UNA GESTIONE ENERGETICA SOSTENIBILE PER L EDILIZIA SCOLASTICA

Transcript

1 Mostra-Convegno Edilizia Scolastica Compatibile Torino 10 ottobre 2007 UNA GESTIONE ENERGETICA SOSTENIBILE PER L EDILIZIA SCOLASTICA Marco Filippi Dipartimento di Energetica, Politecnico di Torino marco.filippi@polito.it

2 I consumi energetici di una scuola oggi Energia termica (erogata) per riscaldamento kwh/m 2 y Energia elettrica per illuminazione kwhe/m 2 y equivalenti ad un consumo di energia primaria pari a kwh/m 2 y

3 Frequenza Le scuole della Provincia di Torino DISTRIBUZIONE IN FREQUENZA DEL CONSUMO SPECIFICO 60 Valore medio Frequenza % cumulativa 100% 50 90% 80% 40 70% 60% Altro Consumo specifico di Riscaldamento [kwh/m3] 50% 40% 30% 20% 10% 0%

4 Le emissioni di CO2 di una scuola oggi Riscaldamento kg/m 2 y se viene impiegato gas naturale come combustibile kg/m 2 y se viene impiegato gasolio come combustibile Illuminazione 9 14 kg/m 2 y

5 I costi energetici di una scuola oggi Riscaldamento 7 10 /m2y Illuminazione 2,5 4,5 /m2y

6 Le scuole della Provincia di Torino 120 Prezzi Energia Termica [Euro //Mwh] / / / / / /05 gasolio metano ecoden pesato gasolio metano ecoden pesato 2004/05 79,33 59,46 50,76 60, /06 102,76 62,06 66,15 64, /07 102,37 68,82 64,9 70,36

7 Obiettivi di una politica di gestione energetica sostenibile nelle scuole miglioramento della qualità degli ambienti interni contenimento della domanda di energia uso razionale dell energia riduzione delle emissioni corretta gestione dei servizi energetici

8 Illuminazione_interventi per una gestione energetica sostenibile Nel settore della illuminazione gli interventi che oggi si ritengono prioritari e con un rapporto costo/benefici accettabile riguardano: le azioni di sensibilizzazione dell utenza (docenti, studenti, personale) la riqualificazione dei sistemi di illuminazione artificiale esistenti, in termini di disposizione e tipologia dei corpi illuminanti, tipologia delle sorgenti luminose, tipologia degli ausiliari di funzionamento

9 la modifica delle logiche di accensione e l installazione di sistemi per l integrazione luce naturale-luce artificiale lo sfruttamento dell energia solare per la produzione di energia elettrica (pannelli solari fotovoltaici) l impiego di energia elettrica in rete prodotta da fonti rinnovabili la revisione della contrattualistica inerente la manutenzione degli impianti di illuminazione artificiale

10 INTERVENTO SPERIMENTALE PRESSO LA SCUOLA EUROPEA SPINELLI DI TORINO IMPIANTO DI ILLUMINAZIONE Plafoniere a soffitto Lampade fluorescenti lineari Reattori elettronici E med = 500 lux MODALITA DI CONTROLLO AULA A: Manuale on/off AULA B On-off automatico (sensore presenza) Dimmerazione in base alla presenza di luce diurna (fotosensore) Le due aule sono caratterizzate dalla stessa esposizione, utenza e modalità di utilizzo AULA A AULA B

11 [kwh] CONSUMI ENERGETICI RILEVATI 70 CONSUMI MENSILI AULA A AULA B LENI: AULA A = 8 kwh/m 2 y AULA B = 5,5 kwh/m 2 y - 31%

12 Nel settore del riscaldamento gli interventi che oggi si ritengono prioritari e con un rapporto costo/benefici accettabile riguardano: Riscaldamento_Interventi per una gestione energetica sostenibile le azioni di sensibilizzazione dell utenza (docenti, studenti, personale) la riqualificazione energetica degli involucri edilizi la sostituzione degli impianti di produzione del calore esistenti con altri caratterizzati da maggiore efficienza energetica e minore impatto ambientale

13 l introduzione di sistemi di gestione dell energia basati sul controllo a zone e sulla consapevolezza dei consumi lo sfruttamento delle biomasse e dell energia solare (pannelli solari termici) per la produzione di energia termica l impiego di pompe di calore e di microcogeneratori la revisione della contrattualistica inerente i servizi energetici

14 Riferimenti Il D.Lgs. 192/05 e successive modificazioni (in attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell edilizia) richiede che a decorrere dal 1 luglio 2007 tutti i contratti, nuovi o rinnovati, relativi alla gestione degli impianti termici degli edifici pubblici debbono prevedere la predisposizione dell attestato di certificazione energetica dell edificio entro i primi sei mesi di vigenza contrattuale

