Detective TERMO. Rapporto di diagnosi energetica. E-DETECTIVE Il caso dell energia scomparsa. Scuola media di Mendrisio Classi 4C e 4F

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1 E-DETECTIVE Il caso dell energia scomparsa Scuola media di Mendrisio Classi 4C e 4F Detective TERMO 2 Incontro Rapporto di diagnosi energetica Consulenti energetici Albedo Bettini Pamela Bianchi Ivan Curto Docente: Lorenza Jogna-Del Bosco No. studenti: 41 allievi

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3 Indice 1. GRUPPO TEMPERATURA Revisione annuale dell impianto di riscaldamento L impianto di riscaldamento La regolazione dell impianto Regolazione con sonda esterna Per risparmiare energia: le valvole termostatiche e i termostati La curva di riscaldamento I tempi di funzionamento del riscaldamento GRUPPO FACCIATE Isolamento termico dell involucro Ermeticità delle porte e delle finestre della scuola Macchie di umidità Indice energetico della scuola GRUPPO ACQUA Risparmiare acqua calda senza compromettere il comfort Riduttori di flusso per il risparmio di acqua a scuola ALLEGATI Misurazione delle temperature nei diversi locali della scuola Calcolo delle perdite energetiche dall involucro dell edificio e dell ottimizzazione dei costi Misurazione dei flussi di acqua /23

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5 1. GRUPPO TEMPERATURA 1.1 Revisione annuale dell impianto di riscaldamento Un controllo annuale del sistema di generazione di calore contribuisce a mantenere l impianto efficiente dal profilo energetico. Intervistando il custode, gli E-DETECTIVE hanno scoperto che l impianto di riscaldamento viene revisionato annualmente da un esperto. 1.2 L impianto di riscaldamento L impianto di riscaldamento di un edificio scolastico ha la funzione di fornire il calore necessario ad assicurare un buon comfort interno durante l inverno, quando la temperatura esterna cala. Di fatto, con il diminuire della temperatura esterna e con l aumentare delle dispersioni termiche dall involucro dell edificio, il fabbisogno termico dell edificio aumenta. L impianto di riscaldamento deve dunque essere dimensionato in modo tale da poter coprire le esigenze termiche dello stabile anche quando si verificano le temperature minime invernali del luogo. Tabella 1.1. riporta i dati relativi all impianto di riscaldamento che alimenta l edificio scolastico in oggetto. Tabella 1.1. Dati relativi all impianto di riscaldamento della scuola. Potenza dell impianto di riscaldamento Caldaia per l inverno kW Caldaia per l estate kW Vettore energetico per il riscaldamento gas Fabbisogno annuo di energia per il riscaldamento 701 MWh/a Superficie di riferimento energetico (A E ) m 2 5/23

6 Tuttavia, le condizioni climatiche estreme (temperature molto basse) si verificano per un periodo di tempo piuttosto breve durante la stagione di riscaldamento. Per la maggior parte del tempo, la temperatura esterna è maggiore della temperatura minima invernale e varia durante le stagioni e le giornate. Pertanto, se l impianto di riscaldamento fornisse sempre la stessa quantità di calore (come se fuori facesse sempre molto freddo), correremmo il rischio di un surriscaldamento dell edificio e di un notevole e inutile spreco di energia. Per questo motivo ogni impianto di riscaldamento è munito di un sistema di regolazione con la funzione di mantenere la temperatura interna di un edificio il più costante possibile, modulando la quantità di calore fornita in base alle condizioni climatiche esterne e interne. 1.3 La regolazione dell impianto La regolazione dell impianto di riscaldamento può essere effettuata in modi diversi, in relazione al tipo di impianto, al grado di precisione e di automatismo che si vuole raggiungere. La norma SIA 380/1 suddivide i sistemi di regolazione termica degli edifici in 3 principali categorie: Regolazione con sonda esterna Regolazione in un locale di riferimento (a zona) Regolazione per singolo ambiente La situazione ottimale si verifica quando l impianto è provvisto di una sonda esterna e di sensori per zona e locali. (vedi Tabella 1.2) Regolazione con sonda esterna Generalmente, gli edifici scolastici sono dotati di un impianto centralizzato provvisto di centralina di controllo con la quale vengono impostati i tempi di accensione dell impianto e la temperatura di mandata in base alla temperatura esterna rilevata da una sonda esterna. 6/23

