29gen2016 I dimostratori del progetto di ricerca. Smart Case. Francesco De Falco Stress S.c.a r.l.
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- Michelina Silvestri
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1 29gen2016 I dimostratori del progetto di ricerca Smart Case Francesco De Falco Stress S.c.a r.l.
2 Soluzioni innovative MultifunzionAli per l ottimizzazione dei Consumi di energia primaria e della vivibilità indoor del Sistema Edilizio PON03PE_00093_01
3 Alcuni riferimenti normativi Direttive Europee 31/2010/UE (2002/91/CE) [Art. 2] «edificio a energia quasi zero»: edificio ad altissima prestazione energetica ( ) Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa l'energia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze; Decreto Legge 4 giu 2013, n. 63 Legge 3 ago 2013, n. 90 [Art. 9] 1. Gli Stati membri provvedono affinché: a) entro il 31 dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione siano edifici a energia quasi zero; e b) a partire dal 31 dicembre 2018 gli edifici di nuova costruzione occupati da enti pubblici e di proprietà di questi ultimi siano edifici a energia quasi zero. Decreto Legislativo 19 ago 2005, n. 192 [Art. 2] «edificio a energia quasi zero»: edificio ad altissima prestazione energetica, calcolata conformemente (...) Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo è coperto in misura significativa da energia da fonti rinnovabili, prodotta all'interno del confine del sistema (in situ); [Art. 4-bis] A partire dal 31 dicembre 2018, gli edifici di nuova costruzione occupati da pubbliche amministrazioni e di proprietà di queste ultime, ivi compresi gli edifici scolastici, devono essere edifici a energia quasi zero. Dal 1 gennaio 2021 la predetta disposizione è estesa a tutti gli edifici di nuova costruzione.
4 Investimenti in costruzioni: nuovi edifici e riqualificazioni man. str. totale nuovo Fonte: ANCE - OSSERVATORIO CONGIUNTURALE SULL'INDUSTRIA DELLE COSTRUZIONI, luglio 2015
5 Investimenti in costruzioni: nuovi edifici e riqualificazioni Fonte: ANCE - OSSERVATORIO CONGIUNTURALE SULL'INDUSTRIA DELLE COSTRUZIONI, luglio 2015
6 Il progetto di ricerca SMART CASE OR1 Soluzioni innovative multifunzionali per l involucro opaco OR2 Soluzioni innovative multifunzionali per l involucro trasparente OR3 Soluzioni impiantistiche innovative e integrazione da FER OR5 Criteri di valutazione e scelta delle soluzioni ai fini dell ottimizzazione del sistema involucro/impianti OR6 Azioni di dimostrazione e diffusione OR4 Benessere, monitoraggio e controllo
7 I dimostratori del progetto di ricerca SMART CASE OR6 Azioni dimostrative principali Riqualificazione di un edificio esistente Realizzazione di una nuova costruzione
8 Riqualificazione di un edificio esistente Dipartimento di Ingegneria Industriale
9 Riqualificazione di un edificio esistente Laboratorio di esperienze idrodinamiche
10 Il BIM per la riqualificazione del costruito: Modellazione parametrica ed informatizzata CONOSCENZA Rilievo dello stato attuale Laser scanner 3D DATABASE modello BIM modello strutturale modello architettonico PROGETTAZIONE valutazioni e simulazioni energetiche progettazione degli interventi migliorativi modello degli impianti Il modello BIM a supporto della gestione e manutenzione futura dell edificio
11 Riqualificazione di un edificio esistente Conoscenza dell edificio
12
13 I dimostratori del progetto di ricerca SMART CASE OR6 Azioni dimostrative principali Riqualificazione di un edificio esistente Realizzazione di una nuova costruzione
14 Realizzazione di una nuova costruzione L nzeb dimostratore verrà realizzato in un area a ridosso del centro storico di Benevento, all interno del cortile del complesso residenziale universitario di via San Pasquale, oggetto di recente ristrutturazione.
