nuovi criteri di progettazione alla luce del d.lgs.28/11

NUOVI CRITERI DI PROGETTAZIONE ALLA LUCE DEL

D.Lgs.28/11

IL DECRETO LEGISLATIVO n.28 del 3 marzo 2011 di

recepimento della direttiva RES 2009/28/CE

(Decreto rinnovabili o Romani) ha previsto

nuovi obblighi di integrazione delle fonti rinnovabili

per coprire parzialmente i “consumi” per la climatizzazione nei

nuovi edifici e negli edifici esistenti sottoposti a

ristrutturazioni rilevanti (cioè con superficie d’intervento

superiore a 1000 m2 o soggetti a demolizione

e ricostruzione)

RISCALDAMENTO, SANITARIA RAFFRESCAMENTO

20% al 31/5/2012

35% al 1/1/2014

50% al 1/1/2017

ART. 11 DLGS. 28/2011

1. I progetti di edifici di nuova costruzione ed i

progetti di ristrutturazioni rilevanti degli edifici

esistenti prevedono l’utilizzo di fonti rinnovabili

per la copertura dei consumi di calore,di elettricità e per il raffrescamento

Articolo e DLGS. 28/2011

ART. 2 COMMA 1Si applicano inoltre le seguenti definizioni:

a) “energia da fonti rinnovabili”:

energia provenienteda fonti rinnovabili non fossili, vale a dire

energia eolica, solare, aerotermica, geotermica,idrotermica e oceanica, idraulica, biomassa, gas

di discarica, gas residuati dai processi di depurazione

e biogas;

b) “energia aerotermica”:

energia accumulatanell’aria ambiente sotto forma di calore;

c) “energia geotermica”

energia immagazzinatasotto forma di calore nella crosta terrestre;

e) “biomassa”:

la frazione biodegradabile dei prodotti,rifiuti e residui di origine biologica provenienti

dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetalie animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse,

comprese la pesca e l’acquacoltura, gli sfalcie le potature provenienti dal verde pubblico e privato,

nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industrialie urbani.

Allegato 1 DLGS. 28/2011

9. Ai fini del paragrafo 1, lettera b), non si tiene conto dell'energia termica generata da sistemi

energetici passivi, che consentono di diminuire il consumo di energia in modo passivo tramite la

progettazione degli edifici o il calore generato da energia prodotta da fonti non rinnovabili.

Ovvero l’isolamento non è “fonte rinnovabile”

Allegato 3 DLGS. 28/2011

2. Gli obblighi di cui al comma 1 non possono essere assolti tramite impianti

da fonti rinnovabili che producanoesclusivamente energia elettrica la quale alimenti, a sua volta, dispositivi o impianti

per la produzionedi acqua calda sanitaria, il riscaldamento

e il raffrescamento

Allegato 3 DLGS. 28/2011

6. Per gli edifici pubblici gli obblighi di cui ai precedenti commi sono incrementati

del 10%

LE POMPE DI CALORE

BILANCIO ENERGETICO

EFFICIENZA ENERGETICA

1EERE

EE

E

ECOP

E

EEER

S

SF

S

C

S

F

PERCENTUALE RINNOVABILE

stagionalemedioricricRES COPE

SPFEE

1

1

1

1

Premia molto le pompe di calore elettriche

PdC ELETTRICHE

Bisogna tener conto del rendimento della rete elettrica

PERCENTUALE RINNOVABILE

1

15,1SPF

RAPPORTO ENERGIA PRIMARIA

S

CSE

P

CINVERNALE

S

FSE

P

FESTIVO E

E

E

EREP

E

E

E

EREP

PERCENTUALE ENERGIA RINNOVABILE

INVCSE

S

C

PC%Rin REP

11

E

E1

E

EEE

PERCENTUALE ENERGIA RINNOVABILE

QUANTO PUO’ ESSERE LA QUOTA DI RAFFRESCAMENTO RISPETTO AL RISCALDAMENTO + SANITARIA?

ESEMPIO

Con un fabbisogno annuo per riscaldamento e sanitario di 100.000 kWhe una pompa di calore con COP medio = 4

che fabbisogno per il raffrescamento

si copre?

ESEMPIO (continua)

Si supponga ora di essere nelle condizioni di rispetto del DLsg 18/11 nel 2012:Fabbisogno Ris + AS =100.000 kWh

Fabbisogno Raffrescamento = 275.000 kWhpompa di calore con COP medio = 4

Che quota del raffrescamento deve essere coperto da RES?

