retrofit del sistema edificio-impianto
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Tecnologie e strategie progettuali per il retrofit del sistema edificio-impianto. Presentazione a #RESTART Firenze. Date prossimi convegni: http://formazione.ilsole24ore.com/restartTRANSCRIPT
Tecnologie e strategie progettuali per il retrofit del sistema edificio-impianto
Gianfranco Cellai Cristina Carletti
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALEINDUSTRIALE
Il sistema edificio - impianto
INVOLUCRO: superficie di controllo che delimita il sistema termodinamico “edificio”, ed ha la funzione di controllare i flussi di energia e massa e di mediare le condizioni climatiche esterne al fine di contribuire al raggiungimento delle condizioni di comfort negli ambienti confinati
IMPIANTO: parte attiva del sistema termodinamico con l’obiettivo di raggiungere le condizioni di comfort termoigrometrico negli ambienti confinati nei momenti estremi di punta, limitando i consumi energetici e gli impatti sull’ambiente esterno
G.Cellai, C. Carletti, DIEF
Processo progettuale integrato e complesso: necessitàdi sistemi di controllo ed azioni correttive di processo
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Darmstadt – 1990EPi,invol ≤≤≤≤15 kWh/m2a
Horbranz
Hallein
L'evoluzione del target energetico: verso il NZEB
Negli ultimi anni il valore di EP
involsi è
notevolmente abbassato fino al raggiungimento del target Passivhaus e NZEB anche in aree con clima mite
...NZEB...NZEB
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Gli indicatori prestazionali da controllare nel processo
PRODOTTI e COMPONENTI INVOLUCRO:Trasmittanza componenti opachi e finestrati, trasmittanza termica periodica (λ, c, µ, Ψ, δ, t, g, ecc.)
IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE:Rendimenti di generazione, distribuzione, regolazione, ηg, COP, eccRendimenti impianti attivi (PV, solare termico, ecc.)
Involucro edificio UNI TS 11300
EPe,invol = QEPe,invol = QC,ndC,nd/A /A (kWh/m2a)
EPe,invol = QEPe,invol = QC,ndC,nd/V /V (kWh/m3a)
EPi,invol =EPi,invol = QQHH,nd,nd/A /A (kWh/m2a)
EPe,invol = QEPe,invol = QHH,nd,nd/V /V (kWh/m3a)
Sistema edificio-impianto UNI EN ISO 13790
Indice di prestazione energetica Indice di prestazione energetica EPEPConsumo di energia primaria totale riferito all’unità di superficie utile (kWh/m2a) o di volume lordo (kWh/m3a)
EPgl = EPi + EPacs + EPe + EPill EPgl = EPi + EPacs + EPe + EPill (kWh/m2a oppure kWh/m3a)
(Decreto 26/6/2009 - Lineeguida per la certificazione energetica degli edifici –art. 6, comma 9 del D.Lgs 192/2005 e s.m.i.)
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Il processo progettuale finalizzato al retrofit
Analisi del sito: dati climatici ,GGRaccolta documentazioneAnalisi morfologica: rapporto di forma
S/VDescrizione ed analisi strutture ed
impianti (info dirette, abaco UNI TS 11300, ecc)
Analisi dei consumi (raccolta “storica”bollette)
Questionario di soddisfazione dell'utente (comfort termoigrometrico, luminoso, acustico, respiratorio olfattivo e IAQ)
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Il processo progettuale finalizzato al retrofitAnalisi in opera (termografia a
infrarossi, trasmittanza, condizioni termoigrometriche interne, comfort...)
