CLIMABITA STIFTUNGSGRÜNDUNG SISTEMI IMPIANTO CLIMATIZZAZIONE-DOMOTICA- CONTROLLO. Dott. Ing. Marco Delle Curti NACHHALTIG LEBEN UND WOHNEN

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2 CLIMABITA STIFTUNGSGRÜNDUNG SISTEMI IMPIANTO NACHHALTIG LEBEN UND WOHNEN CLIMATIZZAZIONE-DOMOTICA- CONTROLLO Dott. Ing. Marco Delle Curti BOLOGNA OTTOBRE 2014

3 SISTEMI IMPIANTO IL DATO DI PARTENZA w"

4 Il dato di partenza Perchè l edilizia Sappiamo ormai molto bene che l edilizia incide per circa il 40% dei consumi energetici nazionali ed europei Suddivisione dei consumi di energia in edifici residenziali Il grafico mette in risalto ancora una volta la necessità di procedere sugli edifici ed evidenzia l importanza delle scelte fatte dall Europa con il piano 20/20/20 e con la direttiva 2010/31/UE. FONTE: piano energetico regionale Emilia Romagna

5 Il dato di partenza Perchè l edilizia L involucro è sicuramente l aspetto più importante Te%o"20)25%" Ricambio" aria"15)20%" Serramen1" 20)25%" Pare1"20)25%" Solaio"vs"terra"o" scan1nato"5)6%"

6 Il dato di partenza Perchè l edilizia Ma in un involucro molto isolato come quello che ormai ci viene richiesto dalle normative ecco che anche gli aspetti impiantistici concorrono in modo determinante per il raggiungimento dell obiettivo:

7 Il dato di partenza Perchè l edilizia IERI Fabbisogno 300 OGGI Fabbisogno 50 CLIMABITA FOUNDATION DOMANI MATTINA Fabbisogno 15 Perdite 5 Perdite 5 Perdite 5

8 Il dato di partenza Perchè l edilizia LA PROGETTAZIONE DELL EDIFICIO

9 SISTEMI IMPIANTO LE FINALITA w"

10 LE FINALITA CLIMABITA FOUNDATION

11 LE FINALITA Impianti di climatizzazione Servono a soddisfare le richieste di comfort correggendo gli errori del progettista architettonico Benessere"termico" Qualità"dell aria" Bisogna però tenere sotto controllo Consumo"energe1co" Emissioni"in"atmosfera"

12 LE FINALITA Benessere termico Lo stato di benessere è soggettivo ed influenzato da alcune condizioni esterne: Attività fisica Abbigliamento Temperatura Umidità Velocità aria Qualità dell aria interna La qualità dell aria interna è sicuramente influenzata da una serie di contaminanti: Funghi e batteri Fumi, polveri e particelle sospese Composti organici volatili (VOC) Particelle gassose (CO, Radon, Formaldeide)

13 LE FINALITA Benessere termico Su questo aspetto il progetto architettonico incide pesantemente Se parto dal concetto che l impianto serve alla correzione degli errori del progettista architettonico Il miglior impianto di climatizzazione che posso realizzare qual è?

14 LE FINALITA Irrinunciabile la qualità dell aria interna Per migliorare la qualità interna dell aria (IAQ) devo operare sia con sistemi passivi ed attivi: Passivi: scelta di materiali che non liberino componenti inquinanti indoor durante la loro vita a Attivi: impianti di ricambio dell aria, impianti di ventilazione meccanica controllata (VMC)

15 SISTEMI IMPIANTO w" L IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE

16 L IMPIANTO TERMICO Sistemi energetici Impianto di climatizzazione L impianto di climatizzazione di un edificio si compone di quattro fondamentali sistemi energetici: 1. Sistema di produzione 2. Sistema di distribuzione 3. Sistema di emissione 4. Sistema di regolazione Il fluido che viene utilizzato per la veicolazione dell energia è detto termovettore. I più comuni sono aria ed acqua

17 L IMPIANTO TERMICO Sistemi energetici Impianto di climatizzazione Dal rendimento del singolo sistema energetico dipende il rendimento globale dell impianto: 1. Rendimento di produzione η p 2. Rendimento di distribuzione η d 3. Rendimento di emissione η e 4. Rendimento di regolazione η r η g = η p x η d x η e x η r

18 L IMPIANTO TERMICO Sistemi energetici Impianto di climatizzazione Ipotizzato allora pari a 100 il fabbisogno energetico dell involucro di un edificio dovrò fornire allo stesso, per mantenere le condizioni di comfort volute, energia primaria corrispondente a: 100" Rendimento di produzione η p = Rendimento di produzione η p = Ma ricordiamoci sempre che l involucro ha la massima influenza: posso intervenire di un edificio esistente e portare in fabbisogno a..

