Presentazione del progetto di analisi energetica

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1 PROVINCIA DELL OGLIASTRA PROGRAMMA NAZIONALE PER LA PROMOZIONE DELL'ENERGIA SOLARE MISURA 2 IL SOLE A SCUOLA Istituto Superiore A. Businco - Jerzu Liceo Scientifico, Linguistico Brocca e Istituto Tecnico Commerciale Igea Presentazione del progetto di analisi energetica Gli edifici scolastici, come tutti gli edifici pubblici, consumano necessariamente energia per il riscaldamento dei locali, per la produzione di acqua calda sanitaria, per l'illuminazione, l'utilizzo dei PC etc. A volte però i tipi di energia non sono i più appropriati, altre volte gli impianti di produzione e distribuzione dell'energia termica ed elettrica presentano bassi rendimenti oppure la struttura dell'edificio stesso presenta alte dispersioni di calore. In tutti questi casi si ha un impiego delle risorse energetiche maggiore del necessario, con conseguente spreco energetico e finanziario. Il primo obiettivo del progetto è stato quello di conoscere la qualità energetica della nostra scuola mediante l'analisi della volumetria e superficie degli edifici, il calcolo dei consumi energetici, i gradi-giorno della località di ubicazione, il confronto degli indicatori energetici trovati con valori normalizzati e l'individuazione delle classi di merito. Il secondo obiettivo è stato quello di proporre diverse misure di contenimento dei consumi, alcune delle quali a costo zero (migliore consapevolezza nell'utilizzo delle risorse con attenzione agli sprechi più comuni), altre che necessitano invece di investimenti (sostituzione caldaia, predisposizione di materiali isolanti, interventi di rinforzo dei solai, installazione pannelli solari termici o fotovoltaici). Questo lavoro vuole essere indirizzato prima di tutti ai responsabili decisionali delle istituzioni che hanno la competenza della gestione degli edifici, ma può rappresentare una buona occasione per la sensibilizzazione degli studenti, nonché del personale docente e non docente, alla tematica dell'uso razionale dell'energia e alla conoscenza delle cosidette energie rinnovabili, in particolare l'utilizzo dell'energia solare. Il referente: Prof.ssa

2 PROVINCIA DELL OGLIASTRA Indice generale Presentazione del progetto di analisi energetica...1 Analisi energetica...3 Valutazione dei risultati...13 Interventi di razionalizzazione e risparmio energetico...14 Calcolo dell' impianto fotovoltaico...17 Calcolo del risparmio emissioni di CO Calendario-elenco azioni svolte...19

3 Analisi energetica RILEVAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI NELLA SCUOLA - Fase 1 Rilevazione dei consumi di energia I consumi termici sono stati rilevati dalle fatture della centrale termica della scuola relativi alla cosidetta stagione calore antecedente a quella della diagnosi; invece, per quanto riguarda i consumi termici, si è fatto riferimento alle bollette dell'anno precedente. Consumo annuo di combustibile per il riscaldamento EDIFICIO 1 Unità di misura Consumo medio annuo 2007/2008 Gasolio l kwh t EDIFICIO 2 Unità di misura Consumo medio annuo 2007/2008 Gasolio l 9000 kwh t Consumi medi annui di energia elettrica Edificio 1 e2 Unità di misura Anno 2007 Consumo medio annuo kwh

4 Fase 2 Rilevazione dei volumi e delle superfici degli edifici La volumetria lorda riscaldata, la superficie a piani e la superficie disperdente sono state ricavate dalle planimetrie, sezioni e prospetti, i calcoli effettuati con AUTOCAD. Dato che la scuola si compone di due edifici, si è deciso di calcolare i vari indicatori energetici separatamente: EDIFICIO 1, EDIFICIO 2. EDIFICIO 1 Volumetria lorda riscaldata (V) V = m³ Superficie lorda ai piani (Sp) Sp = 4534 m² Superficie disperdente (Sd) Sd = 7176 m² Dati dimensionali V = m³ Sd = 7176 m² S/V = Fattore di forma Ff S/V m²/m³ Ff Sino a 0,25 1,1 da 0,26 a 0,30 1 da 0,31 a 0,40 0,9 Oltre 0,40 0,8 0, m²/m³ EDIFICIO 2 Volumetria lorda riscaldata (V) V = 5835 m³ Superficie lorda ai piani (Sp) Sp = 1795 m² Superficie disperdente (Sd) Sd = 2339 m² Dati dimensionali V = 5835 m³ Sd = 2339 m² S/V = 0, m²/m³ Fattore di forma Ff S/V m²/m³ Ff Sino a 0,25 1,1 da 0,26 a 0,30 1 da 0,31 a 0,40 0,9 Oltre 0,40 0,8