15 Condizioni climatiche del sito
16 Workflow per la progettazione di nzeb EE : Cost reduction of new Nearly Zero-Energy buildings Deadline: 15 September 2016 Scope: Proposals should focus on reducing the cost of designing and constructing new nzeb in order to increase their market uptake. Proposals should explore how improved performance beyond the nzeb level can be reached whilst maintaining an overall focus on cost reduction. INNOVATIVE WORKFLOW AWARD
17 Workflow per la progettazione di nzeb La strategia per realizzare un nzeb in clima caldo-temperato deve puntare ad una sinergia tra i seguenti aspetti: 1 - Ottimizzazione sulla morfologia dell edificio e sul suo orientamento 2 - Sfruttamento della massa inerziale dell involucro opaco per ottimizzarne il comportamento passivo dell edificio 4 - Integrazione del sistema impiantistico al funzionamento passivo della costruzione 3 - Ottimizzazione dell involucro trasparente, inclusi i sistemi di schermatura fissi o mobili
18 Workflow per la progettazione di nzeb Parete in legno X-LAM Isolamento in lana di roccia Intonaco esterno Intercapedine aria Solaio in X-LAM Isolamento in fibra di legno Gessofibra (cartongesso) Solaio in X-LAM Configurazioni simulate Parete Solaio di copertura Solaio di terra Componenti finestrati S_1 U =0.35 W/m 2 K U =0.36 W/m 2 K U =0.34 W/m 2 K bassoemissivi S_2 U =0.35 W/m 2 K U =0.36 W/m 2 K U =0.34 W/m 2 K selettivi S_3 U =0.30 W/m 2 K U =0.30 W/m 2 K U =0.29 W/m 2 K bassoemissivi S_4 U =0.30 W/m 2 K U =0.30 W/m 2 K U =0.29 W/m 2 K selettivi S_5 U =0.22 W/m 2 K U =0.22 W/m 2 K U =0.22 W/m 2 K bassoemissivi S_6 U =0.22 W/m 2 K U =0.22 W/m 2 K U =0.22 W/m 2 K selettivi
19 Fotoinserimento
20 Fotoinserimento
21 Planimetria generale
22 Pianta ingresso/soggiorno/pranzo angolo cottura disimpegno servizio camera singola camera singola locale tecnico
23 Prospetti Sud - Ovest Nord - Ovest
24 Prospetti Sud - Est Nord - Est
![opaco verticale [m 2 ] 132.30 19,31 29,1 38,64 45.](/docs-images/55/35535270/images/25-0.png "25 Involucro trasparente [m 2 ] 27,86 1,54 6,2 9,51 10.")
25 Modellazione e simulazione energetica Area netta climatizzata 72 m 2 Volume netto climatizzato 196 m 3 Totale Nord Est Sud Ovest Involucro opaco verticale [m 2 ] ,31 29,1 38, Involucro trasparente [m 2 ] 27,86 1,54 6,2 9, Rapporto finestrato/opaco [%] 21,1 8,0 21,3 24,6 23,4
26 Modellazione e simulazione energetica Latitudine Longitudine Zona climatica C (1316 gradi giorno) Periodo di riscaldamento (DPR 412/93) 15/11 31/03 Periodo di raffrescamento (UNI TS :2014) Temperatura esterna di progetto 27/05 21/09-2 C (inverno) 32 C (estate)
27 Modellazione e simulazione energetica Infiltrazioni 0.2 ach Tutto l anno Ventilazione 0.5 ach Tutto l anno Free cooling notturno 2.5 ach Estate, dalle alle 6:00 COP 3,2 Inverno SEER 3,0 Estate Carichi termici interni Apparecchiature [W/m 2 ] Illuminazione (LED 80 lm/w) [W/m 2 ] Cucina Soggiorno Bagno Camera da letto
28 Involucro trasparente Triplo vetro con trattamento basso emissivo Telaio in legno 4/12/4/12/4 ESTERNO INTERNO U g : 0,5 [W/m 2 K]
29 Involucro opaco
![[-] Sfasamento: 20,14](/docs-images/55/35535270/images/30-0.png "[h] Trasmittanza:")
30 Involucro opaco Attenuazione: 0,030 [-] Sfasamento: 20,14 [h] Trasmittanza: 0,167 [W/m 2 K]
31 Temperatura operativa [ C] Bedroom Impianto spento temperatura operativa media mensile Tmean Jan Feb Mar Apr May June July Aug Sep Oct Nov Dec
