Edifici ad energia netta zero: tra efficienza energetica e comfort

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Ladislao Gallo
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1 Edifici ad energia netta zero: tra efficienza energetica e comfort Prof. Ing. Maurizio Cellura Università degli Studi di Palermo Dipartimento DEIM Convegno «Riduzione delle emissioni e risparmio energetico: come intervenire sugli impianti termici» Palermo 30 Settembre 2015

2 Introduzione Cambiamento Climatico Decarbonizzazione 40% dei consumi di energia primaria attribuibili al settore edile

tuttavia di coprire una rilevante quota del proprio fabbisogno tramite fonti energetiche

3 Edifici ad energia netta zero Edifici dalle elevate prestazioni energetiche ottenute tramite progettazione bioclimatica che massimizzi le prestazioni passive dell edificio, in grado tuttavia di coprire una rilevante quota del proprio fabbisogno tramite fonti energetiche rinnovabili e in grado di interfacciarsi in maniera attiva e bidirezionale con le reti energetiche.

4 Bilanci di energia netta zero Crediti Crediti > Fabbisogno Crediti Crediti < Fabbisogno Fabbisogno

5 Interazione tra edifici e rete

6 Bilanci di energia netta zero k g p c p G C k k j j j 0 Dove g e c rappresentano rispettivamente la generazione e il carico, p k e p j sono i fattori di conversione, k e j i vettori energetici considerati per generazione e carico. Energia Primaria? Emissioni equivalenti di carbonio? Energia finale? Costo? Exergia? Disomogeneità su scala mondiale nelle metriche prescelte per il bilancio

7 Edifici ad energia netta zero: concetti chiave - Load Match, - Interazione bidirezionale con la rete energetica, - Smart Building, - Connessione alle Smart grid.

8 L edificio diventa un sistema complesso: gli occupanti assumono un ruolo chiave

9 Governare la complessità tra interessi contrastanti: - Comfort termico, - Comfort acustico, - IAQ, - Comfort visivo.

Edifici ad energia netta zero: concetti chiave - Non può fondarsi solamente su analisi medie mensili - Quantificare la contemporaneità di domanda e generazione di energia su scala

10 Edifici ad energia netta zero: concetti chiave - Non può fondarsi solamente su analisi medie mensili - Quantificare la contemporaneità di domanda e generazione di energia su scala oraria o sub-oraria è di fondamentale importanza - Gli indici di Load Match riportati a fianco, calcolati per l edificio Solar XXI identificano variabilità orarie estremamente marcate

11 «Ventilative Cooling» La legislazione corrente è orientata verso edifici dalle alte prestazioni energetiche, bassi valori di trasmittanza e di ricambi d aria per infiltrazione. Surriscaldamento durante l estate Sebbene l edilizia Mediterranea sia tipicamente caratterizzata da involucri molto massivi, spesso l inerzia termica non è sufficiente.

«Ventilative Cooling» Il «Ventilative Cooling», si riferisce all utilizzo di ventilazione naturale o meccanica per il raffrescamento degli ambienti indoor.

12 «Ventilative Cooling» Il «Ventilative Cooling», si riferisce all utilizzo di ventilazione naturale o meccanica per il raffrescamento degli ambienti indoor. Il «Ventilative Cooling» assume importanza rilevante in un ampia gamma di edifici e in particolare nel raggiungimento del target di edificio ad energia netta zero in edifici soggetti a retrofit energetico.

alle 18:00 circa - Elevati carichi termici interni Vista Est Modellizzazione Google Sketchup Vista Ovest Modellizzazione Google

13 Caso studio Edificio scolastico, provincia di Agrigento Superficie: 675 m 2 Trasmittanza S. opache =1,2 W/(m 2 K) Trasmittanza S.finestrate (Vetro singolo) = 3 W/(m 2 K) Altre caratteristiche: - Edificio riscaldato ma non raffrescato - Occupato dalle 8:00 alle 18:00 circa - Elevati carichi termici interni Vista Est Modellizzazione Google Sketchup Vista Ovest Modellizzazione Google Sketchup Cellura M., Guarino F., Longo S., Mistretta M. Natural ventilative cooling in school buildings in Sicily REHVA Journal, in press

Obiettivi - Quantificazione dei livelli di Comfort termico nelle zone occupate tramite l approccio adattivo in assenza di condizionamento estivo (EN15251) nel

14 Obiettivi - Quantificazione dei livelli di Comfort termico nelle zone occupate tramite l approccio adattivo in assenza di condizionamento estivo (EN15251) nel periodo Maggio Ottobre (simulazione TRNSYS) - Ottimizzazione della gestione dell edificio tramite «Ventilative Cooling» naturale Suddivisione in zone termiche

15 Scenario A (1) (2) (3) Percentuale di ore di comfort sul totale

16 Scenari di Analisi A : Edificio esistente B1 : Ventilazione diurna (8:00, 20:00), area finestrata aperta 50%, B2 : Ventilazione diurna (8:00, 20:00), area finestrata aperta 100%, C1 : Ventilazione notturna (20:00, 8:00), area finestrata aperta 50%, C2 : Ventilazione notturna (20:00, 8:00), area finestrata aperta 100%, D1: Ventilazione naturale 24h, area finestrata aperta 50% D2: Ventilazione naturale 24h, area finestrata aperta 100%

17 Carichi interni Scenario D2 Riduzione T interna fino a 5 C T esterna quasi sempre nel range di comfort Dati orari simulazione TRNSYS, 3-4 Giugno

18 Risultati ±(2 C) ±(3 C) ±(2 C) ±(3 C) ±(2 C) ±(3 C) ±(2 C) ±(3 C) Scenario Administration Classrooms1 Classrooms2 Classrooms 3 A B B C C D D Percentuale di ore di comfort sul totale

19 Edifici ad energia netta zero: tra efficienza energetica e comfort PROF. ING. MAURIZIO CELLURA UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PALERMO DIPARTIMENTO DI ENERGIA, INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE E MODELLI MATEMATICI MAURIZIO.CELLURA@UNIPA.IT, MCELLURA@DREAM.UNIPA.IT TEL

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