7 Tabella 1.2: I principali sistemi di regolazione termica negli edifici secondo SIA 380/1 Sistema di regolazione Regolazione con sonda esterna Regolazione in un locale di riferimento (a zona) Regolazione per singolo ambiente Descrizione Dispositivi Benessere termico Mantiene la temperatura di mandata Sonda dell impianto a una soglia climatica programmata in funzione della temperatura esterna rilevata. E presente un termostato ambiente in Termostati un locale rappresentativo al centro della zona da riscaldare. Quando viene raggiunta la temperatura interna di comfort, riduce o interrompe il riscaldamento di tutti i locali circostanti. E presente un termostato ambiente o Valvole una valvola termostatica in ciascun termostatiche locale. Quando viene raggiunta la sui corpi temperatura interna di comfort, riduce scaldanti, o interrompe il riscaldamento del termostato nel singolo ambiente agendo sul sistema locale di emissione del calore (corpo scaldante, serpentine, ecc.) La sonda esterna viene ubicata sulla facciata nord dell edificio in modo tale da rilevare la temperatura nel punto più freddo e meno esposto dell edificio. Quando la temperatura esterna sale, quella di mandata si abbassa (e viceversa). Tuttavia, intervenendo esclusivamente sulla temperatura di mandata, questo sistema di regolazione è molto approssimativo. Di fatto non tiene conto delle variazioni di fabbisogno di calore che si possono creare nelle diverse zone e locali dell edificio a causa di: un impianto non ben progettato ed equilibrato (che genera una differenza di temperatura tra il primo e ultimo piano, tra aule ad angolo e aule interne, ecc.) ulteriori apporti termici come, per esempio, l irraggiamento solare e la presenza di persone o apparecchi nei locali svantaggi Più che di un sistema di termoregolazione, nel caso della sonda esterna si tratta piuttosto di un sistema di compensazione climatica. 7/23

8 1.3.2 Per risparmiare energia: le valvole termostatiche e i termostati Il tema del risparmio energetico e dell efficienza energetica sono di grande attualità. Utilizzare in modo efficiente l energia significa consumarla solo dove e quando serve, evitando così inutili sprechi. L impiego di dispositivi quali termostati (per zona o per locale) e valvole termostatiche nei locali in aggiunta alla sonda esterna permettono di fissare e regolare la temperatura interna di ogni zona e singolo locale secondo necessità. Ciò consente di sfruttare in maniera più efficiente il calore erogato dall impianto di riscaldamento, oltre a garantire una distribuzione più omogenea della temperatura di comfort in tutto l edificio. Il risparmio energetico derivante dal corretto utilizzo di valvole termostatiche o termostati può arrivare al 20%. Di fatto, la regolazione della temperature per locale (per esempio, tramite le valvole termostatiche) consente di: sfruttare meglio gli apporti gratuiti di energia dovuti, per esempio, all irraggiamento solare attraverso le finestre, alla presenza di persone e di apparecchi elettrici (riducendo la somministrazione di calore per mezzo dell impianto di riscaldamento) vantaggi evitare il surriscaldamento di alcuni locali eliminare lo spreco d energia nei locali non utilizzati (chiudendo la valvola) aumentare il comfort Intervistando il custode, gli E-DETECTIVE hanno scoperto che: L impianto di riscaldamento della scuola viene regolato tramite una sonda esterna posizionata a nord, nel punto più freddo dell edificio. Nella maggior parte dell edificio i radiatori non sono provvisti di valvole termostatiche. Misurando inoltre in più punti dell edificio scolastico la temperatura nei locali, gli E- DETECTIVE hanno costatato che: La temperatura misurata nei diversi locali (Allegato 4.1.) della scuola è spesso superiore a quella di riferimento (temperatura ottimale). Nella maggior parte dei locali, dunque, fa troppo caldo. Non bisogna dimenticare che un comportamento scorretto da parte degli utenti dell edificio ha un influsso negativo persino su un sistema di regolazione ottimale. 8/23

