Illustrazione di casi studio Edificio ad uso scolastico

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1 Open day TRASFORMAZIONE DEGLI EDIFICI PUBBLICI ESISTENTI IN nzeb: SI PUÒ PARTIRE CON PROGETTI CONCRETI? Illustrazione di casi studio Edificio ad uso scolastico Giovanni Murano Comitato Termotecnico Italiano (CTI) Torino, 16 giugno 2016 Presso la sede dell Ordine degli Ingegneri della provincia di Torino

2 Edificio ad uso scolastico CITTA : Torino ZONA CLIMATICA: E G.G. DESTINAZIONE D USO: E.7 Edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili ANNO DI COSTRUZIONE: 1965

3 Caratteristiche degli edifici Edificio principale Palestra/Auditorium V L (Volume lordo riscaldato) [m 3 ] ,9 V N (Volume netto riscaldato) [m 3 ] ,1 A F (Superficie di pavimento) [m 2 ] A E (Superficie disperdente) [m 2 ] Aw (Superficie finestrata) [m 2 ] A E /V L [m -1 ] 0,31 N. Piani climatizzati [-] 4 Altezza interpiano [m] 3,00 N. classi [-] 29 V L [m 3 ] ,2 V N [m 3 ] 9.871,2 A F [m 2 ] 2.078,7 A E [m 2 ] 3.555,9 Aw [m 2 ] 645,7 A E /V L [m -1 ] 0,29 N. Piani climatizzati [-] 4 Altezza interpiano [m] 3,00 N. classi [-] -

4 Caratteristiche generali degli edifici Edificio principale Palestra/Auditorium Sopra: Prospetto principale Sotto: Giardino interno Sopra: Auditorium/Palestra Sotto: Ambiente interno della palestra

5 Caratteristiche generali degli edifici Edificio principale Solaio di copertura dell edificio scolastico Edificio scolastico: Vano scala e ala dedicata ai servizi igienici Edificio scolastico - Intercapedine aperta Accesso esterno al piano interrato

6 Caratteristiche degli edifici Pianta piano interrato Pianta piano terra Auditorium Edificio principale

7 Caratteristiche degli edifici Pianta piano primo Pianta piano tipo Palestra Edificio principale

8 Caratteristiche degli edifici Scuola Prospetto N- W Palestra Prospetto S - W Scuola Prospetto S - W Palestra Prospetto N - W Scuola Prospetto N - E Palestra Prospetto S- E

9 Caratteristiche degli edifici Scuola Sezione A A Palestra Prospetto N- E +8,19 +8,19 +4,59 +4,59 +0,99 +0,99-0,16-0,16-2,61-2,61 Scuola Sezione B B Palestra Sezione +8,19 +8,19 +4,59 +4,59 +0,99 +0,99 +0,66-0,16-0,16-2,61-2,61

10 Caratteristiche dell involucro opaco dell edificio scolastico COMPONENTE TIPOLOGIA TRASMITTANZA TERMICA [W/(m 2 K)] IMMAGINE PARETE VERTICALE Disperdente verso l esterno Muratura in mattoni forati, spessore 40 cm 1,00 PARETE VERTICALE Sottofinestra Disperdente verso l esterno Muratura in mattoni forati, spessore 16cm 1,88 PARETE VERTICALE Verso gli ambienti non climatizzati Muratura in mattoni forati, spessore 15 cm 0,84

11 Caratteristiche dell involucro opaco dell edificio scolastico COMPONENTE TIPOLOGIA TRASMITTANZA TERMICA [W/(m 2 K)] IMMAGINE PILASTRO Disperdente verso l esterno In cemento armato non isolato 50 cm 2,27 PILASTRO Disperdente verso l esterno In cemento armato non isolato 33 cm 2,81 SOLAIO DI COPERTURA Disperdente verso l esterno Solaio in laterocemento, spessore 61 cm 1,43