5 - Fase 3 Normalizzazione dei consumi per tener conto della posizione geografica e delle ore di funzionamento della scuola Normalizzazione i consumi per riscaldamento in base alla posizione geografica. Per i confronti tra i consumi di combustibile per riscaldamento occorre tenere conto delle differenze climatiche delle località in cui sono situate tutte le scuole. A tale scopo i consumi specifici vengono destagionalizzati attraverso i gradi giorno (GG) che sono ottenuti come sommatoria delle differenze tra la temperatura interna di progetto e la temperatura media giornaliera esterna, per tutti i giorni di riscaldamento della stagione invernale. Poiché per la maggior parte dei comuni non sono disponibili i GG effettivi anno per anno, si adottano quelli di legge ( All. A del DPR 412/93), calcolati su base nazionale. INDIVIDUARE I GRADI - GIORNO DELLA LOCALITA' IN CUI E' SITUATA LA SCUOLA Località Jerzu (OG) alt. 422m zona climatica D GG 1467 Normalizzazione tutti i consumi energetici in base alle ore di funzionamento. Fattore di normalizzazione Fh h/g Fh sino a 6 1,2 7 1,1 da 8 a 9 1 da 10 a 11 0,9 oltre 11 0,9

6 - FASE 4 Calcolo delle emissioni di CO 2 Emissioni annue da riscaldamento TIPOLOGIA COM- FATTORE DI EMIS- BUSTIBILE SIONE KgCO 2/kWh Gasolio 0,2638 EDIFICIO 1 Fase 1: Consumi medi annui di combustibile per il riscaldamento Gasolio l X 11,86 = kwh t Totale emissione CO 2 KgCO2 = 76183,0658 [F] Fase 2: fattore di emissione Fattore di emissione gasolio KgCO 2/kWh = 0,2638 Calcolo dell'indicatore di emmissioni di CO 2 IEr = [F] x [Ff] X [Fh] [V] x [GG] 0, KgCO 2/m3*GG*anno

7 FASE 4 Calcolo delle emissioni di CO 2 EDIFICIO 2 Fase 1: Consumi medi annui di combustibile per il riscaldamento Gasolio 9000 l X 11,86 = kwh t Totale emissione CO 2 KgCO 2 = 28158,012 [F] Fase 2: fattore di emissione Fattore di emissione gasolio KgCO 2/kWh = 0,2638 Calcolo dell'indicatore di emmissioni di CO2 IEr = [F] x [Ff] X [Fh] [V] x [GG] 0, KgCO 2/m3*GG*anno

8 Emissioni annue dagli impianti elettrici. kgco 2 prodotti = (kwh consumati) x 0,71 EDIFICIO 1 e 2 FASE 1: Consumi annui medi energia elettrica Contratto (contatore) n = kwh e Totale consumo annuo scuola = kwh e [A] FASE 2: Superficie lorda ai piani dell'edificio Sp = 6329 m² [B] FASE 3: Fattore di normalizzazione Fh rispetto all'orario di funzionamento della scuola FASE 4 : Emissioni annue dagli impianti elettrici Fh = 1,1 kgco 2prodotti= (kwhconsumati)x0,71 kg CO 2= [A]x 0, Calcolo dell'indice Emissioni [C] [E] IENr = [E] x [C] [B] 10, kgco 2/m²xanno

9 - Fase 5 Calcolo dell'indicatore energetico per i consumi di riscaldamento EDIFICIO 1 Fase 1: Consumi medi annui di combustibile per il riscaldamento Gasolio l X 11,86 = kwh t Totale consumo annuo scuola = [A] Fase 2: volumetria lorda riscaldata Volumetria lorda riscaldata V = m³ [B] Fase 3: Gradi-giorno convenzionali della località in cui è situata la scuola GG = 1467 [C] Fase 4: Fattore di forma Ff dovuto alla forma dell'edificio (S/V) Fattore di normalizzazione Ff = 0,8 [D] Fase 5: Fattore di normalizzazione Fh rispetto all'orario di funzionamento del riscaldamento Fattore di normalizzazione Fh = 1,1 [E] Calcolare dell'indice dei consumi ICr = [A] x [D] x [E] x 1000 [B] x [C] 7, Wh t/m³xggxanno

