Diagnosi Energetica negli edifici scolastici

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1 Diagnosi Energetica negli edifici scolastici ing. Piergabriele Andreoli

2 Perché una Diagnosi Energetica L Analisi Energetica risulta il primo passo per: l attuazione di politiche di riduzione dei costi energetici; il miglioramento dell efficienza; l applicazione delle fonti energetiche rinnovabili; In generale si può riconoscere alle analisi energetiche un importante ruolo ai fini della lotta ai cambiamenti climatici attraverso la riduzione delle emissioni di gas serra.

3 LE METODOLOGIE Il metodo Sintetico L approccio sintetico o minimalista prevede una indagine semplice e poco costosa: centrata sulla raccolta dei dati relativi ai consumi energetici; in pratica basata esclusivamente sulle bollette degli ultimi anni (riscaldamento, energia elettrica, acqua); I dati raccolti vengono confrontati con livelli di riferimento benchmarks espressi in termini di energia specifica e tratti da indagini statistiche svolte su edifici dello stesso tipo.

4 LE METODOLOGIE Il metodo Sintetico I principali vantaggi sono: Estrema semplicità; Rapidità; Basso costo; Sopralluogo speditivo. Il problema principale di questo metodo è passare dalla valutazione, ai suggerimenti sul da farsi.

5 LE METODOLOGIE Il metodo Scientifico Tale metodo indaga sulle cause dell eccessivo consumo energetico ricorrendo a strumenti sofisticati in grado di: Mostrare dettagliatamente le cause; Quantificare i singoli effetti. Ci si basa necessariamente su misure in campo. I metodi più conosciuti, come per il riscaldamento quello della firma energetica, necessitano di dati storici del consumo mensile, che raramente esistono. La raccolta dati per metodi di questo tipo richiede una campagna di misure estesa anche per una intera stagione di riscaldamento.

6 LE METODOLOGIE Il metodo Scientifico Altre misure spesso eseguite nell approccio scientifico sono: La termografia ad infrarosso delle facciate; L analisi di combustione dei generatori di calore; La misura e la registrazione dei consumi elettrici con apposita strumentazione; La registrazione della temperatura interna in ambienti diversamente orientati Il problema principale di questo approccio, che di per sé conduce ad informazioni preziose ai fini del miglioramento delle prestazioni energetiche è: Il costo elevato; La lunga durata di esecuzione.

7 Il metodo Orientato alle Esigenze del Cliente Metodo intermedio tra i due precedenti, cerca di coniugare una informazione sufficientemente accurata su consumi ed interventi, da effettuare a costi compatibili con le esigenze del committente (approccio customer oriented ). L attenzione non è rivolta: al livello di precisione; alla minimizzazione dei tempi; alla massimizzazione del profitto dell operatore; Ma ai bisogni del committente: riduzione dei costi di gestione; miglioramento della qualità dei propri edifici ed impianti; riduzione dell ammontare degli investimenti; controllo sui gestori del servizio.

8 Il metodo Orientato alle Esigenze del Cliente Fasi di esecuzione di una metodologia di analisi energetica orientata al cliente : Raccolta della documentazione (planimetrie, consumi degli ultimi tre anni, schemi funzionali delle centrali termiche, certificazioni degli impianti, etc ) Sopralluogo in centrale termica per determinare le necessità di adeguamento normativo, rilievo di schema funzionale e componenti, se mancante. Sopralluogo nell edificio per rilevare caratteristiche termiche dell involucro, temperature, numero e caratteristiche dei corpi scaldanti ed illuminanti. Creazione di un archivio informatico dei componenti e dei documenti.

9 Il metodo Orientato alle Esigenze del Cliente Fasi di esecuzione di una metodologia di analisi energetica orientata al cliente : Computo metrico per gli interventi di messa a norma inclusi eventuali rifacimenti di centrali termiche. Inserimento delle caratteristiche di edificio ed impianto in un software per il calcolo dell EPi, e calcolo delle riduzioni di consumo derivanti dai possibili interventi sull involucro e sull impianto termico ed elettrico. Presentazione di una scheda di edificio con la situazione attuale e le opportunità di miglioramento energetico, elencate in ordine di tempo di ritorno semplice.

10 Il metodo Orientato alle Esigenze del Cliente Tale approccio è particolarmente adatto alle Amministrazioni Pubbliche che intendono passare da contratti di manutenzione o gestione calore a forme di servizio energia basate su investimenti energetici importanti, con obiettivi di risparmio garantiti (contratti a prestazione energetica). Il database informatico è un optional molto apprezzato per migliorare la spesso caotica e carente archiviazione cartacea.