E’ POSSIBILE PENSARE DI UTILIZZARE SOLO IL SOLAR COOLING?

ASSOLUTAMENTE NO

COME SI FARA’?

1^ regola: consumare meno

Meno si consuma, minori sono i fabbisogni, minore è l’energia da fonte

rinnovabile necessaria

CONSUMO DI ENERGIA

EFFETTI DELL’ISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI

Grande risparmio in inverno quando la temperatura

dell’aria esterna è bassa

Basso risparmio energetico in estate

EFFETTI DELL’ISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI

Utilizzo schermi solari

EFFETTI DELL’ISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI

Il passaggio da riscaldamento a condizionamento avviene ad una temperatura dell’aria più bassa

EFFETTI DELL’ISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI

2 effetti positivi

EFFETTI POSITIVI

1) Sovrapposizione carichi: possibilità di utilizzo della tecnologia dei polivalenti

2) Ottimizzazione dell’impianto

SOVRAPPOSIZIONE CARICHI

FUZIONAMENTO POLIVALENTI

ScambiatoreRef - Aria

RecuperatoreRef - Acqua

ScambiatoreRef - Acqua

COM

2 TUBI

ScambiatoreRef - Aria

RecuperatoreRef - Acqua

ScambiatoreRef - Acqua

COM

4 TUBI

ScambiatoreRef - Aria

RecuperatoreRef - Acqua

ScambiatoreRef - Acqua

COM

2 tubiImpianto a 2 tubi (ALBERGO)

Estate – solo freddo

EXPCircuito impianto

Acqua sanitaria

2 tubi estate solo freddo

ScambiatoreRef - Aria

RecuperatoreRef - Acqua

ScambiatoreRef - Acqua

COM

2 tubiImpianto a 2 tubi (ALBERGO)

Estate – recupero

EXPCircuito impianto

Acqua sanitaria

2 tubi estate recupero

ScambiatoreRef - Aria

RecuperatoreRef - Acqua

ScambiatoreRef - Acqua

COM

2 tubiImpianto a 2 tubi (ALBERGO)

mezza stagione

EXPCircuito impianto

Acqua sanitaria

2 tubi mezza stagione

ScambiatoreRef - Aria

RecuperatoreRef - Acqua

ScambiatoreRef - Acqua

COM

2 tubiImpianto a 2 tubi (ALBERGO)

Inverno – riscaldamento

EXPCircuito impianto

Acqua sanitaria

2 tubi inverno riscaldamento

ScambiatoreRef - Aria

RecuperatoreRef - Acqua

ScambiatoreRef - Acqua

COM

2 tubiImpianto a 2 tubi (ALBERGO)

Inverno – produzione sanitaria

EXPCircuito impianto

Acqua sanitaria

2 tubi inverno sanitaria

ScambiatoreRef - Aria

RecuperatoreRef - Acqua

ScambiatoreRef - Acqua

COM

2 tubi

inverno

Si può decidere la priorità tra impianto e produzione

acqua sanitaria

4 tubiImpianto a 4 tubi (UFFICI)

solo freddo

EXPCircuito freddo

Circuito caldo

4 tubi solo freddo

ScambiatoreRef - Aria

Condensatore recupero

Evaporatore

COM

4 tubiImpianto a 4 tubi (UFFICI)

recupero

EXPCircuito freddo

Circuito caldo

4 tubi recupero

ScambiatoreRef - Aria

Condensatore recupero

Evaporatore

COM

4 tubiImpianto a 4 tubi (UFFICI)

Solo caldo

EXPCircuito freddo

Circuito caldo

4 tubi solo caldo

ScambiatoreRef - Aria

Condensatore

Evaporatore

COM

VANTAGGIO DEL POLIVALENTE

NEL FUNZIONAMENTO IN RECUPERO DI CALORE LA SORGENTE

RINNOVABILE E’ LO STESSO RAFFRESACAMENTO DEI LOCALI

QUANDO C’E’ SOVRAPPOSIZIONE DEI CARICHI SI DEVE CONSIDERARE CHE LO

SCOPO E’ PRODURRE CALDO E SI RECUPERA FREDDO

Se non si fa così, si rischia di privilegiare un sistema di generazione separata che fa

consumare il doppio!!