9 Provvedimenti GESTIONE & MANUTENZIONE: 1. Dotare l edificio di valvole termostatiche. L investimento necessario è recuperabile nel giro di pochi anni. Per un corretto uso della valvola, è bene installarla in luoghi dove l aria ha la possibilità di circolare liberamente intorno al dispositivo. Provvedimenti COMPORTAMENTO: 1. Assicurarsi che i corpi riscaldanti possano cedere il calore senza impedimenti (evitare tende, mobili o rivestimenti davanti ai corpi riscaldanti) 2. VENTILAZIONE CORRETTA: il ricambio dell aria all interno dei locali deve avvenire non con un unica lunga apertura delle finestre, bensì con 2-3 aperture al giorno della durata di 5 minuti che permettono il cambio d aria senza raffreddare eccessivamente gli ambienti. 3. Nei locali non utilizzati, chiudere la valvola del corpo riscaldante. Non regolare mai la temperatura del locale tramite la finestra! 9/23

10 1.3.3 La curva di riscaldamento La curva di riscaldamento definisce la temperatura di mandata che il generatore di calore deve garantire in funzione delle condizioni climatiche esterne (Fig. 1.1). Di principio, quando la temperatura esterna è molto bassa, bisogna garantire una maggiore temperatura di mandata in modo da fornire più calore all edificio. Al contrario, quando la temperatura esterna è più alta, la temperatura di mandata può essere più bassa, in quanto anche il fabbisogno di calore dell edificio diminuisce. Durante l utilizzo dell edificio è possibile regolare la curva di riscaldamento se negli ambienti interni si verificano temperature troppo basse o troppo alte. Fig. 1.1: Impostazione della curva di riscaldamento Fonte: La guida del riscaldamento per custodi (SvizzeraEnergia) Spesso negli edifici scolastici in cui vi è solo una regolazione tramite sonda esterna, senza ulteriori regolazioni per locali o per zone, viene aumentata la curva di riscaldamento, e quindi la temperatura di mandata, per cercare di garantire la temperatura di comfort in alcuni locali posti in posizioni più sfavorevoli di altri. Cosi facendo è possibile che altri locali vengano surriscaldati. Questo può provocare lo spreco di grandi quantità di energia. Ciò non si verifica se l impianto è correttamente dimensionato e, oltre alla regolazione 10/23

11 della curva di riscaldamento, è possibile effettuare anche una regolazione per zona e per locale. Tramite l impostazione corretta della curva di riscaldamento il consumo di combustibile può essere ridotto. Abbassando, per esempio, complessivamente di 1 C la temperatura dell aria ambiente dell edificio scolastico, possiamo ridurre il consumo di combustibile del 6%. Gli E-DETECTIVE hanno calcolato che riducendo di 1 C la temperatura dell aria ambiente sarebbe possibile risparmiare annualmente circa CHF. Provvedimenti GESTIONE & MANUTENZIONE: Intervenire sulla curva di riscaldamento e impostarla correttamente facendo affidamento a un professionista (installatore o custode): Impostare progressivamente la curva di riscaldamento, facendo piccole correzioni Fare molta attenzione alle finestre aperte in modo permanente ciò conduce a temperature dei locali troppo elevate e di conseguenza ad una regolazione sbagliata della curva di riscaldamento dopo ogni modifica osservare il comportamento della temperatura nell edificio, prima di apportare nuove correzioni riportare sempre la vecchia e la nuova impostazione nel raccoglitore dell impianto 11/23