32 12/08 01:00:00 12/08 02:00:00 12/08 03:00:00 12/08 04:00:00 12/08 05:00:00 12/08 06:00:00 12/08 07:00:00 12/08 08:00:00 12/08 09:00:00 12/08 10:00:00 12/08 11:00:00 12/08 12:00:00 12/08 13:00:00 12/08 14:00:00 12/08 15:00:00 12/08 16:00:00 12/08 17:00:00 12/08 18:00:00 12/08 19:00:00 12/08 20:00:00 12/08 21:00:00 12/08 22:00:00 12/08 23:00:00 12/08 24:00:00 12/09 01:00:00 12/09 02:00:00 12/09 03:00:00 12/09 04:00:00 12/09 05:00:00 12/09 06:00:00 12/09 07:00:00 12/09 08:00:00 12/09 09:00:00 12/09 10:00:00 12/09 11:00:00 12/09 12:00:00 12/09 13:00:00 12/09 14:00:00 12/09 15:00:00 12/09 16:00:00 12/09 17:00:00 12/09 18:00:00 12/09 19:00:00 12/09 20:00:00 12/09 21:00:00 12/09 22:00:00 12/09 23:00:00 12/09 24:00:00 Temperature [ C] Impianto spento temperatura operativa e temperatura esterna Inverno (8 e 9 dicembre) Outdoor Bedroom Living room Kitchen
33 12/08 01:00:00 12/08 02:00:00 12/08 03:00:00 12/08 04:00:00 12/08 05:00:00 12/08 06:00:00 12/08 07:00:00 12/08 08:00:00 12/08 09:00:00 12/08 10:00:00 12/08 11:00:00 12/08 12:00:00 12/08 13:00:00 12/08 14:00:00 12/08 15:00:00 12/08 16:00:00 12/08 17:00:00 12/08 18:00:00 12/08 19:00:00 12/08 20:00:00 12/08 21:00:00 12/08 22:00:00 12/08 23:00:00 12/08 24:00:00 12/09 01:00:00 12/09 02:00:00 12/09 03:00:00 12/09 04:00:00 12/09 05:00:00 12/09 06:00:00 12/09 07:00:00 12/09 08:00:00 12/09 09:00:00 12/09 10:00:00 12/09 11:00:00 12/09 12:00:00 12/09 13:00:00 12/09 14:00:00 12/09 15:00:00 12/09 16:00:00 12/09 17:00:00 12/09 18:00:00 12/09 19:00:00 12/09 20:00:00 12/09 21:00:00 12/09 22:00:00 12/09 23:00:00 12/09 24:00:00 Temperatura [ C] Impianto spento temperatura operativa nzeb vs edifici convenzionali 20 Inverno (8 e 9 dicembre) Outdoor NZEB Edificio in cemento armato non isolato Edificio in muratura Edificio in cemento armato debolmente isolato
34 07/13 01:00:00 07/13 02:00:00 07/13 03:00:00 07/13 04:00:00 07/13 05:00:00 07/13 06:00:00 07/13 07:00:00 07/13 08:00:00 07/13 09:00:00 07/13 10:00:00 07/13 11:00:00 07/13 12:00:00 07/13 13:00:00 07/13 14:00:00 07/13 15:00:00 07/13 16:00:00 07/13 17:00:00 07/13 18:00:00 07/13 19:00:00 07/13 20:00:00 07/13 21:00:00 07/13 22:00:00 07/13 23:00:00 07/13 24:00:00 07/14 01:00:00 07/14 02:00:00 07/14 03:00:00 07/14 04:00:00 07/14 05:00:00 07/14 06:00:00 07/14 07:00:00 07/14 08:00:00 07/14 09:00:00 07/14 10:00:00 07/14 11:00:00 07/14 12:00:00 07/14 13:00:00 07/14 14:00:00 07/14 15:00:00 07/14 16:00:00 07/14 17:00:00 07/14 18:00:00 07/14 19:00:00 07/14 20:00:00 07/14 21:00:00 07/14 22:00:00 07/14 23:00:00 07/14 24:00:00 Temperature [ C] Impianto spento temperatura operativa e temperatura esterna Estate (13 e 14 luglio) outdoor bedroom 0
35 07/13 01:00:00 07/13 02:00:00 07/13 03:00:00 07/13 04:00:00 07/13 05:00:00 07/13 06:00:00 07/13 07:00:00 07/13 08:00:00 07/13 09:00:00 07/13 10:00:00 07/13 11:00:00 07/13 12:00:00 07/13 13:00:00 07/13 14:00:00 07/13 15:00:00 07/13 16:00:00 07/13 17:00:00 07/13 18:00:00 07/13 19:00:00 07/13 20:00:00 07/13 21:00:00 07/13 22:00:00 07/13 23:00:00 07/13 24:00:00 07/14 01:00:00 07/14 02:00:00 07/14 03:00:00 07/14 04:00:00 07/14 05:00:00 07/14 06:00:00 07/14 07:00:00 07/14 08:00:00 07/14 09:00:00 07/14 10:00:00 07/14 11:00:00 07/14 12:00:00 07/14 13:00:00 07/14 14:00:00 07/14 15:00:00 07/14 16:00:00 07/14 17:00:00 07/14 18:00:00 07/14 19:00:00 07/14 20:00:00 07/14 21:00:00 07/14 22:00:00 07/14 23:00:00 07/14 24:00:00 Temperatura [ C] Impianto spento temperatura operativa nzeb vs edifici convenzionali 40 Estate (13 e 14 luglio) Outdoor Edificio in cemento armato non isolato Edificio in cemento armato debolmente isolato NZEB Edificio in muratura 0
36 Risultati della simulazione energetica FABBISOGNO DI ENERGIA ELETTRICA [kwh el ] [kwh el /m 2 ] Riscaldamento 710 8,6 Raffrescamento 478 5,8 Apparecchiature Luci Totale 3033