Se si interpreta il recupero sul caldo come riduzione del fabbisogno termico,

non si utilizza una fonte rinnovabile

ESEMPIO 1

Si devono fornire 100 kWh di riscaldamento e sanitario e 75 kWh di raffrescamento

Generazione doppia:

PdC (COP = 4)

100 kWh Caldo

75 kWh

FABBISOGNO CALDO = 100 kWh

FONTE RINNOVABILE FABBISOGNO FREDDO = 75 kWh

GF (EER = 3)

Percentuale RES = 75/175 = 43%CONSUMO EE = 50 kWh

PdC (COP = 4)

100 kWh Caldo

75 kWh

FABBISOGNO CALDO = 100 kWh

FONTE RINNOVABILE FABBISOGNO FREDDO = 75 kWh

GF (EER = 3)

Se si interpreta il recupero sul caldo come riduzione del fabbisogno termico,

non si utilizza una fonte rinnovabile

Se si vede il recupero con questa interpretazione:

100 kWh Caldo

75 kWh

FABBISOGNO CALDO = 100 kWh

FABBISOGNO FREDDO = 75 kWh

GF (EER = 3)Percentuale RES = 0/75 = 0%

CONSUMO EE = 25 kWh

Arrivo al paradosso che un sistema che fa risparmiare il 50% dell’energia

elettrica è penalizzato perché non genera rinnovabile

Invece non solo la produzione principale deve essere considerata il caldo,

ma il recupero freddo deve essere considerato sia una riduzione del

fabbisogno di raffrescamento, sia una fonte rinnovabile

è il senso dell’interpretazione data in precedenza: Vanno considerate fonti

rinnovabili anche parti dell’impianto che sostituiscano in alcuni momenti le rinnovabili

tradizionali

VANTAGGIO DEL RECUPERO

NEL FUNZIONAMENTO IN RECUPERO DI CALORE LA SORGENTE

RINNOVABILE E’ LO STESSO RAFFRESACAMENTO DEI LOCALI

ESEMPIO

Si devono fornire 100 kWh di riscaldamento e sanitario e 125 kWh di raffrescamento

Con un sistema a PdC tradizionale si ha:

PdC (COP = 4)

100 kWh Caldo

75 kWh

FABBISOGNO CALDO = 100 kWh

FONTE RINNOVABILE FABBISOGNO FREDDO = 125 kWh

GF (EER = 3)

Percentuale RES = 75/225 = 33%

PdC (COP = 4)

100 kWh Caldo

75 kWh

FABBISOGNO CALDO = 100 kWh

FONTE RINNOVABILE FABBISOGNO FREDDO = 125 kWh

GF (EER = 3)

Con un sistema a recupero, la fonte rinnovabile è lo stesso fabbisogno freddo:

PdC (COP = 4)

FABBISOGNO CALDO

FONTE RINNOVABILE = FABBISOGNO FREDDO

Si lavora in recupero fino a soddisfare il fabbisogno caldo

Polivalente in recupero (COP = 4)

100 kWh Caldo

75 kWh

FABBISOGNO CALDO = 100 kWh

FONTE RINNOVABILE = FABBISOGNO FREDDO = 125 kWh

Poi si lavora in freddo per sopperire al rimante fabbisogno freddo

Polivalente in freddo (EER = 3)

50 kWh

FABBISOGNO FREDDO = 125 – 75 = 50 kWh

Poi lavora in freddo per sopperire al rimante fabbisogno freddo

Polivalente in freddo (EER = 3)

50 kWh

FABBISOGNO FREDDO = 125 – 75 = 50 kWh

Percentuale RES = 75/150 = 50%

5^ problema: il FC deve essere considerato rinnovabile, sia se diretto

che indiretto

Tra l’energia richiesta dall’edificio

e quella richiesta dai generatori

C’E’ DI MEZZO L’IMPIANTO

AZIONE SU IMPIANTI

Gli impianti possono essere:

- neutri

- energeticamente negativi

- energeticamente positivi

INEFFICIENZE FUNZIONAMENTO INVERNALE

1) ECCESSO ARIA RINNOVO

2) ECCESSO UMIDIFICAZIONE

3) TEMPERATURA TROPPO ELEVATA

INEFFICIENZE FUNZIONAMENTO ESTIVO

1) ECCESSO ARIA RINNOVO

2) ECCESSO DEUMIDIFICAZIONE

3) ECCESSO POST- RISCALDAMENTO

4) TEMPERATURA TROPPO BASSA

RISPARMIO ENERGETICO

per RECUPERO DI CALORE

e per TEMPERATURA AMBIENTE PIU’ MODERATA

(più bassa in inverno e più alta in estate)

RISPARMIO ENERGETICO

per FREE COOLING

La cosa meno costosa è corregge gli

impianti energeticamente negativi

Inverno - estate

ECCESSO DI PORTATA D’ARIA ESTERNA

Si corregge con sonde di qualità dell’aria e

sistemi a portata d’aria di rinnovo variabile

Inverno - estate

L’umidità dell’aria ambiente influisce molto

poco sul benessere. E’ conveniente

umidificare e deumidificare il meno possibile

Estate – risparmio annuo ottenibile mantenendo UR = 55-60% anziché UR = 50% (Re = 0,85)

Perché il recupero di calore sull’aria esausta non può essere considerato

rinnovabile?