12 1.3.4 I tempi di funzionamento del riscaldamento Durante la notte e durante il mancato uso (vacanze scolastiche, weekend, ecc.), la temperatura dell impianto di riscaldamento andrebbe ridotta di qualche grado. Tramite un accurata determinazione della riduzione notturna in funzione del tempo d utilizzazione dell edificio, è possibile ridurre il consumo di combustibile fino al 5%. Dall intervista effettuata dai ragazzi al custode, emerge che la temperatura dell impianto di riscaldamento viene ridotta durante la notte, i weekend e le vacanze scolastiche. 12/23

13 Provvedimenti GESTIONE & MANUTENZIONE: 1. Istallare un cronotermostato in modo da far funzionare il riscaldamento in maniera ridotta durante i fine settimana e durante i periodi di chiusura prolungata della scuola. 2. Nelle fasce orarie in cui il riscaldamento non viene utilizzato per periodi prolungati, programmare l ora d inizio e di fine della riduzione di temperatura, tenendo conto che l edificio ha una certa inerzia termica nel raffreddarsi e riscaldarsi. Quale regola generale vale: Uffici, scuole ecc. Funzionamento notturno/ridotto* - con radiatori Inizio: 1 ora prima della chiusura (sera) Fine: 1 1,5 ore prima dell apertura (mattino) - con riscaldamento a Inizio: 3 ore prima della chiusura (sera) pavimento Fine: 2 3 ore prima dell apertura (mattino) Fonte: SvizzeraEnergia *Dopo il cambiamento del tempo di funzionamento chiarire con gli utenti se, a causa delle riduzioni, si sono verificate delle situazioni di mancato comfort. Nel caso, allungare progressivamente il tempo di funzionamento. 13/23

14 2. GRUPPO FACCIATE 2.1 Isolamento termico dell involucro Le dispersioni termiche variano da stabile a stabile, poiché dipendono dalla tipologia costruttiva e dall epoca di realizzazione dell edificio. Le dispersioni termiche avvengono soprattutto attraverso il tetto, le finestre e le facciate. Per ridurre le dispersioni è possibile coibentare, per esempio, le facciate con pannelli/elementi isolanti esterni, i cosiddetti cappotti termici, oppure con elementi isolanti interni. Inoltre si può diminuire il rapporto di compattezza o aumentare lo spessore delle pareti. Agli infissi in metallo senza taglio termico sono da preferire infissi isolati di nuova generazione (PVC, legno, metallo ecc.). Ai doppi vetri sono da preferire i tripli vetri. Facendo un sopralluogo dell edificio scolastico, gli E-DETECTIVE hanno notato che l involucro dell edificio è costituito prevalentemente da: - struttura in cemento con tamponamenti in cotto senza isolamento; - finestre con doppi vetri e telai in alluminio, poco isolanti; - porte dell edificio con doppi vetri e telai in alluminio, poco isolanti; - tetto non isolato; 14/23

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16 2.2 Ermeticità delle porte e delle finestre della scuola Durante le giornate fredde l impianto di riscaldamento deve lavorare maggiormente per raggiungere e mantenere la temperatura desiderata. Ma il suo lavoro diventa eccessivo e vano se abbiamo finestre o porte malfunzionanti che permettono all aria calda di disperdersi attraverso le fessure. Di conseguenza, gli E-DETECTIVE si sono occupati di verificare l ermeticità delle porte e delle finestre della loro scuola. Esaminando l ermeticità delle porte e delle finestre per mezzo di candele e fogli di carta, gli E-DETECTIVE hanno costatato che le porte sono ermetiche, e che le finestre non hanno spifferi. Infatti i serramenti sono stati sostituiti due anni fa. Tuttavia si vuole segnalare che per quanto riguarda la zona palestra gli E-DETECTIVE hanno riscontrato una scarsa ermeticità dei serramenti. 16/23