12 Caratteristiche dell involucro opaco dell edificio scolastico COMPONENTE TIPOLOGIA TRASMITTANZA TERMICA [W/(m 2 K)] IMMAGINE PRIMO SOLAIO Disperdente verso ambiente non climatizzato Solaio in laterocemento, spessore 33 cm 1,32

13 Caratteristiche dell involucro opaco della Palestra COMPONENTE TIPOLOGIA TRASMITTANZA TERMICA [W/(m 2 K)] IMMAGINE PARETE VERTICALE Disperdente verso l esterno Muratura in mattoni forati, spessore 50 cm 0,98 PARETE VERTICALE Disperdente verso ambienti non climatizzati Muratura in mattoni forati, spessore 26 cm 0,85 PILASTRO Disperdente verso l esterno In cemento armato non isolato 50 cm 2,27

14 Caratteristiche dell involucro opaco della Palestra COMPONENTE TIPOLOGIA TRASMITTANZA TERMICA [W/(m 2 K)] IMMAGINE PILASTRO Disperdente verso l esterno In cemento armato non isolato 50 cm 2,81 SOLAIO DI COPERTURA Disperdente verso l esterno PRIMO SOLAIO Disperdente verso ambiente non climatizzato Solaio in laterocemento, spessore 61 cm Solaio in laterocemento, spessore 33 cm 1,43 1,32

15 Caratteristiche dell involucro trasparente della Scuola COMPONENTE TIPOLOGIA TRASMITTANZA TERMICA [W/(m 2 K)] IMMAGINE VETRO Vetro normale doppio g gl,n 0,75 3,30 SERRAMENTO Telaio in alluminio senza taglio termico 5,88 CHIUSURE OSCURANTI Avvolgibili in PVC (Presenti non in tutte le finestre -

16 Caratteristiche dell involucro trasparente della Scuola U W = 4,08 [W/m 2 K] U W = 4,37 [W/m 2 K] U W = 5,81 [W/m 2 K] U W = 4,81 [W/m 2 K] U W = 5,81 [W/m 2 K] U W = 4,20 [W/m 2 K]

17 Caratteristiche dell involucro trasparente della Palestra U W = 4,08 [W/m 2 K] U W = 4,37 [W/m 2 K] U W = 4,30 [W/m 2 K] U W = 4,75 [W/m 2 K] U W = 4,81 [W/m 2 K] U W = 4,02 [W/m 2 K] U W = 4,20 [W/m 2 K] U W = 4,72 [W/m 2 K]

18 Definizione dei ponti termici TIPOLOGIA GIUNZIONE MURO ESTERNO- PRIMO SOLAIO GIUNZIONE MURO ESTERNO- ULTIMO SOLAIO TRASMITTANZA TERMICA LINEARE [W/(m K)] Ψe 0,60 0,50 IMMAGINE PILASTRI 1,20 GIUNZIONE MURO ESTERNO- SERRAMENTO 0,40 SOLAIO INTERMEDIO 0,95

19 Impianto di riscaldamento Tipo di impianto: Centralizzato tradizionale a montanti con distribuzione orizzontale, regolazione con sonda esterna Situato in ambiente non climatizzato Generatori: 3 caldaie (installate prima del 1996) Potenza installata: kw Rendimento del generatore: η g = 0,774 Fonte energetica: GAS Terminali di emissione SCUOLA: radiatori su parete esterna non isolata, regolazione climatica (η e = 0,91). PALESTRA: fan-coil (η e = 0,90), Ausiliari elettrici: 750 W

20 Impianti di riscaldamento Distribuzione Isolamento tubazioni insufficiente o deteriorato, 2 pompe di circolazione 12,6 kw totali. η d = 0,90 Regolazione Regolazione Solo Climatica (compensazione con sonda esterna)

