Il rinnovo dell aria negli edifici Confronto economico tra soluzioni tradizionali e Sistema autonomo ZEPHIR 3 Clivet

Transcript

1 Technical Focus Il rinnovo dell aria negli edifici Confronto economico tra soluzioni tradizionali e Sistema autonomo ZEPHIR 3 Clivet Applicazione per impianto ad aria primaria nel settore terziario

2 SOMMARIO PREFAZIONE 3 SISTEMI DI ARIA PRIMARIA 3 CASO CONSIDERATO 4 SOLUZIONI IMPIANTISTICHE 5 CONFRONTO ECONOMICO 8 ULTERIORI CONSIDERAZIONI 9 CONCLUSIONI 11 Clivet S.p.A. ritiene che le considerazioni contenute in questo documento siano corrette. Le scelte impiantistiche e le relative valutazioni in sede di progetto ed esecutiva rimangono tuttavia a cura degli utilizzatori. Clivet S.p.A non si assume alcuna responsabilità per le eventuali considerazioni ed azioni basate su quanto riportato e per l utilizzo improprio di questo documento. I dati contenuti nel presente documento non sono impegnativi e possono essere modificati dal costruttore senza obbligo di preavviso. Riproduzione anche parziale VIETATA Copyright - CLIVET S.p.A. - Feltre (BL) - Italia 2 Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico TF14F001I--00

3 PREFAZIONE Il rinnovo e la purificazione dell aria negli edifici è un argomento centrale nella progettazione degli odierni fabbricati. Il corretto rinnovo, per garantire il comfort degli occupanti, viene effettuato dagli impianti di Aria Primaria mediante l estrazione dell aria viziata interna, la filtrazione dell aria esterna di rinnovo e la sua immissione a condizioni di temperatura ed umidità desiderate. Fig. 1: L elevato isolamento comporta che oggi il carico per il rinnovo dell aria può anche superare il 60% sul fabbisogno complessivo dell edificio. La quantità di aria di rinnovo varia in base alla destinazione d uso dell edificio ed è fissata da apposite leggi, norme e regolamenti: un ospedale ne richiede una quantità anche 20 volte superiore rispetto ad una abitazione residenziale. La portata di aria primaria aumenta tipicamente in funzione dell affollamento, della concentrazione di inquinanti interni e del livello di qualità dell aria richiesto nell edificio. Il peso del fabbisogno energetico per trattare l aria di rinnovo negli attuali edifici, sempre più isolati ed ermetici, rappresenta una delle principali voci di spesa ed affidarsi ad impianti ad elevata efficienza energetica riduce notevolmente i costi di esercizio. Inoltre le moderne strutture architettoniche offrono sempre meno superfici per locali e spazi tecnici dedicati alle installazioni impiantistiche: rendendo sempre più difficile far coesistere impianti di aria primaria, a bassi costi di primo investimento, con le esigenze costruttive. Oltre a ciò, l Introduzione del rinnovo dell aria, per opere di retrofit e riqualificazione, negli edifici esistenti è sempre più una opportunità di efficientamento e di incremento del valore economico dell immobile. Si confrontano di seguito i costi di primo investimento dell impianto di climatizzazione, per una applicazione nel settore terziario, tra approcci progettuali dove l aria primaria è trattata in modo tradizionale ed il Sistema autonomo ZEPHIR 3 di Clivet: progettato e pensato come sintesi dell impianto di aria primaria in un unico Sistema per tutte le applicazione in grado di garantire comfort, risparmio energetico, riduzione degli spazi tecnici e semplificazione dell impianto. Fig. 2: Nelle unità di trattamento tradizionali di tipo componibili il successo e l affidabilità dell impianto dipendono dal corretto funzionamento dei singoli componenti. Fig. 3: ZEPHIR 3 racchiude al proprio interno tutti i componenti necessari per il perfetto funzionamento, già ottimizzati e testati da Clivet. SISTEMI DI ARIA PRIMARIA Gli impianti tradizionali di aria primaria sono tipicamente composti da unità di trattamento aria (U.T.A.) idroniche di tipo componibili (Fig. 2), dai generatori della centrale termica e frigorifera, dalla rete di distribuzione dei fluidi vettori, dal sistema di canalizzazioni dell aria, da circolatori e pompe in linea, da accumuli inerziali e da una serie di altri dispositivi (valvole, elementi in campo, staffaggi, isolamenti, ecc.) a completamento dell impianto. I dispositivi sono gestiti tramite un sistema di regolazione centrale dove la logica è messa a punto caso per caso. Tutte le apparecchiature necessitano di adeguata collocazione in spazi tecnici che implicano una progettazione architettonica integrata: per consentire una corretta istallazione e manutenzione e permettere il transito di tubazioni e canaline in cavedi e cunicoli. Il Sistema autonomo ZEPHIR 3 di Clivet produce autonomamente la capacità termica e frigorifera per il trattamento dell aria primaria. Usa la tecnologia della pompa di calore reversibile e recupera l energia dall aria espulsa: consentendo, rispetto agli impianti convenzionali, un risparmio annuale anche del 50%. Elimina gli sprechi tipici degli impianti tradizionali, come pompaggio, accumulo, dispersioni sulla rete di distribuzione dei fluidi e consente un risparmio anche del 30% sulla ventilazione (Fig. 3). Semplifica l impianto non essendo necessario alcun collegamento a centrali termiche e frigorifere esterne con l eliminazione dell 80% dei lavori di cantiere. ZEPHIR 3 di Clivet è un prodotto industriale ottimizzato e testato per la massima affidabilità dei risultati. TF14F001I--00 Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico 3