11 Risultati Ottenuti Esempio di analisi energetica effettuata per una scuola materna comunale Modellizzazione tridimensionale

12 Risultati Ottenuti Esempio di presentazione dei dati rilevati durante un sopralluogo (sono riportate le caratteristiche del generatore e degli altri componenti della centrale) N. GENERATORI DI CALORE boiler a gas TIPOLOGIA UTA POTENZA INSTALLATA AL FOCOLARE [kw] COMBUSTIBILE Atmosferica Non presente ,2 METANO SUPERFICE RISCALDATA [m 2 ] 503 MATERNA GINZBURG FORMIGINE Particolare del boiler Particolare del quadro elettrico Il generatore di calore Particolare dei collettori

13 Risultati Ottenuti Schema funzionale con la numerazione standard dei componenti

14 Risultati Ottenuti Esempio di rilievo dei corpi scaldanti ed illuminanti; vengono anche misurate le temperature nei diversi ambienti e se necessario sensori di temperatura con memoria digitale che sono lasciti in campo per qualche settimana.

15 Risultati Ottenuti Il computo metrico riporta i costi inclusa installazione, sulla base di elenchi prezzi diffusi nella regione o a livello locale. L analisi energetica mette perciò a confronto ed ordina per priorità di intervento le diverse misure raccomandate per l edificio. In questo modo si offre un utile strumento a chi nell amministrazione locale deve pianificare gli interventi, sia sull edificio che sull impianto.

16 Tempo di ritorno (anni) risparmio ( ) Risultati Ottenuti N intervento Tipo di intervento Consumi 2003 (m^3 metano) Risparmio (%) risparmio effettivo ( ) risparmio effettivo (m^3 metano) Parametri Prezzo unitario ( ) ingombro (m^2) Costo intervento ( ) Tempo di ritorno inv. (anni) costo elettricità 0,150 1 Chiusura tapparelle 5, ,55 / / / / / / 2 Attenuazione notturna 5, ,49 / / / / / / valvole n valvole 3 termostat. 2, , ,00 / sup. vetri 4 Doppi vetri 9, ,37 singoli (m^2) 108,78 174,00 / Isolamento Asoffitto 5 tetto 10, ,68 (m^2) 501,50 5,51 / Isolamento Apavimento 6 pavimento 11, ,07 (m^2) 501,50 25,20 / Generatore a cond. 13, ,47 potenza caldaia (kw) 77,00 / / collettori n bambini , /m^2 45,71 solari termici / (mat./nido) ,29 18 ** n ragazzi 1000 /m^2 / / / (palestra) / / / / 9 fotovoltaico (2kW) *** / 330 / P. installata (kw) Priorità interventi risparmi effettivi Tipo di int ervent o Tipo di intervento

17 Risultati Ottenuti Si evidenzia in particolare l eventuale miglioramento in termini di classe, sulla base di una certificazione energetica dell edificio. Consumi effettivi (media 2000/01/02) (kwh/m2) classe energetica CO2 prodotta (Kg) N intervento Risparmio % risparmio effettivo (kwh/m2) consumi dopo intervento nuova classe energetica Intervento combinato consumi dopo intervento nuova classe energetica CO2 risparmiata (Kg) Tempo di ritorno (anni) Tapparelle chiuse di notte 1 5,48 8, F 1 Attenuazione notturna 2 5,36 8, F 2 valvole termostatiche 3 2,42 3, F 3 Doppi vetri 4 9,54 15, E 4 Isolamento tetto 5 10,85 17, E F Isolamento pavimento 6 11,53 18, E E Generatore a condensazione 7 13,01 21, E 7 collettori solari termici ** / 49, D 8 / / / / 8 fotovoltaico (2kW) *** 9 / / / / 10

18 Il Servizio Energia delle scuole della Provincia di Modena Nel caso della Provincia di Modena il contratto prevede la fornitura di tutto quanto previsto dal normale servizio energia (combustibile, manutenzione, riqualificazione di alcuni impianti) con in più una percentuale di risparmio garantita: non possono essere fatturati consumi superiori all 85% di quelli storici. Gli investimenti affrontati per la riqualificazione vengono recuperati proprio con i risparmi ottenuti La percentuale di risparmio ottenibile è stata valutata sulla base di una campagna di analisi energetica sul parco edilizio provinciale condotta da AESS

19 Sharing Savings Risparmio energetico reale atteso più alto (15% = stima basata sui soli interventi progettati) Per ogni singolo impianto termico il cui risparmio ottenuto superi quello atteso (15%), il 35% del risparmio economico aggiuntivo sarà reso disponibile all ente pubblico (sharing savings) In questo modo si incentiva il conduttore a gestire al meglio gli impianti e a cercare di sfruttare tutto il potenziale di risparmio ottenibile dalle riqualificazioni, fermo restando il comfort termico che deve garantire per contratto.

20 Le caratteristiche Gara della Provincia di Modena Contabilizzazione a consumo ma con tetto di spesa; Investimento in generatori di calore a condensazione, regolazioni, domotica, geotermia, isolamenti termici, biomassa legnosa.

21 Gara della Provincia di Modena Base d asta ,00 Numero delle centrali da gestire 30 Centrali completamente da rifare 7 Interventi di domotica presso scuole 1 Risparmio energetico minimo previsto 15% adozione del telecontrollo in tutte le centrali termiche installazione di contatori di calore in tutte le palestre per la contabilizzazione separata

22 Risultati gara della Provincia di Modena Ditte partecipanti 10 Ribasso ditta aggiudicataria 8,5 % Durata del contratto 7 anni Interventi aggiuntivi: Centrali termiche da riqualificare 5 Impianti geotermici 1

23 Risultati ottenuti stagione termica 4 Anno 5 Anno 6 Anno 7 Anno risparmio 11,39% 24,46% 17,36% 13,79% Smc , , , ,00 Tep 341,84 734,09 521,01 413,87 CO 2 819, , ,86 992,04 Sharing Savings 8.344, , , ,00 risparmio TOTALE Smc ,00 Tep 2.010,80 CO ,90 Sharing Savings ,72

24 Alcuni esempi di centrali riqualificate Centrale termica (condensazione) ITC Baggi, Sassuolo Centrale termica (condensazione) Istituto Superiore Galilei-Luosi, Mirandola Impianto geotermico Liceo Fanti, Carpi

25 La Termoregolazione E l insieme di dispositivi che ottimizza la produzione di energia termica in base alla richiesta di calore, è costituito da: una centralina climatica: il cervello del sistema; sensori di temperatura: posizionati sia nella centrale termica, sia all esterno e all interno dell edificio; attuatori: gestiscono le pompe e le valvole;

26 La Domotica all Istituto Fermi Nell ambito della gara di Servizio Energia sono stati realizzati anche un impianto sperimentale di domotica all Istituto Enrico Fermi di Modena e un impianto geotermico presso l Istituto Fanti di Carpi. Gli interventi effettuati all Istituto Enrico Fermi di Modena sono: Gestione dell illuminazione delle aree tramite sensori di luminosità che ubicati a seconda dell esposizione delle singole aree, daranno il consenso all accensione delle luci ai singoli vani dell area corrispondente. Inserimento in ogni singolo vano di un rilevatore di presenza con programmazione del ritardo, per dare il consenso di accensione luci, in modalità combinata con il sensore di luminosità esterno.

27 La Domotica al Fermi Gestione del riscaldamento dei vani tramite sensori di temperatura ubicati all interno di ogni singolo vano delle singole aree che daranno il consenso all apertura/chiusura delle elettrovalvole poste sui radiatori. Ogni vano ha una gestione autonoma del riscaldamento pertanto si è intervenuti nei singoli vani con l inserimento di un termostato ed elettrovalvole.

28 La Geotermia al Fanti

29 Geotermia Particolare testata sonda geotermica Particolare collettori di mandata e ritorno sonde L impianto geotermico del Fanti di Carpi riscalda autonomamente l ala nuova dell Istituto, riducendo l utilizzo della caldaia a gas metano di supporto. Per questo impianto sono stati realizzate 8 perforazioni sul terreno della scuola.

30 Impianto a Biomassa Nell Istituto Agrario Spallanzani di Vignola era stato appena realizzato, e attualmente viene gestito nell ambito del Servizio Energia, impianto termico a biomassa legnosa, con potenza al focolare di 350 kw, a completa sostituzione dell impianto termico esistente, con alimentazione mista cippato e pellets;

31 Agenzia per l Energia e lo Sviluppo sostenibile di Modena Tel. 059/

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