DIAGNOSI E CERTIFICAZIONE ENERGETICA DI N. 15 AEROPORTI NAZIONALI COLLOCATI NELLE REGIONI INDIVIDUATE NELL OBIETTIVO CONVERGENZA.

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1 DIAGNOSI E CERTIFICAZIONE ENERGETICA DI N. 15 AEROPORTI NAZIONALI COLLOCATI NELLE REGIONI INDIVIDUATE NELL OBIETTIVO CONVERGENZA R-IES s SOFTWARE IES RELAZIONE DI CALCOLO IN REGIME DINAMICO CON ALLEGATO OUTPUT PROGRAMMA Edificio: Uffici (ex Partenze) Aeroporto: Palermo

2 INDICE 1. PREMESSA MODELLO GEOMETRICO ZONE TERMICHE E MODELLO ENERGETICO RISULTATI DELLA SIMULAZIONE INDICATORI ENERGETICI E RAFFRONTO CON I CONSUMI REALI Data:18/07/2014 Pagina 2 di 18

3 1. Premessa Nel presente documento viene illustrato il lavoro di simulazione energetica in regime dinamico dell edificio adibito a uffici (ex partenze) dell aeroporto di Palermo. In questo paragrafo sono illustrati brevemente il software e la procedura di simulazione energetica. Nei paragrafi 2 e 3 è descritto il modello energetico realizzato mentre nei paragrafi 4 e 5 sono riportati i risultati della simulazione. La simulazione energetica è svolta con il software IES VE, un ambiente di simulazione entro il quale vengono utilizzati diversi moduli per la modellazione di specifiche caratteristiche dell edificio (geometria e ombreggiamenti, involucro, impianti, ventilazione, rinnovabili, ecc.). Ciascun modulo permette di lavorare separatamente su un aspetto del modello energetico dell edificio, mentre la simulazione finale raccoglie e considera simultaneamente tutte le informazioni inserite. A partire dalla geometria, dai dati climatici della località e dalle caratteristiche di utilizzo e di involucro vengono calcolati i carichi termici utili, zona per zona, necessari a mantenere il setpoint di temperatura impostato. I carichi termici vengono quindi assegnati agli impianti i quali a loro volta, a seconda delle loro caratteristiche, producono in output un fabbisogno di combustibile (energia elettrica, metano, gasolio o altro). Tale fabbisogno, sommato ai consumi elettrici per illuminazione e altri macchinari, produce infine il consumo energetico globale dell edificio. Questa procedura di calcolo, illustrata qui in sintesi, è ripetuta dal software per ciascuno timestep suborario (tipicamente 10 minuti) nell intero arco dell anno, così da produrre come risultato finale un bilancio energetico annuale dettagliato. Le principali fasi del processo di modellazione con IES VE sono le seguenti (le figure si riferiscono a un edificio di esempio): 1.1. costruzione del modello geometrico e delle zone termiche Data:18/07/2014 Pagina 3 di 18

4 Figura 1: modello geometrico in SketchUp e suddivisione dello stesso in zone termiche 1.2. localizzazione e orientamento del sito e attribuzione di un file climatico Figura 2: individuazione del sito Data:18/07/2014 Pagina 4 di 18

5 1.3. modellazione delle diverse superfici di involucro e attribuzione delle stesse al modello geometrico Figura 3: ricostruzione della stratigrafia di una parete verticale e attribuzione al modello geometrico Data:18/07/2014 Pagina 5 di 18

6 1.4. modellazione dei profili di utilizzo per quanto riguarda affollamento, impianti, luci e altri macchinari per ciascuna zona individuata Figura 4: creazione di un profilo di utilizzo giornaliero 1.5. attribuzione dei diversi elementi di guadagno termico endogeno a ciascuna zona secondo i profili impostati Figura 5: attribuzione dei guadagni termici endogeni ad una zona Data:18/07/2014 Pagina 6 di 18

7 1.6. attribuzione a ciascuna zona di una tipologia impiantistica definita separamente mediante i valori rilevati di rendimento/eer e di potenza degli ausiliari elettrici (pompe, ventilatori) Data:18/07/2014 Pagina 7 di 18

8 Figura 6: definizione delle caratteristiche impiantistiche e attribuzione di un sistema impiantistico ad una zona 1.7. Simulazione energetica annuale e visualizzazione dei risultati Data:18/07/2014 Pagina 8 di 18

9 Figura 7: processo di simulazione annuale e visualizzazione dei risultati Data:18/07/2014 Pagina 9 di 18

10 2. Modello geometrico A partire dalla seguente documentazione disponibile: tavole di progetto e rilievo documentazione fotografica è stata ricostruita la geometria dell edificio utilizzando il software SketchUp e il plug-in di IES-VE. Figura 8: vista dell edificio e corriispondente modello in Sketch-Up Data:18/07/2014 Pagina 10 di 18

11 3. Zone termiche e modello energetico Il modello geometrico creato in SketchUp è stato quindi importato in IES-VE e sono state determinate le zone termiche, in accordo con quanto rilevato durante il sopralluogo di dettaglio di Fase 2. Per questo edificio le zone termiche presenti e definite nel modello energetico sono le seguenti: Uffici GESAP; Uffici GESAP Varco nord; Ufficio GESAP nord; Medico competente; Uffici Alitalia; Locali AER Sicilia; Locali GH; Locali Pae Mas; Uffici Ucs; Locali Mistral; Spogliatoio UCS; Uffici GESAP Air side. Figura 9: Modello dell edificio con suddivisione in zone termiche in IES-VE Data:18/07/2014 Pagina 11 di 18