4 Fig. 4: Per gli uffici open space il ricambio d aria per persona è fissato dalla normativa in 40 m 3 /h con indice di affollamento di 0,12 persone per m 2. CASO CONSIDERATO Si considera un centro direzionale ubicato a Milano costituito da 10 piani fuori terra con una superficie complessiva di circa m 2. Si confrontano tre diversi approcci progettuali finalizzati alla realizzazione degli impianti meccanici di climatizzazione: impianto di aria primaria di rinnovo e ventilconvettori idronici, per valutare sia i costi di primo investimento sia i benefici per l utente finale. Il confronto, per la fornitura e posa in opera, prende in considerazione l impianto di climatizzazione completo: computando le apparecchiature ed i materiali che differenziano le soluzioni. Ad esempio: i terminali d ambiente rimanendo inalterati non sono stati conteggiati. Per una analisi oggettiva vengono messi a confronto tre approcci progettuali: Soluzione 1: impianto idronico tradizionale con aria primaria decentralizzata e terminali d ambiente (Fig. 5); Soluzione 2: impianto idronico tradizionale con aria primaria centralizzata e terminali d ambiente (Fig. 6); Soluzione 3: Sistema autonomo Zephir 3 di aria primaria decentralizzato ed impianto idronico per terminali d ambiente (Fig. 7). La gestione decentralizzata dell aria primaria è la soluzione ideale nel caso di commercializzazione dell edificio su più tenants, ognuno dei quali può così disporre del proprio impianto secondo le proprie esigenze di comfort e di utilizzo. La gestione centralizzata viene invece spesso scelta per il minore costo delle unità di trattamento. I principali dati di progetto rimangono invariati nei tre casi: Portata d aria di rinnovo per persona m 3 /h 40 Indice d affollamento persone per m 2 0,12 Totale portata d aria primaria m 3 /h Totale carico frigorifero MW 2,8 Numero totale di terminali d ambiente n. 500 Si sintetizzano di seguito le tipologie e le specifiche tecniche oggetto del confronto economico: APPROCCI PROGETTUALI SOLUZIONE 1 SOLUZIONE 2 SOLUZIONE 3 Tipologia impianto di aria primaria Tipologia impianto secondario Numero e portata aria primaria unità di trattamento Potenza della centrale termica e frigorifera Impianto tradizionale idronico decentralizzato N.20 Unità di trattamento aria primaria installate ai piani da m 3 /h cad. Impianto tradizionale idronico centralizzato Terminali d'ambiente idronici N.4 Unità di trattamento aria primaria installate in copertura da m 3 /h cad. Centrale termica - frigorifera da 3,2 MW termici - 2,8 MW frigoriferi Sistema autonomo ZEPHIR 3 decentralizzato N.20 Sistema ZEPHIR 3 di trattamento aria primaria installate ai piani da m 3 /h cad. Centrale termica - frigorifera da 1,3 MW termici - 1,2 MW frigoriferi 4 Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico TF14F001I--00

