STRUTTURE COINVOLTE. UNIVERSITÀ DI UDINE: la ricerca e altro

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1 POLITICHE E STRUMENTI PER LA PROMOZIONE DELL EDILIZIA SOSTENIBILE: ESPERIENZE INTERNAZIONALI A CONFRONTO Amaro, 14 marzo 28 L IMPEGNO DELL UNIVERSITÀ DI UDINE PER L EFFICIENZA ENERGETICA IN EDILIZIA: ATTIVITÀ FORMATIVE, PROMOZIONALI E DI COLLABORAZIONE O. Saro Dipartimento di Energetica e Macchine Relatore: Prof. Ing. Onorio Saro ( - DiEM) UNIVERSITÀ DI UDINE: la ricerca e altro ATTIVITÀ DI RICERCA: Scambio termico negli impianti - miglioramento delle modalità di scambio - scambio termico in evaporazione e condensazione Energetica degli edifici - sfruttamento apporti solari - schermature - superfici vetrate - soluzioni impiantistiche efficienti Sistemi energetic ALTRE ATTIVITÀ Realizzazione di un impianto fotovoltaico di media potenza Coinvolgimento in progetti di teleriscaldamento L IMPEGNO DELL UNIVERSITÀ DI UDINE ATTIVITÀ FORMATIVE: Corsi di Laurea triennale e magistrale Dottorato Corsi di aggiornamento ATTIVITÀ PROMOZIONALI Convegni Seminari COLLABORAZIONI Con aziende private Con enti pubblici STRUTTURE COINVOLTE Facoltà di Ingegneria (attività formative) Corsi di Laurea triennali Corsi di Laurea magistrale Dipartimento di Energetica e Macchine (ricerca, attività formative, promozionali e di collaborazione) Corsi di Dottorato in Tecnologie energetiche Seminari Prestazioni a favore di terzi Dipartimento di Ingegneria Civile (ricerca, attività formative e promozionali) Seminari Relatore: Prof. Ing. Onorio Saro ( - DiEM) 1 2

2 STRUTTURE COINVOLTE (2) C.I.F.I. Centro interdipartimentale di fluidodinamica e idraulica (seminari e attività di collaborazione) Ricerca Seminari Prestazioni a favore di terzi C.I.F.R.A. Centro interdipartimentale di formazione e ricerca ambientale (ricerca e attività di collaborazione) Ricerca Prestazioni a favore di terzi Attività formative Ingegneria Corsi di Laurea triennali Gestionale (professionalizzante) Ambiente ed Energia (dal prossimo anno) Corsi di Laurea magistrale Civile Meccanica (sede di Udine) Ambiente ed Energia (dal prossimo anno) Scienze dell Architettura Corsi di Laurea magistrale Collaborazioni Attività formative (2) Enti pubblici Regione Friuli V.G. (1994) PRENAF Regione Friuli V.G. (1995) Consorzi di Comuni Aziende Scambiatori di calore (impianti di climatizzazione) Terminali di impianto (Radiatori e pannelli radianti) Pannelli solari termici e fotovoltaici Tesi di Laurea triennale Aspetti particolari del comportamento termico degli edifici e degli impianti Impianti non tradizionali Tesi di Laurea magistrale Soluzioni energeticamente efficienti in edilizia Fabbisogni di energia per la climatizzazione Impantistica efficiente Componenti di impianti ad elevate prestazioni Ottimizzazioni di componenti di impianti Ottimizzazione dell involucro edilizio 3 4

3 Corsi e seminari ACCURATEZZA DEL METODO EUROPEO TIPOLOGIE DEGLI EDIFICI Corsi di formazione tecnica superiore Tipologia a Cubo Suddiv iso in 27 zone climatiche da 5x5 m Lezioni sull approccio energetico alla progettazione - EDIFICIO 1: orientamento Nord Sud - EDIFICIO 2: orientamento ruotato di 45 Comportamento delle strutture vetrate Tipologia Allungata Suddiv iso in 27 zone climatiche da 5x5 m e 3x5 m Corsi di aggiornamento - EDIFICIO 3: orientamento Est Ovest - EDIFICIO 4: orientamento ruotato di 9 Tipologia a Torre Suddiv iso in 45 zone climatiche da 5x5 m - EDIFICIO 5 Esempi: tesi di Laurea magistrale ACCURATEZZA DEL METODO EUROPEO PER IL CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA PER LA CLIMATIZZAZIONE APPLICATO A SITUAZIONI CLIMATICHE ITALIANE Stimare l accuratezza della norma europea pren 1379 per il calcolo dei fabbisogni energetici per la climatizzazione. Adattabilità alle località climatiche Italiane Tipologie di edifici differenti (destinazione uso uffici) La normativa descrive tre metodi di calcolo: Un quasi stazionario mensile (mouthly quasi-steady), o metodo stagionale; Un metodo orario semplice, diagramma equivalente elettrico 5R+1C; metodi dettagliati di simulazione, vengono solamente indicate le linee base. ACCURATEZZA DEL METODO EUROPEO LOCALITA CLIMATICHE 3 località climatiche sparse su tutto il territorio nazionale fornire una campionatura di tutte le tipologie climatiche presenti in Italia. Nelle simulazioni dettagliate sono stati utilizzati i dati climatici orari ricavati dall anno medio di ciascuna località Nello studio si è fatto riferimento al metodo mensile quasi stazionario. 5 6

4 pren ACCURATEZZA DEL METODO EUROPEO confronto tra il metodo mensile e dettagliato Confronto tra i risulati calcolati e simulati Ene rgy Plus Riscaldamento: Variazione media percentuale sul territorio nazionale tra la norma e le simulazioni dettagliate 23,5% -Scostamento maggiore con temperature medie stagionali maggiori di 12 C - Situazione intermedia tra i casi proposti dalla normativ a per τ H, - Liev e scostamento dei dati climatici d ingresso INFLUENZA DELLA VENTILAZIONE NATURALE EDIFICIO SCOLASTICO Flusso d aria esterna - Prodotto dalla pressione del vento e da differenze di densità - Se opportunamente utilizzata può essere in grado di controllare sia la temperatura che, parzialmente, l umidità pren 1379 pren 1379 Energy Plus Confronto tra i risula ti c alcolati e simulati Energy Plus Raf f rescamento: Variazione media percentuale sul territorio nazionale tra la Norma e le simulazioni dettagliate 28,1% - Errore v ariabile tra il 5-11 % per intermittenza notturna non considerata - Liev e scostamento dei dati climatici d ingresso pren Energy Pl us Altro esempio di tesi di Laurea Influenza della ventilazione naturale in un edificio scolastico, valutazione mediante simulazione numerica in regime variabile Studio della ventilazione naturale e delle strategie di raffrescamento passivo Valutazione dell impatto di un sistema di raffrescamento ibrido in un edificio scolastico esistente Valutazione della combinazione ottimale fra impianti, materiali e tecniche di raffrescamento passivo Metodo a reti nodali Definizione dei nodi Definizione delle tipologie di connessione Definizione delle connessioni RETE DI VENTILAZIONE volumi aperture impiantistica Leggi di flusso attraverso le componenti: Es. apertura: Q = CD A 2 p / ρ Soluzione di un sistema di equazioni non lineare tramite un processo iterativo 7 8

5 VENTILAZIONE NATURALE Sistemi di regolazione (funzionamento estivo) Controllo apertura delle porte: Es. Aule didattiche sempre aperte sempre chiuse aperte per 5 ai cambi d ora aperte per 15 all intervallo Controllo aperture finestrate: ventilazione continua ventilazione notturna assenza di ventilazione naturale consumi (MWh) VENTILAZIONE NATURALE Analisi dei risultati: consumi Comportamento estivo, stagionale maggio giugno luglio settembre TOTALI Mesi continua notturna fin.chiuse VENTILAZIONE NATURALE Analisi dei risultati: temperature Comportamento estivo, giugno (giorno tipo) Ventilazione assente TEMPERATURA INTERNA VENTILAZIONE NATURALE Consumi per diverse tipologie delle vetrate Consumi annuali, kwh/m 2 TEMPERATURA ESTERNA CONTRIBUTO IMPIANTO Antisun Bassoemissivi Normali Comportamento estivo, giugno (giorno tipo) Ventilazione continua APPORTI TERMICI TEMPERATURA INTERNA Ventilazione naturale Assenza di ventilazione naturale 15,65 16,55 23,86 19,7 22,6 27,31 CONTRIBUTO IMPIANTO 9 1