37 Aggregato compatto L aggregato compatto è una macchina nella quale vengono integrate e rese disponibili diverse funzionalità: Ventilazione meccanica Riscaldamento Raffrescamento Free cooling Recupero di calore in modalità passiva e attiva Produzione di ACS
38 Aggregato compatto La macchina dispone di uno scambiatore passivo a flussi incrociati ad alta efficienza, combinato ad un sistema attivo in pompa di calore aria-aria capace di raffrescare e riscaldare l'aria immessa negli ambienti, con contestuale recupero termico sull'aria esausta per la produzione di acqua calda sanitaria ad accumulo.
39 Recupero di calore statico ripresa aria esterna aria espulsa aria esterna mandata aria espulsa m a n d a t a r i p r e s a Recuperatore di calore ad alta efficienza, a flussi incrociati
40 Riscaldamento con recupero termodinamico attivo e produzione di ACS ripresa aria esterna Condensatore mandata Evaporatore aria espulsa PDC Scambiatore di ACS Oltre al recuperatore statico, per recuperare l energia contenuta nel flusso d aria espulsa è previsto l utilizzo di una pompa di calore, con produzione di ACS e ulteriore abbattimento del carico dell'aria esterna di rinnovo.
41 Raffrescamento con recupero termodinamico attivo e produzione di ACS ripresa aria esterna mandata aria espulsa Invertendo il ciclo termodinamico, è possibile raffrescare l ambiente con contestuale produzione di ACS.
42 Free cooling ripresa aria esterna andata BY-PASS del recuperatore del calore aria espulsa Quando le condizioni operative lo consentono, tipicamente in estate o nelle stagioni intermedie, la macchina può lavorare in modalità free cooling, raffrescando passivamente l ambiente interno.
43 Sistema passivo per lo sfruttamento dell energia geotermica a bassa entalpia Il sistema sfrutta l energia geotermica a bassa entalpia per pretrattare l aria esterna inviata all aggregato compatto. aria esterna Scambiatore di calore ariaacqua per il pretrattamento dell aria esterna aria preriscaldata o preraffrescata Gruppo idraulico circolatore campo geotermico orizzontale sottofondazione profondità 1,5 / 2,0 m
44 Soluzioni per lo sfruttamento di FER Em: producibilità elettrica media mensile (kwh) riferita ad un impianto FV di potenza nominale = 1 kw Producibilità annua di energia elettrica 5 x 1360 = 6800 kwh Fabbisogno stimato di energia: 3033 kwh el Batterie agli ioni di litio per la massimizzazione della quota di autoconsumo di energia solare. Impianto solare termico asservito al bollitore ACS dell aggregato compatto.
45 Sistema di monitoraggio e controllo Il sistema di monitoraggio e controllo è basato principalmente su tre infrastrutture: Una infrastruttura dedicata prettamente alle funzionalità di misura e controllo, ovvero il Building Management System (BMS); Una infrastruttura per il monitoraggio a scopi di ricerca e validazione, denominata Living Lab; Una infrastruttura Software per la gestione ed il controllo della parte hardware, delle logiche di funzionamento e dell interfacciamento utente. BMS Gestione Edificio Consumi / apporti di energia Comfort termoigrometrico Comfort visivo degli occupanti Qualità dell aria interna Meteorologia SOFTWARE Interazione con BMS e LIVING LAB Database dati di misura BMS e LIVING LAB Interfaccia Utente Algoritmi e Logiche di controllo LIVING LAB Monitoraggio dettagliato edificio per scopi di studio e ricerca
46 Grazie per l attenzione Francesco De Falco Stress S.c.a r.l.
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