10 Fase 5 Calcolo dell'indicatore energetico per i consumi di riscaldamento EDIFICIO 2 Fase 1: Consumi medi annui di combustibile per il riscaldamento Gasolio 9000 l X 11,86 = kwh t Totale consumo annuo scuola = [A] Fase 2: volumetria lorda riscaldata Volumetria lorda riscaldata V = 5835 m³ [B] Fase 3: Gradi-giorno convenzionali della località in cui è situata la scuola GG = 1467 [C] Fase 4: Fattore di forma Ff dovuto alla forma dell'edificio (S/V) Fattore di normalizzazione Ff = 0,9 [D] Fase 5: Fattore di normalizzazione Fh rispetto all'orario di funzionamento del riscaldamento Fattore di normalizzazione Fh = 1,1 Calcolare dell'indice dei consumi [E] ICr = [A] x [D] x [E] x 1000 [B] x [C] 12, Wh t/m³xggxanno

11 - Fase 6 Calcolo dell'indicatore energetico per i consumi elettrici EDIFICIO 1 e 2 FASE 1: Consumi annui medi energia elettrica Contratto (contatore) n = kwh e Totale consumo annuo scuola = kwh e [A] FASE 2: superficie lorda ai piani dell'edificio Sp = 6329 m² [B] FASE 5: Fattore di normalizzazione Fh rispetto all'orario di funzionamento della scuola Fh = 1,1 [C] Calcolo dell'indicatore energetico IENe per il consumo energia elettrica IENe = [A] x [C] [B] 14, kwh e/m²xanno

12 - Fase 7 Verifica degli indici dei consumi energetici Trascrizione dei due indicatori energetici normalizzati IC R e IEN e e individuazione delle classi di merito: Classi di merito dei consumi specifici di riferimento per riscaldamento Wh t/m³xggxanno Buono Sufficiente Insufficiente Ist. Superiori minore di 11,5 da 11,5 a 15,5 maggiore di 15,5 ICr (edificio 1) 7,1 ICr (edificio 2) 12,345 Classi di merito dei consumi specifici di riferimento per energia elettrica kwh/ m 2 x anno Buono Sufficiente Insufficiente Medie, secondarie superiori minore di 9,0 da 9,0 a 12,0 maggiore di 12,0 IENe 14,8

13 Valutazione dei risultati Se i valori rientrano nelle fasce sufficienti, la scuola non dovrebbe presentare sprechi energetici considerevoli, questo non esclude però che sia possibile migliorare l efficienza energetica. Dall'analisi delle seguenti tabelle si deduce che i valori del parametro ICr sono complessivamente discreti, e pertanto la scuola dovrebbe presentare impianti efficienti e una buona gestione: Classi di merito dei consumi specifici di riferimento per riscaldamento Wht/m³xGGxanno Buono Sufficiente Insufficiente Ist. Superiori minore di 11,5 da 11,5 a 15,5 maggiore di 15,5 ICr (edificio 1) 7,1 ICr (edificio 2) 12,345 Mentre il valore del parametro IENe, è collocato nella classe insufficiente Classi di merito dei consumi specifici di riferimento per energia elettrica kwh/ m2 x anno Buono Sufficiente Insufficiente Medie, secondarie superiori minore di 9,0 da 9,0 a 12,0 maggiore di 12,0 IENe 14,8 occorre approfondire la diagnosi per individuare gli interventi sia di tipo gestionale che tecnologico più adeguati alle esigenze degli edifici.

