IL SISTEMI IMPIANTISTICI A ELEVATA EFFICIENZA: Tecnologie delle applicazioni Giancarlo Chiesa Mario Maistrello

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1 IL SISTEMI IMPIANTISTICI A ELEVATA EFFICIENZA: Tecnologie delle applicazioni Giancarlo Chiesa

2 Esempi di applicazione: scambiatore nelle fondazioni Figura 1 - Planimetria generale di progetto 2

3 Esempi di applicazione Coordinate geografiche del sito Località Altitudine Latitudine Longitudine Rodano (MI) 112 m.s.l Nord 9 21 Est Temperatura del terreno 12,5 C Soggiacenza falda 3,2 m Temperatura acqua di falda 12 C : Superficie Volume Lordo Superficie Rapporto S/V calpestabile disperdente Edificio I 1608 m m m 2 0,72 1/m Edificio II 991 m² 4124 m m 2 0,78 1/m Edificio III 2701 m² m m² 0,53 1/m Totale 5300 m m m² 3

4 4

5 5

6 Producibilità mensile impianto fotovoltaico 6

7 Dati di funzionamento 7

8 Scambiatore sotto fondazione 8

9 Scambiatore sotto fondazione 9

10 Scambiatore sotto fondazione 10

11 Scambiatore sotto fondazione 11

12 Scambiatore sotto fondazione 12

13 Riqualificazione edificio esistente superficie h Volumetrie m3 Piano m2 7 m 4630,08 Piano m2 5,8m 3368, ,72 volume totale lordo Condizioni al contorno Trasmittanza media superfici trasparenti = 2 W/m 2 K Trasmittanza media superfici opache = 0.3 W/m 2 K Trasmittanza media superfici opache non confinanti con l esterno = 0.3 W/m 2 K Volumi di rinnovo medi sulla volumetria lorda = 1 vol/h ( pari a 8000 m3/h, sufficienti a garantire adeguato rinnovo per = 200 persone) Efficienza sistema di recupero calore da aria espulsa di rinnovo > 50% Potenza complessiva richiesta 180kW estivi 160 kw invernali 13

14 Analisi comparata Ipotesi invarianti Costo nm3 di metano = 0.85 Costo energia elettrica = 0.2 /kwh Potere calorifico metano = 9.6 kwh /Nm3 Fabbisogno estivo edificio ( STIMA ) = 400 MWh t Fabbisogno invernale edifico ( STIMA) = 350 MWh t Caso A Costo caldaia 200 kw = circa Costo frigorifero 250 kw per raffreddamento estivo = circa Efficienza caldaia rispetto PCI = 100 % EER estivo gruppo frigorifero = 2.7 Costo presunto di esercizio invernale = Costo presunto di esercizio estivo = Costo totale = Caso B Costo pompa di calore aria 250 kw per raffreddamento estivo e clima invernale = circa EER estivo = 2.7 COP invernale = 3 Costo presunto di esercizio invernale = Costo presunto di esercizio estivo = Costo totale = Caso C Costo pompa di calore geotermica comprese 40 sonde da 100 m = circa EER estivo = 6 COP invernale = 4.5 Costo presunto di esercizio invernale = Costo presunto di esercizio estivo = Costo annuale totale= 29000

15 Risultati economici sul lungo peridodo 15 Caso A Caso B Caso C Investimento iniziale Costo di esercizio annuale Costo in 10 anni Costo in 20 anni (durata macchine)

16 Il caso Magnolia 16 Magnolia è una locale presso Idroscalo, Milano In esercizio da ottobre 2013 Superficie servita circa 1200 m2 Elevato affollamento nel periodo invernale Potenza complessiva 100 kw In fase di sperimentazione e definizione parametri per sistema di regolazione La soluzione prescelta ha consentito di riqualificare l edificio intervenire sulla coibentazione e posizionando l edificio in classe C nonostante i muri perimetrali in CA con valori di trasmittanza molto elevati