19 L IMPIANTO TERMICO Sistemi di generazione Generatori di calore a gas È doverosa, vista la diffusione, una spiegazione sulle caldaie a gas BILANCIO ENERGETICO CALDAIA TRADIZIONALE RENDIMENTO = 90% 100% P.C.I. 11% 111% DI ENERGIA TEORICA DATA DAL COMBUSTIBILE (RAPPORTATA AL P.C.I.) 10% CALORE DISPERSO ATTRAVERSO FUMI E MANTELLO CALORE LATENTE NON RECUPERATO BILANCIO ENERGETICO CALDAIA A CONDENSAZIONE RENDIMENTO = 106% 100% P.C.I. 111% DI ENERGIA TEORICA DATA DAL COMBUSTIBILE (RAPPORTATA AL P.C.I.) 1% CALORE DISPERSO ATTRAVERSO FUMI E MANTELLO 7% CALORE LATENTE RECUPERATO 4% CALORE LATENTE NON RECUPERATO η= 90/111=0.81 η= 106/111=0.95

20 L IMPIANTO TERMICO Sistemi di generazione Pompe di calore Il COP (dall inglese coefficient of performance) è il rapporto tra l energia utilizzata e quella fornita; la definizione, espressa in questi termini, mette in risalto la possibilità di realizzare macchine reversibili in cui l energia utilizzata può essere QA (fornita all ambiente in ciclo invernale) o QB (sottratta dall ambiente in ciclo estivo). LAVORO L COP = Q A /L T A /(T A -T B ) Pompa di calore: cliclo teorico di Carnot SISTEMA A TEMPERATURA ALTA (T A ) POMPA DI CALORE IDEALE SISTEMA A TEMPERATURA BASSA (T B ) Le pompe di calore funzionano meglio con sistemi di emissione a bassa temperatura, diminuendo la temperatura di mandata TA ed il termine TA-TB posto al denominatore, si ha un conseguente innalzamento del COP) Q A Q B

21 25,0" 30,0" 35,0" L IMPIANTO TERMICO Sistemi di distribuzione 40,0" )5,0" 10,0" TEMPERATURA MINIMA MEDIA MENSILE DELLA LOCALITA' MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR CLIMABITA FOUNDATION Tmanda Curva&Clima*ca& Esempio BOLOGNA Superficie utile netta S utile m² Numero di persone: 4 persone Numero di unità abitative: 1 Fabbisogno termico annuo per riscaldamento q 1500 kwh/a H LUNGHEZZA Durata periodo risc.: d Carico termico di progetto 2.5 [kw] dell'impianto Salto termico progetto 5.0 C Carico termico medio P medio : 0.3 kw grado di utilizzo delle dispersioni della linea Q HL [annuale] Diametro Diametro spessore conducibilità coeff riduzione interno esterno coibentazione termica riflettente temperatura [m] [mm] [mm] [mm] [W/mK] [kwh] no 0% no 0%

22 L IMPIANTO TERMICO Sistemi di distribuzione CLIMABITA FOUNDATION

23 L IMPIANTO TERMICO Regolazione e controllo CLIMABITA FOUNDATION

24 L IMPIANTO TERMICO Regolazione e controllo CLIMABITA FOUNDATION

25 L IMPIANTO TERMICO Regolazione e controllo Test Tmand curva climatica Esempio BRESCIA temperatura progetto -7 Tmandat 25,0" 30,0" 35,0" Curva&Clima*ca& zona climatica E periodo riscalda mento dal 15/10 al 15/04 40,0" )7,0" 10,0" TEMPERATURA MINIMA MEDIA MENSILE DELLA LOCALITA' MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR cop medio stagionale riscaldamento 1 POMPA DI CALORE PINCO PALLO 6 kw bassa T CARATTERISTICHE POMPA DI CALORE, VALORI INTEGRATI CON CICLI DI SBRIMNAMENTO t est P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP [ C] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw]

26 L IMPIANTO TERMICO Regolazione e controllo Test Tmand curva climatica zona climatica E Esempio BRESCIA temperatura progetto -7 periodo riscalda mento dal 15/10 al 15/04 Tmanda 25,0" 30,0" 35,0" Curva&Clima*ca& 40,0" )7,0" 10,0" TEMPERATURA MINIMA MEDIA MENSILE DELLA LOCALITA' MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR cop medio stagionale riscaldamento 1 POMPA DI CALORE PINCO PALLO 6 kw bassa T CARATTERISTICHE POMPA DI CALORE, VALORI INTEGRATI CON CICLI DI SBRIMNAMENTO t est P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP [ C] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] [kw]

27 L IMPIANTO TERMICO Regolazione e controllo CLIMABITA FOUNDATION

28 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Lo scopo Operato sugli edifici in modo da rendere l involucro altamente efficiente non possiamo permetterci di vanificare l impegno profuso e le attenzioni dedicate per realizzare un edificio altamente confortevole. Da un lato abbiamo ricercato il comfort termico eliminando alla fonte tutte le cause di discomfort (ponti termici, disuniformità di temperatura, spifferi) Dobbiamo allora operare sul ricambio dell aria per mantenere le condizioni raggiunte migliorando leggermente anche le prestazioni energetiche dell immobile andando ad operare sul parametro che resta ormai la fonte più elevata di perdite di energia.

