rinnovabile è lo stesso fabbisogno freddo: FABBISOGNO CALDO PdC (COP = 4) FONTE RINNOVABILE = FABBISOGNO FREDDO

Si lavora in recupero fino a soddisfare il fabbisogno caldo FABBISOGNO CALDO = 100 kWh 100 kWh Caldo Polivalente in recupero (COP = 4) 75 kWh FONTE RINNOVABILE = FABBISOGNO FREDDO = 125 kWh

Poi si lavora in freddo per sopperire al rimante fabbisogno freddo Polivalente in freddo (EER = 3) 50 kWh FABBISOGNO FREDDO = 125 – 75 = 50 kWh

Poi lavora in freddo per sopperire al rimante fabbisogno freddo Percentuale RES = 75/150 = 50% Polivalente in freddo (EER = 3) 50 kWh FABBISOGNO FREDDO = 125 – 75 = 50 kWh

5^ problema: il FC deve essere considerato rinnovabile, sia se diretto che indiretto

Tra l’energia richiesta dall’edificio e quella richiesta dai generatori C’E’ DI MEZZO L’IMPIANTO

AZIONE SU IMPIANTI Gli impianti possono essere: - neutri - energeticamente negativi - energeticamente positivi

INEFFICIENZE FUNZIONAMENTO INVERNALE ECCESSO ARIA RINNOVO ECCESSO UMIDIFICAZIONE TEMPERATURA TROPPO ELEVATA

INEFFICIENZE FUNZIONAMENTO ESTIVO ECCESSO ARIA RINNOVO ECCESSO DEUMIDIFICAZIONE ECCESSO POST- RISCALDAMENTO TEMPERATURA TROPPO BASSA

e per TEMPERATURA AMBIENTE PIU’ MODERATA RISPARMIO ENERGETICO per RECUPERO DI CALORE e per TEMPERATURA AMBIENTE PIU’ MODERATA (più bassa in inverno e più alta in estate)

RISPARMIO ENERGETICO per FREE COOLING

La cosa meno costosa è corregge gli impianti energeticamente negativi

ECCESSO DI PORTATA D’ARIA ESTERNA Inverno - estate ECCESSO DI PORTATA D’ARIA ESTERNA Si corregge con sonde di qualità dell’aria e sistemi a portata d’aria di rinnovo variabile

Inverno - estate L’umidità dell’aria ambiente influisce molto poco sul benessere. E’ conveniente umidificare e deumidificare il meno possibile

Estate – risparmio annuo ottenibile mantenendo UR = 55-60% anziché UR = 50% (Re = 0,85)

Perché il recupero di calore sull’aria esausta non può essere considerato rinnovabile?

E’ un errore concettuale enorme: l’aria esausta è sicuramente una sorgente di calore rinnovabile, perché infinita, in condizioni migliori di quella esterna

Probabilmente l’interpretazione viene fatta perché non si sa come parificare tra loro i vari sistemi di recupero, statico e dinamico. Invece è facile se anche per il recupero si adotta il criterio del COP

ENERGIA RECUPERATA

ENERGIA SPESA DAI VENTILATORI

Si usa la stessa formula delle PdC, sia in inverno che in estate Si usa la stessa formula delle PdC, sia in inverno che in estate. In questo modo si favoriscono i sistemi di recupero più prestazionali, confrontandoli tra loro in modo semplice

RECUPERO RIGENERATIVO Il post-riscaldamento è sempre una perdita energetica

recupero rigenerativo L’aria deve essere prima raffreddata da E a B Si usa una batteria fredda 35°C 14,3°C

recupero rigenerativo Si aggiunge una batteria calda Poi riscaldata da B a AP Si aggiunge una batteria calda 14,3°C 35°C 21°C

recupero rigenerativo C’è bisogno di calore in questo punto che può essere prelevato a monte della batteria fredda 14,3°C 35°C 21°C

recupero rigenerativo Si sfrutta la terza batteria (quella di preriscaldamento) collegata idraulicamente con quella calda 14,3°C 35°C

recupero rigenerativo Si sottrae calore all’aria in questo punto e si trasferisce qui 14,3°C 35°C 21°C

recupero rigenerativo Si preraffredda gratuitamente l’aria da E a R 14,3°C 27,2°C 35°C

recupero rigenerativo La batteria fredda deve trattare l’aria solo da RISPARMIO ENERGETICO La batteria fredda deve trattare l’aria solo da R a B 35°C 14,3°C 27,2°C 21°C

recupero rigenerativo Tra B e AP si usa il calore trasferito tra E e R Non c’è bisogno di altra fonte di energia 35°C 14,3°C 27,2°C 21°C

Il recupero di calore in estate ha senso se si utilizzano sistemi di raffreddamento adiabatico indiretto Altrimenti non ne ha

Raffreddamento adiabatico indiretto RAI

RAI doppio stadio

RAI ricircolo aria esterna

Risparmio ESTIVO: URa = 50%, e = 0,65, eff. Um. = 85%

Free-Cooling diretto – clima italiano

Free-Cooling diretto – clima di BARI

diventa minore di quella massima accettabile in ambiente FREE COOLING DIRETTO diventa minore di quella massima accettabile in ambiente Appena l’entalpia dell’aria esterna

FREE COOLING DIRETTO Il recuperatore è by-passato e viene immesso il 100% di aria di rinnovo

FREE COOLING DIRETTO

FREE COOLING DIRETTO + RAD Si aggiunge un umidificatore adiabatico a monte della batteria fredda

FREE COOLING DIRETTO + RAD

FREE COOLING DIRETTO + RAD + RAI Si aggiunge un umidificatore adiabatico sull’espulsione e non si by-passa il recupero

FREE COOLING DIRETTO + RAD + RAI

FREE COOLING DIRETTO + RAD + RAI

FABBISOGNI ESTIVI IN CENTRI COMMERCIALI

FABBISOGNI ESTIVI IN CENTRI COMMERCIALI

FABBISOGNI ESTIVI IN CENTRI COMMERCIALI

FREE COOLING INDIRETTO si può ottenere da: Acqua superficiale (falda, mare,ecc) Sorgenti geotermiche Aria (raffreddatori a secco o evaporativi)

Sistemi condizionamento a media temperatura PdC acqua-acqua Pompa sorgente Scambiatore di calore

Chiller acqua-acqua Pompa sorgente Scambiatore di calore I sistemi a media temperatura sono collegati sulla linea di condensazione a monte del chiller Chiller acqua-acqua Pompa sorgente Scambiatore di calore

Sistemi di condizionamento a media temperatura Soffitti freddi La potenza in Free cooling è alta

Se si utilizzano sonde geotermiche verticali si può ottenere acqua a 17- 20 °C Si ottiene una potenza gratuita per circa 50 - 35 W/m2