17 2.3 Macchie di umidità Un insufficiente grado di isolamento termico porta ad un incremento delle perdite di calore e può provocare la diminuzione di temperatura della superficie interna dell edificio tale da causare la formazione di condensa superficiale e macchie di umidità. Tuttavia, questa non è l unica possibile causa per la formazione di macchie di umidità sulle pareti interne o esterne di un edificio. A causa della capillarità, l umidità può risalire anche dalle fondamenta e manifestarsi nella zona bassa delle murature (zoccolo) con macchie di umidità. Anche la rottura delle tubazioni d impianti idraulici può essere motivo di formazione di macchie di umidità. Non sono state rilevate macchie di umidità rilevanti sia sulle pareti interne che esterne dell edificio scolastico. 2.4 Indice energetico della scuola L indice energetico è una grandezza che permette di definire la qualità dell involucro di un edificio dal punto di vista energetico. Più precisamente, esso indica la quantità di energia di riscaldamento necessaria in un anno per metro quadrato di superficie riscaldata. Di conseguenza, quanto minore è l indice energetico di un edificio, tanto migliore è il suo isolamento termico. Secondo i calcoli eseguiti dagli E-DETECTIVE l indice energetico dell edificio scolastico è di 146 kwh/m 2 a. Questo valore è più del doppio di quello di riferimento (55 kwh/m 2 a). Mettendo a confronto l indice energetico calcolato per l edificio scolastico con il valore di riferimento, è possibile stabilire il potenziale di miglioramento che si potrebbe raggiungere, adottando diversi provvedimenti di risparmio energetico nello stabile. Il potenziale di miglioramento energetico dell edificio analizzato è grande e, da quanto calcolato dagli E-DETECTIVE, corrisponde a circa kwh/a. Tra i possibili provvedimenti di risparmio energetico realizzabili (sensibilizzazione degli utenti, regolazione e controllo dell impianto di riscaldamento ecc.), l isolamento dell involucro dell edificio rappresenta una misura molto efficace per diminuire complessivamente la dispersione termica dalle facciate. 17/23

18 Gli E-DETECTIVE hanno calcolato il potenziale di risparmio economico realizzabile ottimizzando il rendimento energetico dell edificio scolastico attraverso alcuni interventi di isolamento dell involucro dell edificio: 1. Isolamento del tetto: CHF 2. Sostituzione delle porte e finestre: CHF 3. Isolamento facciate (vetrate): CHF Il totale potenziale di risparmio energetico raggiungibile con questi interventi ammonta a CHF (vedi Allegato 4.2). Provvedimenti GESTIONE & MANUTENZIONE: Migliorare il grado di isolamento termico dell involucro dell edificio - fattore essenziale per ridurre la dispersione termica, ottenere notevoli risparmi energetici ed economici e aumentare il benessere all interno dello stabile: i. sostituire i serramenti (finestre e porte) esistenti con altri più performanti, secondo lo stato della tecnica attuale; ii. qualora non dovessero essere possibili alcuni interventi di miglioramento dell involucro termico, provvedere che il fabbisogno di calore sia coperto da energie rinnovabili. 18/23

19 3. GRUPPO ACQUA 3.1 Risparmiare acqua calda senza compromettere il comfort Il fabbisogno d energia annuo per la produzione di acqua calda sanitaria corrisponde mediamente al 20% dell energia prodotta per il riscaldamento dell edificio. Per ottenere un buon risparmio energetico per la produzione di acqua calda è dunque consigliabile agire nell ambito della riduzione degli sprechi di acqua a scuola. Nel contempo, considerando che l acqua potabile è una risorsa limitata ma fondamentale per la vita, imparare a rispettare e a risparmiare l acqua rappresenta anche un importante gesto di civiltà. Pertanto è utile valutare il flusso d acqua in uscita dai rubinetti e dalle docce della scuola. 19/23