5 SOLUZIONI IMPIANTISTICHE SOLUZIONE 1 Nella Soluzione 1, con impianto tradizionale idronico decentralizzato (Fig. 5), si adottano 20 unità di trattamento aria di tipo componibile con una portata di m 3 /h cad., due per livello, istallate ai singoli piani con quadro elettrico a bordo unità, costituite da: recupero rotativo entalpico (efficienza minima 70%), elementi in campo per la regolazione, doppio stadio di filtrazione: filtro piano G4 ed a tasche F7, scambiatore a pacco alettato caldo, freddo e di post-riscaldamento, sezioni ventilanti di mandata e ripresa. La centrale termica e frigorifera consta di n.2 unità multifunzione da 700kW frigoriferi cad. e n.2 pompe di calore da 700kW frigoriferi cad. a servizio delle U.T.A. e delle unità terminali d ambiente. Fig. 5: Impianto idronico tradizionale con aria primaria decentralizzata e terminali d ambiente TF14F001I--00 Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico 5

6 SOLUZIONE 2 Nella Soluzione 2, con impianto tradizionale idronico centralizzato (Fig. 6), si adottano 4 unità di trattamento aria di tipo componibile con una portata di m 3 /h cad. installate in copertura con quadro elettrico separato, costituite da: recupero rotativo entalpico (efficienza minima 70%), elementi in campo per la regolazione, doppio stadio di filtrazione: filtro piano G4 ed a tasche F7, scambiatore a pacco alettato caldo, freddo e di post-riscaldamento, sezioni ventilanti di mandata e ripresa. La centrale termica e frigorifera consta di n.2 unità multifunzione da 700kW frigoriferi cad. e n.2 pompe di calore da 700kW frigoriferi cad. a servizio delle U.T.A. e delle unità terminali d ambiente. Fig. 6: Impianto idronico tradizionale con aria primaria centralizzata e terminali d ambiente 6 Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico TF14F001I--00

7 SOLUZIONE 3 Nella Soluzione 3, con Sistema autonomo ZEPHIR 3 di Clivet con trattamento dell aria primaria decentralizzato (Fig. 7), si adottano 20 unità da m 3 /h cad., due per livello, installate ai singoli piani con regolazione e quadro elettrico a bordo unità, costituite da: recupero termodinamico dell energia sull'aria espulsa, compressori ermetici scroll comandati con inverter, scambiatori interni ad e- spansione diretta a pacco alettato, post-riscaldamento a recupero di gas caldo a modulazione di capacità, valvola di espansione elettronica, valvola di inversione ciclo a 4 vie, doppio stadio di filtrazione: filtro piano G4 ed elettronico H10, ventilatori di mandata ed estrazione del tipo plug-fan a controllo elettronico. La centrale termica e frigorifera consta di n.2 unità multifunzione da 300kW frigoriferi cad. e n.2 pompe di calore da 300kW frigoriferi cad., notevolmente ridotta rispetto alle soluzioni precedenti perché ora ad esclusivo servizio delle unità terminali d ambiente. Fig. 7: Sistema autonomo ZEPHIR 3 di aria primaria decentralizzato ed impianto idronico con terminali d'ambiente ZEPHIR 3 ZEPHIR 3 ZEPHIR 3 TF14F001I--00 Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico 7

8 CONFRONTO ECONOMICO Di seguito si riporta la tabella riepilogativa con il confronto economico tra le tre soluzioni sopra analizzate con i costi di primo investimento dell impianto di climatizzazione: impianto di aria primaria di rinnovo e terminali d ambiente a ventilconvettori idronici. I costi finali comprendono sempre le spese generali e l utile d'impresa, pari a 15% e 10% rispettivamente. Il confronto economico prende in considerazione l impianto di climatizzazione completo, considerando le apparecchiature e i materiali che differenziano le tre soluzioni. Poiché i terminali d ambiente rimangono invariati, non vengono conteggiati. SOLUZIONE 1 IMPIANTO TRADIZIONALE DECENTRALIZZATO SOLUZIONE 2 IMPIANTO TRADIZIONALE CENTRALIZZATO SOLUZIONE 3 SISTEMA CON ZEPHIR3 DECENTRALIZZATO DESCRIZIONE COSTO IN OPERA [ ] DESCRIZIONE COSTO IN OPERA [ ] DESCRIZIONE COSTO IN OPERA [ ] UNITA' TRATTAMENTO ARIA PRIMARIA n. 20 x Unità di trattamento aria primaria componibile da m 3 / h cad n. 4 x Unità di trattamento aria primaria componibile da m 3 /h cad n. 20 x Sistema ZEPHIR 3 Size3 da m 3 /h cad REGOLAZIONE UNITA' TRATTAMENTO ARIA PRIMARIA n.20 x 30 punti per UTA n. 4 x 30 punti per UTA Inclusa 0 ALIMENTAZIONE ELETTRICA UNITA' TRATTAMENTO ARIA PRIMARIA n.20 x Quadro elettrico a bordo unità ed alimentazione elettrica n. 4 x Quadro elettrico separato in copertura ed alimentazione elettrica n.20 x Alimentazione elettrica RETE DISTRIBUZIONE FLUIDI UTA 7500 kg di tubo in acciaio nero serie leggera con isolamento termico di spessore secondo la normativa kg di tubo in acciaio nero serie leggera con isolamento termico di spessore secondo la normativa Non necessario 0 CANALIZZAZIONI ARIA PRIMARIA Non necessario 0 Canalizzazioni isolate in acciaio zincato: distribuzione in copertura ed entro cavedi verticali Non necessario 0 CENTRALE TERMICA E FRIGORIFERA Centrale termicafrigorifera da 3,2 MW termici 2,8 MW frigoriferi Centrale termica- frigorifera da 3,2 MW termici 2,8 MW frigoriferi Centrale termicafrigorifera da 1,3 MW termici 1,2 MW frigoriferi SOLUZIONE 1 TOTALE IN OPERA SOLUZIONE 2 TOTALE IN OPERA SOLUZIONE 3 TOTALE IN OPERA Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico TF14F001I--00