15 L attestato di certificazione energetica dell edificio contiene i dati relativi alla prestazione energetica propria dell edificio, a confronto con i valori vigenti a norma di legge o di riferimento, e i suggerimenti in merito agli interventi più significativi ed economicamente convenienti per il miglioramento della prestazione. Negli edifici di proprietà pubblica con metratura superiore a 1000 m 2 l attestato deve essere affisso nell edificio in luogo facilmente visibile al pubblico

16 Il programma nazionale per la promozione dell energia solare Il sole a scuola (Ministero dell Ambiente) associa al cofinanziamento per la realizzazione di impianti fotovoltaici sugli edifici scolastici l avvio di una attività didattica volta alla realizzazione di analisi energetiche e di interventi di razionalizzazione e di risparmio energetico nei suddetti edifici, tramite il coinvolgimento degli studenti

17 IL CONTRATTO QUINQUENNALE PER IL SERVIZIO ENERGIA NEGLI EDIFICI DI PROPRIETA E COMPETENZA DELLA PROVINCIA DI TORINO referenti: ing. Roberto Bertora, dirigente Servizio Provveditorato p.i. Moreno Zanini, energy manager

18 Caratteristiche dell appalto Importo dell appalto: circa 40 M Durata dell appalto: 5 anni Contenuti dell appalto: Esercizio e manutenzione degli impianti termici Interventi di manutenzione riparativa Interventi di ottimizzazione energetica Interventi di riqualificazione energetica 2 1c 3 1b 4 1a

19 Configurazione degli impianti A valle di ciascun impianto di produzione dell energia termica è installato un contatore di calore: con caratteristiche tecniche specificate dotato di certificato di omologazione e di taratura con obbligo di manutenzione programmata con obbligo di verifica di taratura a campione

20 Esercizio e manutenzione degli impianti Esercizio degli impianti al fine di mantenere condizioni di comfort termico nei diversi ambienti degli edifici e negli orari giornalieri stabiliti Controllo oggettivo delle condizioni di comfort termico mediante verifica sistematica delle temperature (in 3 locali, ogni 15 minuti per 15 giorni, a rotazione per tutta la stagione di riscaldamento) Controllo annuale del soddisfacimento dell utenza mediante la somministrazione di questionari

21 Controllo dell efficienza degli apparecchi di combustione mediante periodica misurazione del loro rendimento Installazione di un sistema di gestione e monitoraggio a distanza degli impianti di produzione del calore e di telelettura dei contatori di calore Aggiornamento dei rapporti di diagnosi (qualificazione) energetica degli edifici Manutenzione ordinaria, programmata e straordinaria degli impianti Compilazione di un registro di conduzione su supporto elettronico

22 Controllo dei livelli prestazionali Obiettivo Livello prestazionale Modalità di controllo Comfort termico Minimizzazione consumi energetici Minimizzazione inquinamento ambientale Conservazione valore patrimoniale Temperatura dell aria Soddisfacimento utenza Tempi di ripristino funzionalità impianti Rendimento termico impianto di produzione del calore Rendimenti di combustione Numero di guasti o interruzioni Monitoraggio continuo Questionari annuali all utenza Annotazione sul registro di conduzione Misura mensile energia termica e primaria, ore di funzionamento, gradi-giorno Misura mensile dei rendimenti di combustione Annotazione sul registro di conduzione

23 Interventi di ottimizzazione energetica Realizzazione di alcuni interventi straordinari sul sistema di produzione del calore, già individuati dall Amministrazione : sostituzione caldaie e bruciatori sostituzione apparati di termoregolazione adeguamento dei quadri elettrici

24 Interventi di riqualificazione energetica Realizzazione di interventi straordinari sul sistema edificioimpianto, individuati e proposti dall appaltatore, con la finalità di ridurre il fabbisogno di energia termica a valle del contatore: equilibratura dei circuiti di distribuzione installazione di valvole termostatiche sostituzione di corpi scaldanti installazione di sistemi di regolazione locali isolamento termico di parti d involucro edilizio miglioramento della tenuta all aria dei serramenti

25 Determinazione del corrispettivo Per ciascun edificio il corrispettivo è basato sull energia termica contabilizzata a valle dei generatori ed è previsto un controllo dei valori medi del rendimento medio mensile di produzione dell energia termica (0,60< <0,90) Per ogni edificio si fa riferimento a un consumo specifico convenzionale (QP s,c ), espresso in kj/(m³ C d) Partendo dai valori di QP s,c, viene stimato un consumo energetico convenzionale corretto (QP c* ), che tiene conto dei gradi-giorno reali (DD) e dell effettivo periodo di funzionamento (d): QP c* QPs, c V DD DD c d d c

26 Nel primo biennio il corrispettivo di ciascun edificio si calcola confrontando l energia termica contabilizzata e il consumo energetico stimato (QP c* ) nel caso di consumo reale superiore, il corrispettivo fa riferimento al valore stimato (penalità) nel caso di consumo reale inferiore, il beneficio viene suddiviso a metà tra l Appaltatore e l Amministrazione (premio) Nel successivo triennio si applica il meccanismo premio/penalità di cui sopra al corrispettivo corrispondente a tutto il patrimonio; il consumo energetico convenzionale viene però progressivamente ridotto (per tenere conto degli interventi di riqualificazione energetica eseguiti) del 4% dal terzo anno e dell 8% dal quarto anno

