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1 Impianti radianti a pavimento negli edifici a basso consumo energetico Verona, 4 ottobre 2012 Prof. Michele De Carli Dipartimento di

2 2 Dipartimento di Edifici a basso consumo, definizione: Edifici a basso consumo, definizione: Benché non esista una definizione precisa, generalmente si intende una costruzione che presenta prestazioni energetiche ih migliori ili ii rispetto ai requisiti iiidettati ida disposizioni vincolanti.

3 Fattori comuni: -minimizzazione i i i delle perdite per infiltrazione i - recupero di calore dalla ventilazione - alte prestazioni di involucro Obiettivo: ridurre il fabbisogno energetico per riscaldamento e raffrescamento. Le tipologie di impianti per ottenere gli obiettivi di elevata efficienza energetica globale non sono generalizzate.

4 Normative in Italia Non esiste una normativa nazionale italiana che definisce gli edifici a basso consumo energetico. Diverse regioni si sono dotate di strumenti locali per la certificazione e la definizione di edifici a ridotto consumo energetico. Un esempio: CasaClima, LEED

5 Consumi complessivi negli edifici residenziali in Italia

6 L Italia ha un clima piuttosto t differenziato: i occorre tenere conto non solo dell aspetto invernale (comunque rilevante ai fini dei consumi complessivi), ma anche della climatizzazione estiva.

7 Sistemi impiantistici innovativi per gli edifici residenziali Abitazioni poco isolate: scarso vantaggio economico + irrilevante ammortamento di un sistema avanzato. Abitazioni a basso consumo energetico: > isolamento termico e < dispersioni per trasmissione notevoli semplificazioni dell impianto.

8 Consumi complessivi negli edifici del terziario in Italia I carichi interni giocano un ruolo importante: Persone, apparecchiature = carico che nella stagione invernale, in presenza di edifici i ben isolati è spesso quasi sufficiente, da solo, a riscaldare gli ambienti. Necessità di raffrescare in estate + mezze stagioni. Inoltre occorre considerare che anche in questi ambienti i carichi preponderanti p sono relativi ai consumi elettrici (illuminazione, PC, server, ecc.).

9 I sistemi radianti: a pavimento e soffitto

10 I sistemi radianti a parete Strato isolante Esterno Muratura Ambiente interno Esterno Muratura Ambiente interno Strato con tubazioni i Strato con tubazioni Strato isolante Aria Esterno Muratura Ambiente interno Esterno Muratura distanziale Ambiente interno Strato di finitura Strato di finitura

11 Componenti dei sistemi radianti Zoccolino applicato alla parete e distaccato dal piano di pavimentazione Pavimento Massetto (ripartizione carichi) + tubi Isolante Materiale resiliente* Magrone (sabbia e cemento) Solaio Corretta applicazione dal punto di vista acustico di un pavimento nel caso di sistema radiante di tipo A.

12 Normative di riferimento UNI EN 14240: definisce i metodi di prova per soffitti freddi UNI EN 1264: definisce la metodologia di calcolo e di prova per determinare la resa degli impianti radianti. Tale norma definisce anche i criteri di dimensionamento e installazione dei sistemi radianti convenzionali; UNI EN 15377: definisce il metodo di valutazione della resa e del dimensionamento di diverse tipologie di impianto radiante.

13 Sistemi di generazione abbinati a sistemi radianti La bassa temperatura del fluido che alimenta gli impianti radianti in riscaldamento li rende particolarmente adatti ad essere abbinati a caldaie a condensazione, pompe di calore, pannelli solari termici ed altre fonti di calore alternative e sistemi di distribuzione del calore quali il teleriscaldamento e il recupero di cascami di calore industriali anche a bassa temperatura. Pompa di calore Integrazione con: solare termico e fotovoltaico Utilizzano energia rinnovabile Non richiedono la combustione delle fonti di energia fossile Non subiscono l aumento dei prezzi energetici Funzionamento: riscaldamento + raffrescamento Sistema di distribuzione: Sistema radiante a pavimento/soffitto/parete Caldaia a condensazione Funzionamento: riscaldamento