21 Impianti di produzione di a.c.s. Tipo di impianto: Centralizzato tradizionale a montanti con distribuzione orizzontale, regolazione con sonda esterna Situato in ambiente non climatizzato Generatore: 1 caldaia (installata nel 1993) Potenza installata: 167,5 kw Rendimento del generatore: η g = 0,86 Fonte energetica: GAS Sistema di distribuzione: Pompa a velocità costante. Ausiliari elettrici: W Efficienza di distribuzione: 0,80 [-] Accumulo Installato in ambiente non climatizzato Dispersione termica dell'apparecchio K bol =7,47 W/K Volume dell accumulo: l

22 Stato di fatto. Risultati H T = 2,69 W/m 2 K EP gl,nren = 525 kwh/m 2 a EP gl,tot = 538 kwh/m 2 a EP H,nd = 255 kwh/m 2 EP C,nd = 16 kwh/m 2 EP W,nd = 1 kwh/m 2 Quota di energia rinnovabile: RER: 1% RER ACS : 0% COSTI ATTUALIZZATI Energia [ /m 2 ] Investimento [ /m 2 ] 0 Manutenzione [ /m 2 ] 25 COSTO GLOBALE TOTALE [ /m 2 ] 1.116

23 Soluzione Cost-optimal MISURA DI EFFICIENZA ENERGETICA INVOLUCRO OPACO VERTICALE VERSO ESTERNO INVOLUCRO OPACO VERTICALE verso N.C. SOLAIO SUPERIORE INVOLUCRO TRASPARENTE Interventi sull involucro +12cm lana di roccia +10 cm lana di roccia +14cm XPS Triplo vetro low-e Telaio in PVC Avvolgibili in PVC NUOVA PRESTAZIONE Trasmittanza termica Trasmittanza termica Trasmittanza termica Trasmittanza termica 0,26 W/m 2 K 0,25 W/m 2 K 0,23 W/m 2 K 1,16 W/m 2 K

24 Soluzione Cost-optimal MISURA DI EFFICIENZA ENERGETICA SOTTO-SISTEMA DI REGOLAZIONE GENERATORE DI CALORE PER RISCALDAMENTO PANNELLI SOLARI FV VENTILAZIONE MECCANICA SOSTITUZIONE LAMPADE CONTROLLO SISTEMA ILLUMINAZIONE Interventi sull impianto NUOVA PRESTAZIONE Valvole termostatiche η r 0,995 Teleriscaldamento Pannelli silicio monocristallino UTA aria primaria con recuperatore di calore Potenza d illuminazione specifica Sensore di presenza e di luce naturale η Pn Pn 0, kw kwp 150 η hr 0,7 PN 7,91 W/m 2 F o F C F D 0,9 0,9 0,8

25 Cost Optimal. Risultati H T = 0,62 W/m 2 K A sol,est /A sup,utile = 0,007 EP H,nd = 43kWh/m 2 EP C,nd = 30 kwh/m 2 EP W,nd = 1 kwh/m 2 EP gl,nren = 95,1 kwh/m 2 a EP gl,tot = 115,8 kwh/m 2 a kwh el esportata Quota di energia rinnovabile: RER: 4% RER ACS : 0% COSTI ATTUALIZZATI Energia [ /m 2 ] 195 Investimento [ /m 2 ] 154 Manutenzione [ /m 2 ] 100 COSTO GLOBALE TOTALE [ /m 2 ] 449

26 Trasformazione in nzeb - Pacchetto Nì 1 MISURA DI EFFICIENZA ENERGETICA INVOLUCRO OPACO VERTICALE INVOLUCRO OPACO VERTICALE verso N.C. SOLAIO SUPERIORE INVOLUCRO TRASPARENTE SCHERMATURE SOLARI Interventi sull involucro +12cm lana di roccia +10 cm lana di roccia +14cm XPS Triplo vetro low-e Telaio in PVC Avvolgibili in PVC Tipo veneziane esterne mobili in alluminio NUOVA PRESTAZIONE Trasmittanza termica Trasmittanza termica Trasmittanza termica Trasmittanza termica Trasmittanza di energia solare totale vetro+schermo 0,26 W/m 2 K 0,28 W/m 2 K 0,23 W/m 2 K 1,16 W/m 2 K COSTO SPECIFICO 49 /m 2 39 /m /m 2 0, /m 2