27 Attività del Politecnico di Torino 1. Analisi ed elaborazione dei dati storici relativi ai consumi energetici dei singoli sistemi edificio-impianto 2. Determinazione, per ciascun edificio-impianto, dei valori di consumo energetico specifico, considerando le variabili connesse al clima le modalità d uso le caratteristiche proprie del sistema edificio impianto 3. Elaborazione di una procedura per la raccolta e l archiviazione dei dati relativi ai consumi energetici per riscaldamento ambientale 4. Verifica della procedura elaborata e dei valori di consumo energetico specifico attraverso il confronto con i consumi contabilizzati nella stagione successiva

28 Edifici analizzati 127 edifici riscaldati a metano 102 edifici scolastici 2 palestre 7 edifici per uffici 16 residenze per i custodi delle scuole 20 edifici scolastici riscaldati a gasolio 2 edifici scolastici riscaldati con oli combustibili a basso tenore di zolfo

29 Dati raccolti Dati amministrativi (nome istituto, indirizzo) Volume lordo riscaldato Tipo di combustibile Per una durata di tre stagioni consecutive di riscaldamento: Gradi giorno reali (su base annuale/mensile) Consumi annuali di combustibile (energia primaria) Energia contabilizzata annualmente (energia prodotta) Durata dei periodi di riscaldamento (ore in cui sono richieste le condizioni di comfort)

30 Frequenza Frequenza cumulata Analisi dei dati di consumo DISTRIBUZIONE IN FREQUENZA DEL VOLUME LORDO RISCALDATO % 30 80% 20 Circa il 50% degli edifici ha un volume riscaldato inferiore a m³ 60% 40% 10 20% Oltre 0% V [10 3 m 3 ]

31 Elaborazione dei consumi mensili RELAZIONE TRA CONSUMO DI ENERGIA PRIMARIA MENSILE SPECIFICO E GRADI GIORNO MENSILI Edifici riscaldati a metano in Torino CEm,s [m 3 CH4/m 3 ] La leggera dispersione dei punti attorno alla linea di regressione evidenzia l influenza di fattori aleatori CE m,s = 0,0014 GG m R 2 = 0, GG m [ C d]

32 Relazione tra consumo e volume RELAZIONE TRA CONSUMO DI ENERGIA PRIMARIA E VOLUME LORDO RISCALDATO Edifici riscaldati a metano - Stagione CE [10 3 m 3 CH4] CE = 3.17 V R 2 = V [10 3 m 3 ]

33 Definizione del consumo specifico Per ogni edificio: convenzionale Analisi dei dati di energia termica contabilizzata verifica di congruità del periodo di contabilizzazione verifica di congruità ed eventuale correzione del rendimento medio stagionale di produzione Calcolo del consumo energetico specifico convenzionale: QP s,c QP V DDc DD d d c QP s DDc DD d d c

34 Energia termica utile specifica misurata [kwh/m 3 ] Confronto tra consumi previsti e consumi reali RELAZIONE TRA ENERGIA MISURATA E CONVENZIONALE CORRETTA Edifici scolastici (117) Energia termica utile specifica convenzionale corretta [kwh/m 3 ]

35 Dalla relazione annuale sull andamento del Servizio Energia 13% degli impianti presentano consumi reali sostanzialmente allineati su quelli convenzionali 43% degli impianti presentano consumi reali inferiori a quelli convenzionali 23% degli impianti presentano consumi reali superiori a quelli convenzionali (quindi scatta il meccanismo di penalità, riconoscendo all Appaltatore solo i consumi massimi convenzionali) 21% degli impianti sono stati esclusi dal sistema premio/penalità perché si sono riscontrate anomalie sulle apparecchiature di contabilizzazione o sono risultate prive del certificato di taratura rilasciato da un centro accreditato S.I.T.

36 ISTITUTO ROSA DI BUSSOLENO COD 5 confronto reale - convenzionale co ns um i en erg eti ci convenzionali reali OTTOBRE NOVEMBRE DICEMBRE GENNAIO FEBBRAIO MARZO APRILE fattori stagionali

37 ISTITUTO CATTANEO TORINO COD 53 confronto reale - convenzionale co ns um i en erg eti ci convenzionali reale OTTOBRE NOVEMBRE DICEMBRE GENNAIO FEBBRAIO MARZO APRILE fattori stagionali

38 140 0 ISTITUTO GRASSI DI TORINO COD confronto 154 reale - convenzionale co ns um i en erg eti ci convenzion ali real i OTTOB RE NOVEMB RE DICEMB RE GENNA fattori IO stagionali FEBBRA IO MARZ O APRIL E

39 ISTITUTO CAVOUR DI TORINO COD ,00% 90,00% Fre que nza ,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% Altro Performance index 81,2 0,00%