14 I vantaggi dei sistemi radianti negli edifici a basso consumo I moderni edifici a basso consumo energetico rappresentano la miglior condizione per sfruttare al meglio le potenzialità di questi sistemi. A un primo sguardo sembrerebbe che, una volta isolato perfettamente l edificio e prevista anche una ventilazione meccanica controllata con recupero di calore, l impianto di riscaldamento possa essere superfluo e quindi si possa ricorrere a impianti economici, avendo già investito molto sulla parte architettonica. Tuttavia questo, oltre ad andare a discapito del comfort, può portare a consumi maggiori di quelli prevedibili a priori, a causa della bassa efficienza del sistema di riscaldamento nel suo complesso. Gli impianti radianti ottemperano a entrambi questi requisiti.

15 Valutazione dell effettivo risparmio energetico conseguibile con un impianto radiante CASO STUDIO Edificio a basso consumo con un fabbisogno di energia netto pari a 26 kwh/(m 2 a). 1) Edificio climatizzato con un sistema a tutta aria con tasso di ventilazione paria a 0.5 vol/h. 2) Edificio climatizzato con un sistema a tutta aria con ricircolo (portata complessiva pari a 1 vol/h). 3) Edificio con riscaldamento radiante a pavimento con ventilazione meccanica con recupero di calore pari al 75%.

16 Valutazione dell effettivo risparmio energetico conseguibile con un impianto radiante Potenza termica specifica: 23 W/m 2. Per i casi in analisi sono state calcolate le temperature di mandata del fluido termovettore: 1) Nel caso di sistema a tutta aria con 0,5 vol/h di ricambio sarebbe necessaria a una temperatura a dell aria a immessa paria a t m = 79 C. 2) nel caso si utilizzi una portata di rinnovo pari a 0,5 vol/h e un analoga portata di ricircolo (complessivamente l impianto di ventilazione muove 1 vol/h), l aria entrerebbe negli ambienti con una temperatura pari a t m = 54 C. 3) nel caso di pa imento radiante idronico associato a na entila ione con 3) nel caso di pavimento radiante idronico associato a una ventilazione con recupero di calore pari al 75% la temperatura di mandata sarà t m = 26 C circa.

17 Valutazione dell effettivo risparmio energetico conseguibile con un impianto radiante 3) Sistema radiante + pompa di calore La produzione dell acqua ad una temperatura di 30 C può avvenire attraverso: - Una pompa di calore elettrica aria-acqua in condizioni di progetto si ottiene un COP = 3,5. -Una pompa di calore geotermica in condizioni di progetto risulterebbe un COP = 6,3. Energia elettrica richiesta dal sistema: - pompa di calore aria-aria: 8,1 kwh e /(m 2 anno) = 17,8 kwh p /(m 2 anno) - pompa di calore geotermica: 4,5 kwh e /(m 2 anno) = 9,9 kwh p /(m 2 anno).

18 Aspetti relativi alla regolazione Il parametro che determina l abbassamento di temperatura nel momento di spegnimento dell impianto è la costante di tempo τ dell edificio, che risulta pari a: R: resistenza termica dell involucro C: capacità termica. Abbassamento di temperatura t allo spegnimento di un impianto a seconda dell isolamento di un ambiente (a parità di capacità termica)

19 Aspetti relativi alla regolazione Potenze specifiche medie richieste dall ambiente e temperature superficiali medie nella stagione invernale in un edificio con fabbisogno energetico netto pari a 26 kwh/(m 2 anno) La ridotta richiesta di energia termica nei mesi invernali porta a potenze medie La ridotta richiesta di energia termica nei mesi invernali porta a potenze medie specifiche molto contenute e di conseguenza basse temperature superficiali.

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