E’ un errore concettuale enorme: l’aria esausta è sicuramente una sorgente di calore rinnovabile, perché infinita, in condizioni migliori di quella esterna

Probabilmente l’interpretazione viene fatta perché non si sa come parificare tra loro i

vari sistemi di recupero, statico e dinamico.

Invece è facile se anche per il recupero si adotta il criterio del COP

V

TRECR E

ECOP

ENERGIA RECUPERATA

V

TRECR E

ECOP

ENERGIA SPESA DAI VENTILATORI

Si usa la stessa formula delle PdC, sia in inverno che in estate.

In questo modo si favoriscono i sistemi di recupero più prestazionali,

confrontandoli tra loro in modo semplice

RECUPERO RIGENERATIVO

Il post-riscaldamento è sempre una perdita

energetica

recupero rigenerativo

L’aria deve essere prima raffreddata da

E a B

Si usa una batteria fredda

35°C 14,3°C

recupero rigenerativo

Poi riscaldata da

B a AP

Si aggiunge una batteria calda

35°C 14,3°C

21°C

recupero rigenerativo

C’è bisogno di calore in questo punto

35°C14,3°C

21°C

che può essere prelevato a monte della

batteria fredda

recupero rigenerativo

collegata idraulicamente

con quella calda

35°C14,3°C

Si sfrutta la terza batteria (quella di preriscaldamento)

recupero rigenerativo

35°C14,3°C

21°C

Si sottrae calore all’aria in questo punto

e si trasferisce qui

recupero rigenerativo

14,3°C

Si preraffredda gratuitamente l’aria da

E a R

27,2°C35°C

RISPARMIO ENERGETICO

35°C 14,3°C

21°C

27,2°C

La batteria fredda deve trattare l’aria solo da

R a B

recupero rigenerativo

35°C 14,3°C

21°C

27,2°C

Tra B e AP si usa il calore trasferito tra E e R

Non c’è bisogno di altra fonte di energia

recupero rigenerativo

Il recupero di calore in estate ha senso se si utilizzano sistemi di raffreddamento adiabatico indiretto

Altrimenti non ne ha

Raffreddamento adiabatico indiretto RAI

RAI doppio stadio

RAI ricircolo aria esterna

Risparmio ESTIVO: URa = 50%, = 0,65, eff. Um. = 85%

Free-Cooling diretto – clima italiano

Free-Cooling diretto – clima di BARI

FREE COOLING DIRETTO

Appena l’entalpia dell’aria esterna diventa minore di quella

massima accettabile in ambiente

FREE COOLING DIRETTO

Il recuperatore è by-passato e viene immesso il 100% di aria di rinnovo

FREE COOLING DIRETTO

Si aggiunge un umidificatore adiabatico a monte della

batteria fredda

FREE COOLING DIRETTO + RAD

FREE COOLING DIRETTO + RAD

FREE COOLING DIRETTO + RAD + RAI

Si aggiunge un umidificatore adiabatico sull’espulsione e non si by-passa il recupero

FREE COOLING DIRETTO + RAD + RAI

FREE COOLING DIRETTO + RAD + RAI

FABBISOGNI ESTIVI IN CENTRI COMMERCIALI

FABBISOGNI ESTIVI IN CENTRI COMMERCIALI

FABBISOGNI ESTIVI IN CENTRI COMMERCIALI

FREE COOLING INDIRETTOsi può ottenere da:

Acqua superficiale (falda, mare,ecc)

Sorgenti geotermiche

Aria (raffreddatori a secco o evaporativi)

Pompa sorgente

Scambiatore di calore

PdC acqua-acqua

Sistemi condizionamento

a media temperatura

Pompa sorgente

Scambiatore di calore

Chiller acqua-acqua

I sistemi a media temperatura sono collegati sulla linea di condensazione a monte del chiller

Sistemi di condizionamento a media temperaturaSoffitti freddi

La potenza in Free cooling è alta

Se si utilizzano sonde geotermiche verticali si può ottenere

acqua a 17- 20 °C

Si ottiene una potenza gratuita per circa 50 - 35 W/m2