27 Trasformazione in nzeb - Pacchetto Nì 1 MISURA DI EFFICIENZA ENERGETICA NUOVA PRESTAZIONE COSTO SOTTO-SISTEMA DI REGOLAZIONE GENERATORE DI CALORE PER RISCALDAMENTO GENERATORE DI CALORE PER ACS VENTILAZIONE MECCANICA SOSTITUZIONE LAMPADE CONTROLLO SISTEMA ILLUMINAZIONE Interventi sull impianto Valvole termostatiche η r 0, Caldaia a biomassa con accumulo (7500l) e vecchi radiatori UTA aria primaria, con recuperatore di calore Potenza d illuminazione specifica Sensore di presenza e di luce naturale η Pn P n 0, kw η rec 0, PN 4,34 W/m 2 F o F C F D 0,9 0,9 0,

28 Trasformazione in nzeb - Pacchetto Nì 1 Parametro Pacchetto N 1 LIMITE H T 0,60 W/m 2 K < 0,62 A sol,est /A sup,utile 0,0028 < 0,004 EP H,nd 43 kwh/m 2 < 65 kwh/m 2 EP C,nd 18 kwh/m 2 < 18 kwh/m 2 Parametro Pacchetto N 1 LIMITE EP gl,nren 53 kwh/m 2 < 65 kwh/m 2 EP gl,tot 111 kwh/m 2 < 166 kwh/m 2 RER ACS 80% 55% RER H+C+ACS 69% 55% 0 kwh annui di ENERGIA ELETTRICA ESPORTATA COSTI ATTUALIZZATI Energia [ /m 2 ] 913 Investimento [ /m 2 ] 197 Manutenzione [ /m 2 ] 162 COSTO GLOBALE TOTALE [ /m 2 ] 1271

29 Trasformazione in nzeb - Pacchetto Nì 2 MISURA DI EFFICIENZA ENERGETICA NUOVA PRESTAZIONE COSTO SOTTO-SISTEMA DI REGOLAZIONE GENERATORE DI CALORE PER RISCALDAMENTO GENERATORE DI CALORE PER ACS PANNELLI SOLARI FV Interventi sull impianto Interventi sull involucro come da nzeb1 Valvole termostatiche η r 0, Pompa di calore centralizzata H+ACS con fan-coil e accumulo Pannelli silicio monocristallino COP 4, kwp

30 Trasformazione in nzeb - Pacchetto Nì 2 MISURA DI EFFICIENZA ENERGETICA NUOVA PRESTAZIONE COSTO VENTILAZIONE MECCANICA SOSTITUZIONE LAMPADE CONTROLLO SISTEMA ILLUMINAZIONE Interventi sull impianto UTA aria primaria, con recuperatore di calore Potenza d illuminazione specifica Sensore di presenza e di luce naturale η rec 0, PN 4,34 W/m 2 F o F C F D 0,9 0,9 0, Lampade a LED

31 Trasformazione in nzeb - Pacchetto Nì 2 Parametro Pacchetto N 2 LIMITE H T 0,62 W/m 2 K < 0,62 A sol,est /A sup,utile 0,0028 < 0,004 EP H,nd 43 kwh/m 2 < 65 kwh/m 2 EP C,nd 18 kwh/m 2 < 18 kwh/m 2 Parametro Pacchetto N 2 LIMITE EP gl,nren 57 kwh/m 2 < 180kWh/m 2 EP gl,tot 120 kwh/m 2 < 240kWh/m 2 RER ACS 59% 55% RER H+C+ACS 55% 55% kwh annui di ENERGIA ELETTRICA ESPORTATA COSTI ATTUALIZZATI Energia [ /m 2 ] 136 Investimento [ /m 2 ] 256 Manutenzione [ /m 2 ] 190 COSTO GLOBALE TOTALE [ /m 2 ] 583