9 APPROCCI PROGETTUALI SOLUZIONE 1 SOLUZIONE 2 SOLUZIONE 3 CENTRALE TERMICA/FRIGORIFERA UNITA' CLIVET CONSIDERATE ULTERIORI CONSIDERAZIONI Spazi tecnici: centrali tecnologiche La Soluzione 3, con Sistema autonomo ZEPHIR 3 di Clivet decentralizzato, consente una riduzione del 48% di superficie in pianta per la posa delle unità multifunzione e delle pompe di calore. Infatti l impiego di ZEPHIR 3 di Clivet consente di dimensionare la centrale termica e frigorifera esclusivamente per l impianto secondario evitando quindi di realizzarla sull intero fabbisogno dell edificio. Ciò permette una notevole riduzione degli spazi tecnici, che potranno così essere convertiti in altre destinazioni d uso. Di seguito si riporta una tabella riepilogativa degli ingombri in pianta delle unità, considerando unità Clivet Multifunzione e Pompe di Calore. FOOTPRINT TOTALE UNITA' CON SPAZI DI RISPETTO [m 2 ] n.2 Unità Multifunzione da 700 kw cad. n.2 Pompe di Calore da 700 kw cad. SOLUZIONE 1 Tradizionale decentralizzato n.2 WSAN-XSC3 MF n.2 WSAN-XSC n.2 Unità Multifunzione da 300 kw cad. n.2 Pompe di Calore da 300 kw cad. n.2 WSAN-XSC3 MF n.2 WSAN-XSC SOLUZIONE 2 Tradizionale centralizzato SOLUZIONE 3 ZEPHIR 3 di CLIVET Riduzione spazi tecnici con Sistema ZEPHIR 3-48% TF14F001I--00 Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico 9

10 Spazi tecnici: interni all edificio La totale superficie occupata dai cavedi tecnici per il transito delle canalizzazioni nella Soluzione 2, con impianto idronico tradizionale centralizzato, rappresenta orientativamente la superficie in pianta impegnata nella Soluzione 3, con Sistema autonomo ZEPHIR 3 di Clivet decentralizzato, per la posa delle n.20 unità (Size 3), due per piano, da m 3 /h cad.. Quindi la superficie interna al fabbricato per l installazione delle unità ZEPHIR 3 non pregiudica l impiego di cubatura per attività commerciali. Mentre dal confronto con la Soluzione 1, con impianto idronico tradizionale decentralizzato, si deve considerare in più, rispetto alla Soluzione 3, la superficie in pianta occupata dai cavedi per il passaggio delle tubazioni dei fluidi vettori di alimentazione delle unità di trattamento tradizionali. Di seguito si riporta tabella con gli spazi tecnici interni occupati nelle tre soluzioni: APPROCCI PROGETTUALI SOLUZIONE 1 SOLUZIONE 2 SOLUZIONE 3 Totale superficie in pianta unità di trattamento aria primaria - [m 2 ] 200 Unità in copertura 178 Totale superficie in pianta cavedi per transito per canalizzazione - velocità aria 3,5 m/s - [m 2 ] Canalizzazioni ai piani (controsoffitto) 176 Canalizzazioni ai piani (controsoffitto) Totale superficie in pianta cavedi per transito tubazioni isolate - [m 2 ] 9 Distribuzione in copertura Nessuna tubazione TOTALE - [m 2 ] Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico TF14F001I--00