12 Le caratteristiche di involucro dell edificio, le tipologie impiantistiche e i profili di affollamento e di utilizzo delle apparecchiature sono state inserite nel modello energetico secondo quanto desumibile dalla documentazione raccolta e dalle informazioni acquisite attraverso i sopralluoghi, i saggi e termoflussimetrie eseguite.. In particolare, i dati di input sono stati desunti dai seguenti documenti allegati alla consegna di Fase 2: - M-012 audit degli involucri opachi - M-013 audit degli involucri trasparenti - M-014 audit delle coperture - M-015 audit dei basamenti - M-016 audit degli impianti meccanici - M-017 audit dei generatori di calore - M-018 audit delle pompe di calore - M-019 audit degli scambiatori di calore - M-020 audit impianto produzione acqua calda sanitaria (acs) - M-021 audit degli impianti meccanici per zone termiche - M-022 audit delle macchine frigorifere - M-023 audit unità di trattamento aria (uta) - M-024 audit impianto solare termico - M-025 rilievi strumentali impianto termico - M-026 audit impianto elettrico (utenze) - M-027 audit impianto elettrico (illuminazione) - M-028 audit impianto elettrico (apparecchi) - M-029 audit impianto elettrico (motori) - M-030 audit impianto solare fotovoltaico - M-031 audit impianto di cogenerazione - S002_ARC Planimetrie zone termiche - ARC Planimetrie misurazioni specialistiche - ARC Rilievo del fabbricato - IMP_MEC Modello Termico. Data:18/07/2014 Pagina 12 di 18

13 4. Risultati della simulazione La simulazione energetica in regime dinamico permette di ottenere una suddivisione dei consumi energetici nelle seguenti voci di consumo: - fabbisogni e consumi termici e frigoriferi - consumi elettrici per ausiliari degli impianti di climatizzazione - consumi elettrici per illuminazione - consumi elettrici per apparecchiature e macchinari Nei grafici seguenti sono riportati i risultati suddivisi per voce, secondo il loro andamento mensile. Figura 10: Fabbisogni termici e frigoriferi mensili Dalla figura 10 si può notare come i fabbisogni di climatizzazione dell edificio siano prevalentemente invernali. Data:18/07/2014 Pagina 13 di 18

14 Figura 11: Consumi energetici mensili per climatizzazione L andamento dei consumi elettrici di climatizzazione segue il profilo riscontrato per i fabbisogni termofrigoriferi. Il rapporto tra consumi elettrici e fabbisogno termico è dato dal rendimento o coefficiente di performance degl impianti, che nel caso in oggetto è di circa 2.4 (pompa di calore) e 3.7 (split) per la climatizzazione invernale e di circa 2.3 (pompa di calore) e 3.2 (split) per la climatizzazione estiva. Data:18/07/2014 Pagina 14 di 18

15 Figura 12: Consumi elettrici mensili per illuminazione Figura 13: Consumi elettrici mensili per macchinari Data:18/07/2014 Pagina 15 di 18

16 I consumi elettrici di illuminazione e relativi ai macchinari sono costanti durante l anno (in conseguenza del profilo d uso rilevato) 1. Nel bilancio globale dei consumi 2, riportato nell immagine seguente, si nota come gli ausiliari di impianto e l illuminazione siano le voci di maggior consumo. Figura 14: Suddivisione dei consumi energetici totali L immagine seguente riporta la ripartizione percentuale del consumo energetico globale tra i diversi usi: 1 Si noti che l asse delle ordinate in questi grafici non ha il valore zero come origine 2 La legenda dei grafici riporta le seguenti voci: Ap Sys boilers DHW energy: consumo energetico per acqua calda sanitaria Ap Sys boilers space cond g energy: consumo energetico per climatizzazione invernale Chillers energy: consumo energetico per climatizzazione estiva Ap Sys aux+dhw/solar pumps energy: consumo energetico per ausiliari Lights electricity: consumo energetico per illuminazione Equip electricity: consumo energetico per macchinari Data:18/07/2014 Pagina 16 di 18

17 Figura 15: Suddivisione percentuale dei consumi globali annuali Data:18/07/2014 Pagina 17 di 18

18 5. Indicatori energetici e raffronto con i consumi reali La simulazione energetica condotta con IES-VE porta alla determinazione dei seguenti indicatori energetici: Consumo globale annuo di energia elettrica: 229 MWh e Fabbisogno globale annuo di energia primaria 3 : 499 MWh EP Emissione di CO 2 equivalente: 212 tco 2 Fabbisogno annuo specifico per volume climatizzato: 57.7 kwh EP /m 3 I consumi storici di energia elettrica desumibili dalle fatture energetiche degli anni si riferiscono all intero aeroporto di Palermo; una stima per il singolo fabbricato in oggetto porta a un valore circa MWh e /anno. I risultati della simulazione energetica appaiono quindi sottostimati rispetto a questa ipotesi di consumo reale, la quale tuttavia è gravata dell incertezza relativa agli effettivi consumi dell edificio analizzato rispetto al totale della fattura energetica. 3 Il fabbisogno di energia primaria è determinato sommando i consumi termici con quelli elettrici moltiplicati per un fattore di conversione pari a I fattori di emissione utilizzati per il calcolo delle emissioni di CO 2 sono: GPL: 0.21 kgco 2 /kwh Gas naturale: 0.20 kgco 2 /kwh Gasolio: 0.27 kgco 2 /kwh Energia elettrica: 0.48 kgco 2 /kwh Data:18/07/2014 Pagina 18 di 18