29 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Il funzionamento Nell impianto di ventilazione meccanica controllata, una portata di aria viziata a temperatura uguale a quella interna (18 22 C) viene aspirata con continuità dai locali nei quali è massima la produzione di inquinanti (cucina, bagno, WC). Contemporaneamente, una uguale portata di aria fresca esterna a bassa temperatura (-10 5 C) viene filtrata e fatta entrare in un recuperatore di calore nel quale riceve il calore recuperato dall aria in uscita. In questo modo, l aria esterna viene introdotta nei locali più nobili (salotto, sala da pranzo, camere, studio) ad una temperatura tanto più alta quanto più è elevato il grado di efficienza termica del recuperatore di calore inserito.

30 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Il funzionamento Nell immagine è possibile vedere l immissione nei locali nobili (blu), l estrazione da bagni e cucine (rosso), il ventilatore a doppio flusso con recuperatore ad alta efficienza posto nell interrato (blu) e le tubazioni interrate di aspirazione con preriscaldamento geotermico (verdi)

31 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata BOLOGNA QUALCHE NUMERO DATI RECUPERATORE media T= 7.31 C T 22 [ C]= T immissione in ambiente T ambiente = 20 C T 21 [ C]= 7.31 T flusso aria rinnovo Cs= 0.34 Wh/m 3 C T 11 [ C]= 20 T flusso in estrazione conversione elettrico/termico = 2.5 η T = T 22 -T 21 = resa sistema elettrico europeo = 0.4 T11-T = 75.0% ENERGIA TERMICA SPECIFICA RECUPERATA RECUPERO ANNUO E rec =Csx(T 22 -T 21 )= 3.24 W/[m 3 /h] o [Wh/m 3 C] kwh/m 3

32 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata ENERGIA SPECIFICA CONSUMATA η tot =E rec /E primaria E elettrica E primaria ηtot premium 0.45 W/[m 3 /h] 1.13 W/[m 3 /h] 2.88 superior 0.6 W/[m 3 /h] 1.50 W/[m 3 /h] 2.16 pareggio 1.30 W/[m 3 /h] 3.24 W/[m 3 /h] 1.00 ESEMPIO UNITA' ABITATIVA LIMITI ELETTRICI MACCHINA S h V Q P premium P superior P pareggio [m2] [m] [m3] [m3/h] [W] [W] [W]

33 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Distribuzione

34 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Distribuzione

35 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Distribuzione

36 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Distribuzione

37 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Il funzionamento Le portate in gioco non sono però quelle di un impianto di climatizzazione ad aria in quanto la finalità è quella di garantire il comfort degli ambienti interni risparmiando energia. Tipicamente in ambiente residenziale le portate di ricambio assegnate sono quelle indicate dalle normative nazionali e regionali per cui gli impianti vengono dimensionati con valori pari a Volumi ambiente all ora. Nel dimensionamento si consiglia comunque di rispettare valori minimi di cui alla DIN 1946 Portata Destinazione d uso [m3/h] Soggiorno Letto/bimbi/lavoro (1 persona) 20 Letto/bimbi/lavoro (2 persona) 35 Ospiti 20 Atrio 20 Cucina/ 40 bagno/doccia 40 WC 20 Ripostiglio 20 DIN 1946: tabella portate minime

38 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Il funzionamento In applicazioni diverse dovranno invece essere impiegati i valori dettati dalle relative normative, per esempio: UNI 10339: tabella portate minime procapite ricambi persona [m3/h] Categoria di edificio Destinazione d uso E.1 (1); E.1 (2) Edifici residenziali 39,6 E.1 (3) Edifici adibiti ad albergo, pensioni ed attività similari 39,6 E.2 Edifici adibiti ad uffici ed assimilabili 39,6 Edifici adibiti ad ospedali, cliniche o case di cura ed assimilabili 39,6 E.3 E.4 Edifici adibiti ad attività ricreative, associative e di culto 28,8 E.5 Edifici adibiti ad attività commerciali ed assimilabili 36 E.6 Edifici adibiti ad attività sportive 36 E.7 E.8 Edifici adibiti ad attività scolastiche di tutti i livelli e assimilabili 21,6 Edifici adibiti ad attività industriali ed artigianali ed assimilabili 36

39 L IMPIANTO DI VMC Ventilazione meccanica controllata Esempi BLOOWED DOOR TEST BOCCHETTA Anche per il funzionamento dell impianto è importante la tenuta all aria dell edificio SILENZIATORE DISTRIBUTORE

40 A g i s c i i n m o d o c h e l e conseguenze delle tue azioni siano compatibili con la permanenza di un autentica vita umana sulla Terra Hans"Jonas"