20 Gli E-DETECTIVE hanno misurato il flusso d acqua dei rubinetti in alcune aule e nelle toilette, rilevando che da molti rubinetti esce un flusso maggiore rispetto ai valori di riferimento(cfr. Allegato 4.3), mentre da alcuni rubinetti esce un flusso molto sotto al valori di riferimento, con un valore medio di 16 litri/minuto. Gli E-DETECTIVE hanno misurato il flusso d acqua delle docce negli spogliatoi della palestra, costatando che il flusso d acqua erogato (14 litri/minuto) è superiore a quello di riferimento (8 litri/minuto, cfr. Allegato 4.3). 3.2 Riduttori di flusso per il risparmio di acqua a scuola Se il flusso d acqua misurato in uscita dai rubinetti e dalle docce è maggiore di quello ideale, allora l installazione di prodotti sanitari per il risparmio di acqua è redditizia. Applicando riduttori di flusso è possibile ridurre della metà il consumo di acqua in uscita dai rubinetti. Il potenziale di ottimizzazione del consumo d acqua è quindi molto grande! 20/23

21 Provvedimenti GESTIONE & MANUTENZIONE: 1. Montare riduttori di flusso, temporizzatori o rubinetti a basso consumo d acqua (i riduttori di flusso costano poco e sono molto redditizi). 2. Si consiglia di procurarsi rubinetti e/o doccioni provvisti del marchio Energy o di Classe A (etichettaenergia). Questi ultimi contrassegnano apparecchi a basso consumo. Fare attenzione nella scelta di doccioni, rubinetti o riduttori di flusso che questi abbiano la portata necessaria a seconda del loro utilizzo. 3. Munire gli scarichi dei WC di doppio tasto 4. Dotarsi di un impianto per lo stoccaggio e riutilizzo dell acqua piovana per lo scarico del WC, per l irrigazione esterna (aiole, giardino) e per la pulizia (contrassegnando: Acqua non potabile ) Provvedimenti COMPORTAMENTO: 1. Chiudere l acqua quando ci si insapona o ci si lava i denti. 21/23

22 4. ALLEGATI 4.1 Misurazione delle temperature nei diversi locali della scuola Locali Temperatura ottimale ( C) Temperatura misurata ( C) Giudizio finale Aula 20/ Sala docenti 20/21 25 Zona entrata Corridoio 1 piano Corridoio 2 piano Vano scale Toilette Laboratorio di scienze Spogliatoio Docce Palestra Calcolo delle perdite energetiche dall involucro dell edificio e dell ottimizzazione dei costi Superficie di riferimento energetico A E Fabbisogno energetico annuo Indice energetico Indice energetico ideale Potenziale di miglioramento 4'778 m 2 - gas: m 3 x 10 kwh/ m 3 = 701'000 kwh/a - consumo totale: kwh/a kwh/a x 1.0* = 146 kwh/m 2 a m 2 55 kwh/m 2 a ( kwh/m 2 a) x m 2 = kwh/a 1.0 * fattore di ponderazione per il gas 22/23

23 Elementi costruttivi Potenziale ottimizzazione Potenziale risparmio Tetto (17%) kwh/a x 0,17 = kwh/a kwh/a x 0.07* CHF/kWh = CHF Porte e finestre (13%) kwh/a x 0,13 = kwh/a kwh/a x 0.07 CHF/kWh = CHF Facciate (25%) kwh/a x 0,25 = kwh/a kwh/a x 0.07 CHF/kWh = CHF TOTALE = kwh/a = CHF * costo medio del combustibile impiegato per riscaldare la scuola: 0.07 CHF/KWh 4.3. Misurazione dei flussi di acqua Tipo di erogatore Flusso ideale (litri/min.) Rubinetti aule 6 6 Flusso misurato (litri/min.) Differenza (litri/min.) Rubinetto toilette Docce spogliatoi Flusso medio rubinetti: 16 litri/minuto Flusso medio docce: 14 litri/minuto 23/23

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