14 Interventi di razionalizzazione e risparmio energetico Riduzione dei consumi di energia elettrica e termica a costo zero La prima parte dell'intervento ha riguardato l'individuazione dei punti luce e degli orari di illuminazione delle aule e laboratori. Ci si è accertati che non esistono sprechi di energia elettrica dovuta al mancato spegnimento delle luci durante le ore non curricolari, inoltre le centraline dei laboratori di lingue e di informatica vengono spente al termine delle attività negli stessi, e nessun apparecchio viene lasciato in modalità stand-by. L' analisi della esposizione delle aule ha portato alle seguenti conclusioni: la maggior parte delle aule dell'istituto è esposta a Sud-Est, quindi non necessita, nelle ore di insolazione, di luce artificiale; mentre 4 delle aule dell'edificio 2 (Istituto Tecnico Commerciale) è esposta a NORD, quindi necessita della costante illuminazione. Va comunque segnalato che non sempre si ha da parte degli utenti un comportamento più consapevole nell'utilizzo dell'illuminazione e del riscaldamento. Si dovrebbe sempre controllare di avere lasciato ogni aula con le luci spente, e le finestre chiuse, al fine di garantire un migliore isolamento termico.

15 RISCALDAMENTO Ambito di ottimizzazione Riduzione dei consumi di energia elettrica e termica Obiettivo Tipo di intervento Stima dei benefici Centrale termica Migliorare l'efficienza Sostituzione della caldaia nell'edificio 1 Edificio ILLUMINAZIONE E ALTRI USI ELETTRICI Ambito di ottimizzazione Riscaldamento con stufe elettriche Migliorare l'isolamento termico delle superfici. Riempimento dell'intercapedine delle pareti con materiale isolante, tipo lana di vetro o pannelli nel sottotetto; sistemazione della copertura del tetto dell'edificio 1. Non si hanno stime di risparmio, data la sostituzione relativamente recente. Risparmio del 5-15% 1 sul consumo totale di gasolio per il riscaldamento, in relazione ai coefficienti di trasmissione del calore dei materiali delle superfici interessate. Obiettivo Tipo di intervento Stima dei benefici Eliminare l'uso improprio dell'energia elettrica Disincentivare l'uso delle stufette elettriche e installare i termosifoni nei locali freddi Illuminazione Migliorare l'efficienza Regolare manutenzione di pulizia delle lampade Sostituendo la stufa elettrica con un generatore termico si ottiene un risparmio in termini di energia primaria del 60% Prevenire la perdita di flusso luminoso per sporcizia 1 Informazioni ricavate da: ENEA - Ente per le Nuove Tecnologie, l'energia e l'ambiente

16 Pannelli solari Assenza di qualsiasi tipo d'emissione inquinante, costi di manutenzione ridotti al minimo, possibilità di aumentare la potenza dell impianto, risparmio di energia elettrica erogata dal gestore locale Installazione di un impianto da 6 kw di pannelli fotovoltaici per un'area di 20 m 2 *Interventi attuati di recente o da attuare nei prossimi mesi.

17 2 Calcolo dell' impianto fotovoltaico L'impianto occupa una superficie totale (dei moduli): 20 m 2 Moduli fotovoltaici in silicio: mono L' impianto si trova nel: Centro-Sud Italia L'impianto è esposto verso: Sud Con inclinazione: 15 circa DATI CALCOLATI DELL' IMPIANTO Potenza nominale dell'impianto fotovoltaico: 3.07 kwp produzione attesa(*) annua di: 4156 kwh/anno +/-5% L'impianto avrà un costo medio chiavi in mano(**) con /-3% installazione standard: * In assenza di ostacoli vicini o lontani tali da fare ombra e sulla base dei dati di irraggiamento medi degli ultimi 5 anni ** il costo può variare in considerazione di diversi fattori quali la difficoltà di installazione, il tipo di installazione, eventuale estensione delle garanzie, le fluttuazioni di mercato dei moduli fotovoltaici, etc... CALCOLI ECONOMICI 0.42 a kwh prodotto Tariffa riconosciuta dal Conto Energia: dall'impianto 1. Ricavo annuale pagato dal G.S.E. per Euro (pari a 145 al anni: mese) 2. Risparmio annuale valutato al costo 789 Euro (pari a 65 al mese) medio attuale dell'energia***: Ricavo economico totale : 2534 Euro (pari a 0 al mese) Rientro dell'investimento: 7.87 anni *** Si è assunto il costo medio a kwh di 0,19 Euro attuali. Il risparmio si avrà per tutta le vita dell'impianto. L'incentivo statale ha durata ventennale. 2Informazioni ricavate dal sito:

18 Calcolo del risparmio emissioni di CO 2 3 Per produrre un chilowattora elettrico vengono bruciati mediamente l'equivalente di 2,56 kwh sotto forma di combustibili fossili e di conseguenza emessi nell'aria circa 0,53 kg di anidride carbonica (fattore di emissione del mix elettrico italiano alla distribuzione). Si può dire quindi che ogni kwh prodotto dal sistema fotovoltaico evita l'emissione di 0,53 kg di anidride carbonica. Questo ragionamento può essere ripetuto per tutte le tipologie di inquinanti. L'emissione di anidride carbonica evitata in un anno si calcola moltiplicando il valore dell'energia elettrica prodotta dai sistemi per il fattore di emissione del mix elettrico: 0,531. Per stimare l'emissione evitata nel tempo di vita dall'impianto è sufficiente moltiplicare le emissioni evitate annue per i 30 anni di vita stimata degli impianti. Luogo Energia elettrica generata (*) kwh/kwp Fattore mix elettrico italiano Kg CO 2 /kwh Emissioni annue evitate Kg CO 2 Jerzu , x0,531 = 2206,836 Vita dell'impianto Emissioni evitate (**) Kg CO 2 30 anni 2206,836x30 = 66205,08 3 Informazioni ricavate dal sito:

19 Calendario-elenco azioni svolte Martedì 13 maggio Ricerca in Internet di materiale sui pannelli solari, su esempi di casa ecologica e sulle varie forme di risparmio energetico. 3h non curricolari (Mirabelli Miriam, Vaccaneo Chiara) Mercoledì 14 maggio Ricerca in Internet sul risparmio energetico nell'abitazione. 3h non curricolari (Mirabelli Miriam, Vaccaneo Chiara) Giovedì 15 maggio Analisi del materiale raccolto e predisposizione dell'opuscolo informativo. 3h non curricolari (Fedraze Zakia, Salis Tiziana, Mura Martina, Locci Lorena) Venerdì 16 maggio Stesura e impaginazione dell'opuscolo informativo. 3h non curricolari Pisano Margherita (Cannas Laura, Deiana Giorgia, Usai Flavia, Lai Lisa, Piroddi Elisabetta) Martedì 20 maggio Il calore e la trasmissione di energia termica: la conduzione, la convezione e l'irraggiamento. 1h curricolare Analisi delle planimetrie, sezioni e prospetti degli edifici costituenti l'istituto, delle superfici, dei tetti e solai, dei piani riscaldati e adibiti a uso scolastico. 3h non curricolari Pisano Margherita (Deiana Giorgia, Lai Elisabetta, Podda Alessandro, Piroddi Maria Virginia, Usai Flavia) Mercoledì 21 maggio 3h non curricolari Pisano Margherita

20 Calcolo delle superfici, delle superfici disperdenti e dei volumi con l'utilizzo del software AUTOCAD (Deiana Giorgia, Lai Elisabetta, Podda Alessandro, Piroddi Maria Virginia, Usai Flavia) Giovedì 22 maggio La conduzione del calore, calcolo della dispersione del calore attraverso una parete di vari materiali e di una superficie vetrata. Rilevazione dei consumi termici ed elettrici nei due edifici. Calcolo degli indicatori energetici 1h curricolare 3h non curricolari Pisano Margherita (Locci Lorena, Floris Cesare,Giau Michele,Usai Flavia) Venerdì 23 maggio Predisposizione delle tabelle dei dati e della valutazione degli indicatori energetici 3h non curricolari (Locci Lorena, Floris Cesare) Lunedì 26 maggio Predisposizione delle tabelle dei dati e della valutazione degli indicatori energetici. 3h non curricolari Pisano Margherita (Locci Lorena, Floris Cesare) Lunedì 26 maggio Interventi di razionalizzazione e risparmio energetico 4h non curricolari Pisano Margherita (Locci Lorena, Floris Cesare) Martedì 27 maggio Preparazione del documento finale 4h non curricolari Pisano Margherita (Deiana Giorgia, Usai Flavia, Locci Lorena)

21 2 a A Linguistico ELENCO PARTECIPANTI Fedraze Zakia Mirabelli Miriam Mura Martina Salis Tiziana Vaccaneo Chiara 4 a C Scientifico Podda Alessandro 4 a A ITC Floris Cesare Locci Lorena 4 a B Scientifico Cannas Laura Deiana Giorgia Giau Michele Lai Elisabetta Lai Lisa Piroddi Elisabetta Piroddi Maria Virginia Usai Flavia Coordinatore: Pisano Margherita Personale non docente: Paolo Pilia Referente: