Strategie per il miglioramento della prestazione energetica dell'edilizia storica aggregata

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2 Strategie per il miglioramento della prestazione energetica dell'edilizia storica aggregata Interventi impiantistici nel recupero di edifici storici: Dalla diagnosi alle scelte progettuali Giovanni Semprini Dipartimento di Ingegneria Industriale Università di Bologna

3 Introduzione APPROCCIO METODOLOGICO PER EDILIZIA STORICA AL FINE DI MIGLIORARE L EFFICIENZA ENERGETICA NEL RISPETTO DEL LORO VALORE CULTURALE PROMUOVERE SINERGIE TRA ASPETTI DI CONSERVAZIONE ARCHITETTONICA E PROGETTAZIONE DI NUOVE SOLUZIONI IMPIANTISTICHE

4 Introduzione Complessità di intervento: ESTENSIONE (scala urbana) DIFFERENTE PERIODO STORICO DI CONSTRUZIONE (sistemi e materiali costruttivi diversi) COESISTENZA DI DIVERSE FUNCTIONI (residenziale, uffici, scuola, museale) DIVERSI SISTEMI DI CLIMATIZZAZIONE

5 Stato dei sistemi di climatizzazione Centrali termiche obsolete e scarsa efficienza dei sistemi di produzione energia termica (rendimenti anche inferiori al 60%) Linee di distribuzione con scarsa coibentazione Terminali con scarsa efficienza (incrostazioni, incasso a muro, ecc.) Minima (o totale assenza) di sistemi di regolazione Errata gestione impianti

6 Approccio metodologico Analisi integrata storico funzionale Diagnosi energetica Definizione di criteri di intervento Analisi soluzioni tecnologiche

7 Analisi edificio

8 Analisi edificio Palazzo D accursio Bologna: Coesistenza di diverse fnzioni (museale, politica, amministrativa Architectural peculiarities and artistic connotation of rooms, together with connections among levels determined distribution of different functions.

9 Analisi impianti Coesistenza di diverse tipologie di terminali Centrale termica che serve zone a diversa funzione Impossibilità di contabilizzazione separata

10 Diagnosi energetica processo che valuti come e dove un edificio o un processo tecnologico utilizza l energia e identifichi le opportunità di riduzione dei consumi Procedura sistematica atta a: definire il bilancio energetico del sistema edificio-impianto e individuare i possibili recuperi delle energie disperse; valutare le condizioni di benessere termoigrometrichee di sicurezza necessarie ed individuare appropriate soluzioni di risparmio energetico; valutarne le opportunità dal punto di vista tecnico-economico ed ottimizzare le modalità di gestione del sistema edificio-impianto (contratti di fornitura di energia, modalità di conduzione, ecc.) ai fini di una riduzione dei costi di gestione

11 Firma energetica èunostrumentodibaseperilcontrollodeiconsumienergetici.servea: Stabilire una diagnosi dei consumi Analizzare le eventuali derive e dispfunzioni Stimare coefficiente globale di scambio termico dell edicio Valutare i risultati dei cambiamenti nella gestione di un impianto La firma energetica consente di porre a confronto i dati di progetto con i reali consumi normalizzati dell utente. Questo può essere possibile grazie alla acquisizione (in genere) settimanale di tre parametri fondamentali: temperatura ambientale interna grazie temperatura ambientale esterna reali consumi forniti dal gestore(o contatore di calore).

12 Firma energetica 250 Firma energetica annuale Potenza prelevata rete Fabbisogno per acqua calda sanitaria: 38 appartamenti x 200 W = 7,6 kw MESI ESTIVI: 25 kw! Temperatura esterna

13 Firma energetica Average thermal Power (kw) Periodo A Periodo B Periodo C y = -14,518x + 281,04 R² = 0,8836 y = -14,657x + 290,99 R² = 0,9865 y = -12,72x + 282,67 R² = 0, External Air Temperature ( C) La temperatura di attivazione impianto è Ton = 19,6 C. Ciò implica una temperatura media interna di C La pendenza della firma energetica è correlata al coefficiente di scambio termico totale.

14 Firma energetica

15 Monitoraggio comfort Air Temperature [ C] / / / / / / W-Bedroom E-Bedroom Dining Living

16 Monitoraggio comfort Monitoraggio comfort nel periodo invernale : impianto centralizzato senza regolazione Umidità relativa dell'aria esterna (%) PMV calcolato RH% Ta V S D L M M G V S D L M M G V S D L M M G V S D L M M G V S giorni V S D L M M G V S D L M M G V S D L M M G V S D L M M G V S giorni Mancanza controllo temperatura interna: minor comfort e maggiori consumi Temperautra dell'aria esterna( C) Temperautra operante ( C)

17 Monitoraggio comfort Monitoraggio comfort nel periodo estivo senza impianto TEMPERATURE( C) TEMPERATURE( C) Ground Floor NORTH HALL 0.00 FAKHRY north hall( C) Bab al SALAM north hall( C) 1 ST FLOOR NORTH HALL 0.00 TIME(h) FAKHRY 1TH NORTH( C) OUTDOOR TEMPERATURE( C) TIME(h) Mouslli north hall( C) outdoor temperature( C) BAB AL SALAM 1TH NORTH( C) Scale Sensation PMV SENSATION SURVEY 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0, ,00-1,50-2,00-2,50-3,00 indoor temperature north hall survey south hall survey other survey TEMPERATURE ( C) ADAPTIVE MODEL Ground Floor NORTH HALL ,0 27,1 27,2 27,3 27,4 27,5 27,6 27,7 27,8 prevailing mean outdoor temperature( C) Mouslli north hall( C) Bab al SALAM north hall( C)

18 Valutazione Energetica Valutazione Energetica in condizioni Standard : Modellazione energetica e determinazione di indice prestazionale kwh/m3 anno

19 Definizione criteri di intervento Not applicable Applicable under condition Applicable

20 Criteri e soluzioni per impianti climatizzazione Diversi livelli di intervento Ottimizzazione dei sistemi di regolazione e gestione degli impianti esistenti (abbinata a interventi su involucro edilizio) Sostituzione generatori di calore Completo rifacimento degli impianti (solo riscaldamento, riscaldamento e raffrescamento, ventilazione meccanica)

21 Problematiche di regolazione impianto Impianto esistente centralizzato (con centralina climatica) Sbilanciamento reti Temperature diverse tra vari piani e zone con esposizione diversa Aperture finestre non controllate

22 Problematiche di regolazione impianto Necessità di intervenire con controllo temperatura per singole zone o singoli locali Uniformità di temperatura e miglior comfort Riduzione consumi di energia (20-40%)

23 Terminali Mantenere i terminali esistenti o sostituirli con nuovi? Su esistenti: effettuare pulizia e disincrostazione, verifica posizione (isolare la parte verso muro estgerno) valutare resa con temperature inferiori (in genere vecchi radiatori sono sovradimensionati)

24 Generatori di energia termica Caldaia a condensazione Alti rendimenti (> 100%) per funzionamento a basse temperature (40-60 C)

25 Generatori di energia termica Pompa di calore Sfruttano fonte rinnovabile di energia (aria, Geotermico) Abbinabili a PV Produzione acqua a bassa temperatura (50-60 C) Verifica prestazioni (COP) per diverse condizioni climatiche Problema di emissioni rumore Sistema impiantistico integrato Pompe di calore- Fotovoltaico

26 Generatori di energia termica Sistemi ad espansione diretta multisplit e VRF Funzionamento a pompa di calore Flessibili per diverse destinazioni uso Impatto ridotto circuiti distribuzione

27 Generatori di energia termica Microcogenerazione La micro-cogenerazione ad Alto Rendimento La Cogenerazione ad Alto Rendimento è la produzione contemporanea di energia elettrica e di calore attraverso un unico processo, in grado di fornire un risparmio di energia primaria rispetto alla produzione separata Per micro-car s intende la produzione combinata, realizzata in un impianto di cogenerazione di taglia inferiore a 50 kw elettrici, tipicamente per uso civile

28 Generatori di energia termica Pag. 6/15 Dati caratteristici dell utenza Fabbisogni termici ed elettrici Curve di carico termico ed elettrico Costi dei vettori energetici Dimensionamento ottimale del micro-car Dimensionamento ottimale dell accumulo Scelta delle logiche di funzionamento dell impianto Dimensionamento della soluzione impiantistica alternativa Stima delle prestazioni energetiche Verifica dei requisiti normativi Schemi funzionali delle configurazioni impiantistiche Conti economici di esercizio Analisi di sensitività sui bilanci economici, energetici ed ambientali Lettura critica dei risultati Considerazioni conclusive e sviluppi futuri Fonte: Saimon Conti

29 [kw] Metodo di analisi Andamento del carico termico ed elettrico [kw h] Fabbisogni termico ed elettrico attesi Fabb. termici Fabb.elettrici usi condominiali Profilo della potenza termica ed elettrica Fabbisogni energetici annui di progetto 1 richiesta nel giorno tipo di mezza-stagione 2 Q H,W,gn,out = kwh; Q E = kwh 3 [kw] Dimensionamento ottimale del micro-car Curva di durata della potenza termica Ore annue Dimensionamento ottimale 3 micro-cogeneratorida kw t ciascuno 4 Requisiti al DGR da rispettare PES Potenza elettrica : 1 kw e / alloggio Potenza elettrica totale: 30 kw e % Fab.Energia Primaria per acs: 50% % Fab.En.Primariaper acs + risc. : 35% PES (Primary Energy Saving) >0,18 Il rispetto del requisito sulla potenza elettrica è molto vincolante! 5 Scelta dell impianto micro-car Dati tecnici di un micro-car (Dachs 5.5) Potenza elettrica 5,5 [kw] Potenza termica 14,2 [kw] Rendimento elettrico 26% [%] Rendimento termico 74% [%] Rendimento energetico 100% [%] Costo IVA inclusa [ /h] Dati globali dell'impianto N di micro-car 6 N di micro-car per c.t. 2 Accumulo congruo per c.t [l] 1 =1 + =0,27,, Dimensionamento scelto 6 [kw h] Analisi energetica dell impianto di micro-car micro-car TERMI CO 95% Q H,W kwh 5% auto-consumo ELETTRI CO 85% Q E kwh 15% caldaia scambio sul posto Copertura del fabbisogno termico con i 6

30 Ventilazione meccanica Condotti aeraulici e accessori RECUPERATORE DI CALORE VENTILATORE DI IMMISSIONE ED ESTRAZIONE

31 Ventilazione meccanica Biblioteca di Imola - AULA MAGNA (arch. C.Morelli).

32 Ventilazione meccanica Museo della Città di Bologna Palazzo Pepoli

33 Ventilazione meccanica

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