32 Trasformazione in nzeb - Pacchetto Nì 3 MISURA DI EFFICIENZA ENERGETICA INVOLUCRO OPACO VERTICALE INVOLUCRO OPACO VERTICALE verso N.C. SOLAIO SUPERIORE INVOLUCRO TRASPARENTE Interventi sull involucro +12cm lana di roccia +10 cm EPS +14cm XPS Triplo vetro low-e Telaio in PVC Avvolgibili in PVC NUOVA PRESTAZIONE Trasmittanza termica Trasmittanza termica Trasmittanza termica Trasmittanza termica 0,26 W/m 2 K 0,29 W/m 2 K 0,23 W/m 2 K 0,92 W/m 2 K COSTO SPECIFICO 49 /m 2 39 /m /m 2

33 Trasformazione in nzeb - Pacchetto Nì 3 MISURA DI EFFICIENZA ENERGETICA NUOVA PRESTAZIONE COSTO SOTTO-SISTEMA DI REGOLAZIONE GENERATORE DI CALORE PER RISCALDAMENTO GENERATORE DI CALORE PER ACS VENTILAZIONE MECCANICA Interventi sull impianto Valvole termostatiche η r 0, Pompa di calore centralizzata H+ACS con fan-coil + accumulo UTA aria primaria con recuperatore di calore COP 4, η hr 0,

34 Trasformazione in nzeb - Pacchetto nì 3 MISURA DI EFFICIENZA ENERGETICA NUOVA PRESTAZIONE COSTO PANNELLI SOLARI FV SOSTITUZIONE LAMPADE CONTROLLO SISTEMA ILLUMINAZIONE Interventi sull impianto Pannelli silicio monocristallino Potenza d illuminazione specifica Sensore di presenza e di luce naturale kwp PN 4,34 W/m 2 F o F C F D 0,9 0,9 0, Lampade Lampade fluorescenti lineari T5

35 Trasformazione in nzeb - Pacchetto nì 3 Parametro Pacchetto N 3 LIMITE H T 0,58 W/m 2 K < 0,62 A sol,est /A sup,utile 0,0028 < 0,004 EP H,nd 39 kwh/m 2 < 65 kwh/m 2 EP C,nd 21 kwh/m 2 < 18 kwh/m 2 Parametro Pacchetto N 3 LIMITE EP gl,nren 53 kwh/m 2 < 110 kwh/m 2 EP gl,tot 112 kwh/m 2 < 193 kwh/m 2 RER ACS RER ACS 59% RER RER H+C+ACS 55% kwh annui di ENERGIA ELETTRICA ESPORTATA COSTI ATTUALIZZATI Energia [ /m 2 ] 128 Investimento [ /m 2 ] 223 Manutenzione [ /m 2 ] 146 COSTO GLOBALE TOTALE [ /m 2 ] 497

36 Trasformazione in nzeb - CONFRONTO Prestazione Energetica Scuola 600 EPgl,ren EP gl [kwh/m 2 a] TLR FV UTA Caldaia a biomassa con accumulo UTA PDC (H+ACS) centralizzata con fan-coil e accumulo FV +UTA EPgl,nren PDC (H+ACS) centralizzata con fan-coil e accumulo FV +UTA BEFORE REFURB. COST-OPTIMAL nzeb1 nzeb2 nzeb3

37 Trasformazione in nzeb - CONFRONTO Scuola Global Cost [ /m 2 ] Operating&Maintenance Investment Energy BEFORE REFURB. COST-OPTIMAL nzeb1 nzeb2 nzeb3

38 Trasformazione in nzeb - CONFRONTO 200 Scuola Stato di fatto -100 GC [ /m 2 ] BEFORE REFURB. COST-OPTIMAL nzeb1 nzeb2 nzeb EP gl,nren [kwh/m 2 a]