6 VENTILAZIONE NATURALE considerazioni sui risultati ottenuti Mantenimento di temperature adeguate Benessere termoigrometrico dell utente TIPOLOGIE EDILIZIE Tipologia a TORRE - 9 piani - pianta 17,52 x 15,42 m - 4 edifici appartamenti Notevole risparmio di consumi Necessità di sistemi di controllo intelligenti Tipologia a STECCA - 3 piani - pianta 12,72 x 5,44 m - 5 edifici - 12 appartamenti Altro esempio di tesi di Laurea PER UNA NUOVA LOTTIZZAZIONE Definizione edifici Scelta gradi di isolamento Definizione complessi Confronto economico TIPOLOGIE EDILIZIE Tipologia a SCHIERA - 2 piani - pianta 1,72 x 6,72 m - 66 edifici raggruppati in 11 gruppi di 6 Sfalsamento m Progettazione impianti Sfalsamento 1,5 m Sfalsamento 3 m 11 12

7 TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE RAFFRESCAMENTO ESTIVO Impianto tradizionale a caldaia centralizzato Impianto a cogenerazione con rete interna di teleriscaldamento e teleraffrescamento motore a combustione interna motore a microturbina Impianto tradizionale a caldaia centralizzato: gruppi frigo elettrici presso ogni edificio Impianto a cogenerazione con rete interna di teleriscaldamento e teleraffrescamento: gruppi ad assorbimento presso ogni edificio (trigenerazione) LA COGENERAZIONE La cogenerazione è la produzione contemporanea di energia termica ed energia meccanica, quest'ultima subito convertita in energia elettrica. Vantaggi riduzione costo dell energia elettrica copertura totale o parziale del fabbisogno termico protezione ambientale incentivi economici Svantaggi elevati costi di acquisto maggiori costi di manutenzione CONFRONTO ECONOMICO Al fine di valutare il vantaggio di una certa soluzione impiantistica e/o edilizia rispetto ad altre si è passati ad un analisi economica dei vari casi definiti, tenendo conto di: costi di installazione e costruzione impianto isolamento termico rete di teleriscaldamento e teleraffrescamento costi annuali gas ed elettricità manutenzione degli impianti certificati verdi 13 14

8 SINTESI DEI RISULTATI La tipologia impiantistica a cogenerazione con motore a microturbina è la più favorevole per tutti i casi studiati Risparmi energetici in Impianti ad anello d acqua: analisi dei carichi termici Per gli edifici a TORRE e a STECCA è conveniente anche l impianto a cogenerazione con motore a combustione interna Per gli edifici a SCHIERA la tipologia a caldaia è più vantaggiosa di quella a cogenerazione con motore a combustione interna Shopping Centre Office Block Importanza di un accurato studio dei consumi di elettricità e di gas Esempio lavori di ricerca: Risparmi energetici in Impianti ad anello d acqua Impianti ad anello d acqua: pompe di calore Riscaldamento Raffrescamento COP Calore fornito dall anello Consumo di energia elettrica + = H qh q COP 1 H COPH qh PcH = COP H = + C qc q 1+ COPC COPC + qc PcC = COP C 15 16

9 Impianti ad anello d acqua: risultati della simulazione (centro commerciale) Impianti ad anello d acqua: risultati della simulazione (uffici) Simulazioni per centro commerciale in tre località europee North Simulazioni per edificio per uffici in tre località europee M onth Centre South Impianti ad anello d acqua: convenienza dei cicli inversi separati Impianti ad anello d acqua: sintesi dei risultati Convenienza dei sistemi ad anello d acqua: contemporanea presenza di carichi di riscaldamento e raffrescamento 15 sorgente esterna per il riscaldamento P = Q ev + + COP1 COP2 COP1 COP2 1 5 Qev P = COP scambiatori intermedi efficienti

10 L.1/91 Articolo 3 - Entro 9 giorni... con decreto del Presidente della Repubblica... sono emanate norme per la certificazione energetica degli edifici la prima volta della certificazione energetica Certificazione energetica certificato energetico collaudo delle opere deposito relazione verifiche dei comuni Certificazione energetica negli edifici Esempi di procedure di certificazione (a diversi livelli di attuazione) Regioni: Liguria Lombardia Emilia Romagna Toscana Provincie: Bolzano (autonoma) Vicenza Trento Altri Enti: Comuni (anche su base volontaria) Agenzia provinciale per l energia (UD) ICMQ Lab La situazione italiana Procedure a confronto Competenza delle regioni Attesa delle linee guida Giustificazione dell inerzia (armonizzazione) Alcune iniziative (sempre più numerose) Legislazioni regionali (Regioni autonome e non) Attività delle amministrazioni locali Competenze non sempre complementari 19 2

11 Procedure a confronto (2) Procedure a confronto (4) Procedure a confronto (3) 21 22