17 Scambio con acqua superficiale ( indiretto) 17

18 Scambiatori 18

19 Disposizione sonde 19

20 Impianto da 20 Kw Geotermia Idrotermico Aria Misto caldaia condensazione costo investimento ( ) Prezzo energia elettrica 0,15 0,15 0,15 0,15 0,6 ( /Nm3) Fabbisogno energetico kwh(t) COP medio stagionale 4 4, ,98 efficienza consumo pompaggi / ventilatori Consumo energia elettrica , Costo annulae ,5 3976,531 Ritorno semplice 15, , , , N/A

21 Impianto da 100 Kw Geotermia Hydrotermico Aria Misto caldaia condensazione costo investimento ( ) Prezzo energia elettrica 0,15 0,15 0,15 0,15 0,6 ( /Nm3) Fabbisogno energetico kwh(t) COP medio stagionale 4 4, ,98 efficienza consumo pompaggi / ventilatori Consumo energia elettrica , Costo annulae , ,65 Ritorno semplice 22, , , ,06743 N/A

22 Impianto da 800 Kw Geotermia Hydrotermico Aria JRM caldaia condensazione costo investimento ( ) Prezzo energia elettrica 0,15 0,15 0,15 0,15 0,6 ( /Nm3) Fabbisogno energetico kwh(t) COP medio stagionale 4 4, ,98 efficienza consumo pompaggi / ventilatori Consumo energia elettrica , , ,25 Costo annulae , , Ritorno semplice 19, , , , N/A

23 Impianto presistente area (MI) Caso base: caldaia tradizionale con aggiunto sistema geotermico a pompa di calore Caldaia preesistente con impianto funzionante a 70 C a radiatori Integrazione con pompa di calore a 50 C Fabbisogno termico a -5 C garantito dalla caldaia In un impianto a radiatori, alimentato a 55 C, la prestazione garantita, secondo Equazione caratteristica dal modello Φ = K m ΔT n (riferimento EN 442). Pertanto in un impianto a radiatori in alluminio, la potenza dell impianto è circa il 62% di quanto ottenibile a 70 C. Significa garantire la prestazione equivalente sino ad una T esterna di 4,5 C con un T interna di 20 C Su base annuale, la situazione climatica di milano è la seguente

24 Esistente Da questi dati ricavati per Milano, si verifica come la T media mensile non scende mai sotto i 4,5C e nell arco dell anno con l eccezione del mese di gennaio e di dicembre In questi due casi, la calia deve fornire la differenza tra il valore medio mensile rilevato e la max potenza erogabile dalla pompa di calore, pari a circa il 90 % del fabbisogno energetico complessivo ( 2 C su 17,5 C a gennaio e 1 C su 16,5 a dicembre) considerando che sino a Dt di 15 C la pompa di calore può asservire al compito. CAUTELATIVAMENTE SI ASSUME PARI AL 90% il grado di copertura complessivo con una pompa di calore geotermica o idrotermica abbinata ad una sistema tradizionale esistente.

25 Continua a lato un esempio di quanto sopra esposto I parametri utilizzati sono Potenza caldaia potenza PdC 100 kw 62 kw Costo energia elettrica 0,15 /kwh Costo metano 0,6 /Nm3 Cop medio pompa di calore 4,5 Gradi gionro 2404 Fabbisogno annuale normalizzato kwh Da PDC kwh da caldaia kwh Costo 8369,4 costo con caldaia Risparmio annuo 6060,6 Investimento presunto per PDC 60Kw RSI 7,4 anni

26 Soluzione Quindi per ottenere delle buone prestazioni ed un ottimo ritorno dell investimento a volte conviene ricorre a soluzioni non convenzionali Il punto di partenza è sempre un dimensionamento ottimale dei fabbisogni e delle potenze in gioco Il dimensionamento di un sistema geotermico DEVE considerare anche il fabbisogno per il del dissipatore

27 Impianti elioassistiti 27 E in fase di sperimentazione ed acquisizione dati in provincia Milano Unità bifamiliare per complessivi 500 m2 Pompa di calore geotermica da 17 kw per riscaldamento, raffrescamento ed ACS Collettori solari per complessivi 8 m2

28 Scambiatore in box esistenti 28

29 Scambiatore in box esistenti 29

30 Scambiatore in box esistenti 30

31 Grazie per l attenzione!