11 CONCLUSIONI Dal confronto economico tra i tre approcci progettuali si evince come la Soluzione 3, con Sistema autonomo ZEPHIR 3 (Fig. 8) di Clivet decentralizzato, consente all investitore un risparmio economico iniziale del 19% rispetto alla Soluzione 1 con impianto idronico tradizionale decentralizzato, e del 9,2% rispetto alla Soluzione 2 con impianto idronico tradizionale centralizzato. Primo investimento % ,2% SOLUZIONE 1 Tradizionale decentralizzato SOLUZIONE 2 Tradizionale centralizzato SOLUZIONE 3 ZEPHIR 3 di CLIVET Allo stesso tempo il Sistema autonomo ZEPHIR 3 decentralizzato, rispetto alla Soluzione 2, garantisce flessibilità e localizzazione: favorendo la suddivisione dell impianto di Aria Primaria in zone omogenee dell edificio ed aumentando il comfort perché si adegua meglio ai carichi. Il Sistema autonomo ZEPHIR 3 di Clivet permette inoltre la ripartizione nel tempo dell investimento iniziale. In particolare, in raffronto alla Soluzione 2 con impianto idronico tradizionale centralizzato, l acquisto dei singoli Sistemi da installare ai piani può avvenire quando i locali verranno effettivamente occupati. Fig. 8: ZEPHIR 3 di Clivet garantisce il migliore comfort agli utilizzatori ad un costo impiantistico complessivo inferiore alle soluzioni tradizionali. Al suo interno racchiude tutto l impianto di Aria Primaria. Inoltre, a differenza di entrambe le soluzioni tradizionali, la centrale termica e frigorifera può essere dimensionata esclusivamente per l impianto secondario evitando di realizzarla fin da subito sull intero fabbisogno. Infatti il Sistema autonomo ZEPHIR 3 racchiude al proprio interno tutti i componenti per produrre autonomamente la capacità termica e frigorifera per trattare l aria primaria. Si aggiunge in più una semplificazione nella progettazione impiantistica ed architettonica: si riduce del 57% la potenza della centrale termica e frigorifera rispetto ad soluzioni tradizionali. Sarà necessaria solo per i terminali d ambiente; non sono necessari, rispetto alla Soluzione 2, cavedi di ampie sezioni per le canalizzazioni degli impianti centralizzati di grande portata; si elimina, rispetto alla Soluzione 1, l intero impianto di distribuzione dei fluidi caldo e freddo per l Aria Primaria ed i relativi cavedi; si semplifica notevolmente la logica di funzionamento e regolazione. Dal confronto economico il maggior onere per l impianto di alimentazione elettrica con ZEPHIR 3, trascurabile nel costo totale d investimento, è giustificato nell autonomia e dall unicità del Sistema. In conclusione, l applicazione del Sistema autonomo ZEPHIR 3 di Clivet garantisce, oltre che un risparmio economico di primo investimento per l utente finale, anche una modularità applicativa ed una notevole semplificazione della progettazione senza rinunciare al comfort ed all efficienza energetica. TF14F001I--00 Technical focus Il rinnovo dell aria negli edifici: confronto economico 11

12 TF14F001I--00 CLIVET SPA Via Camp Lonc 25, Z.I. Villapaiera Feltre (BL) - Italy Tel Fax info@clivet.it CLIVET ESPAÑA S.A. Calle Real de Burgos , Paracuellos de Jarama, Madrid - España Tel Fax info@clivet.es CLIVET UK LTD 4 Kingdom Close, Segensworth East - Fareham, Hampshire - PO15 5TJ - United Kingdom Tel (0) Fax + 44 (0) info@clivet-uk.co.uk CLIVET NEDERLAND B.V. Siliciumweg 20a, 3812 SX Amersfoort - Netherlands Tel (0) Fax + 31 (0) info@clivet.nl CLIVET GmbH Hummelsbütteler Steindamm 84, Norderstedt - Germany Tel (0) Fax + 49 (0) info.de@clivet.com CLIVET RUSSIA Elektrozavodskaya st. 24, office , Moscow, Russia Tel Fax info.ru@clivet.com CLIVET MIDEAST FZCO Dubai Silicon Oasis (DSO), High Bay Complex, Ind Unit No. 3 - PO Box DUBAI, UAE Tel Fax info@clivet.ae CLIVET AIRCONDITIONING SYSTEMS (P) LTD 3C3, Gundecha Onclave, Kherani Road, Saki Naka, Andheri (East), Mumbai (INDIA) Tel Fax sales.india@clivet.com