Simulazioni del comportamento in regime stazionario e dinamico del sistema edificio – impianto
Confronto con i limiti di leggeProposte di implementazione
energetica ed ambientaleValutazione e verifica fattibilità tecnica
ed economica delle proposteProgetto definitivo/esecutivo della
strategia ipotizzata
U=0,513 W/m2K - “Average method”, ISO 9869:1994
Modello virtuale edificio DB® Composizione del bilancio energetico dell'edificio
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Gli interventi sull'involucroIl patrimonio edilizio italiano è caratterizzato da consumi energetici elevati e livelli di comfort termico inadeguati specie in regime estivoConcorrono in maniera determinante ai consumi energetici nazionali, gli edifici civili realizzati nel secondo dopoguerraFamiglie di interventi su componenti a giacitura orizzontale e verticale:Attacco a terra, solaio su ambiente non climatizzato, solaio copertura, tetto a falda, involucro opaco, involucro finestrato
Riqualificare l'involucro:Un approccio integrato2A) sostituzione del serramento:vetro 6(12)33.1 rivestimento b.e. in faccia 3, telaio in PVC di 70 mm2B) sostituzione del serramento + riqualificazione energetica dell’involucro con cappotto 2C) : 2A) +2B) con differenti sistemi schermanti e vetri a controllo solare: g=0.46 e τv=0.58 e g=0.21 e τv=0.40
G.Cellai, C. Carletti, DIEF G.Cellai, C. Carletti, DIEF
Riqualificazione del sistema infisso schermatura solare può essere abbinata alla riqualificazione dell'involucro opaco: i fattori stagionali degli apporti solari (F,inv e F,est) per le diverse configurazioni di schermatura (esposizione Sud) evidenziano differenti comportamenti di classi di schermi solari in inverno ed estate
simulazioni energetiche in regime dinamico
La valutazione integrata delle prestazioni
L'adozione di una strategia di intervento sull'involucro deve essere attentamente valutata in maniera integrataLe prestazioni di un sistema non sono solo solo di tipo termico / energetico ma assumo rilevanza anche dal punto di vista acustico e visivo, legando la scelta tecnologica alle classi di comfort
Corretto approccio allaCorretto approccio alla
ProgettazioneProgettazione
a) definizione di requisiti ambientali
b) stesura di specifiche di prodotti e
tecniche
c) selezione di soluzioni
tecnologiche e impiantistiche
conformi
d) definizione di procedure di verifica
su progetto e collaudo in opera
Cosa dice la normativa ?La prestazione energetica degli impianti è indicata attraverso le direttive 2002/91/CE “Rendimento energetico nell’edilizia” e 2006/32/CE “Efficienza degli usi finali dell'energia e i servizi energetici”, il tutto finalizzato all’obiettivo di avere edifici nZEB dal 2018.
L’Italia ha assolto agli obblighi pubblicando diversi decreti e per ultimi il DPR 59/2009 in materia di efficienza di edilizia ed impianti, ed il Dlgs 28/2011 in materia di uso obbligatorio di fonti rinnovabili.
Questi provvedimenti sono stati accompagnati dalla possibilità di usufruire di incentivi fiscali nel settore della riqualificazione edilizia ed impiantistica di sistemi e componenti.
Il quadro normativo che si è andato così delineando ha disegnato scenari particolarmente interessanti, specie per il possibile rilancio del settore particolarmente colpito dalla crisi.
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Gli interventi di riqualificazione impiantisticaGli interventi di riqualificazione impiantistica
Gli interventi sono mirati:-alla possibilità di sfruttare incentivi fiscali;
-alla necessità di migliorarne l’efficienza, con la sostituzione di vecchi generatori di calore con caldaie a condensazione e
pompe di calore;-all’uso di fonti di energia rinnovabile; le pompe di calore
utilizzano fonti di energia rinnovabile di origine aerotermicaaerotermica,
geotermicageotermica, idrotermicaidrotermica.
Questi interventi, accompagnati dalla riduzione dei carichi termici (isolamento, schermature solari, ecc.), portano ad
avere impianti di piccola potenza dalle prestazioni elevate e quindi confrontabili con l’edilizia di ultima generazione.
Ovvero edifici nZEB anche se di epoca non recenteOvvero edifici nZEB anche se di epoca non recente..
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Il calcolo delle prestazioni energeticheIl calcolo delle prestazioni energetiche
E’ basato sulle caratteristiche dell’edificio e degli impianti installati ed è strutturato su tre livelli:
1. calcolo dell’energia netta utilizzata dall’edificio Qn;
2. calcolo dell’energia fornita Qd = Qn/ηηηηηηηηimpiantiimpianti
3. calcolo dell’energia primaria Qp
Qp = ∑ ∑− )*,()*( ,,, ipexexipid fiQfQ
fp fattore di conversione in energia primaria
1
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trasformazioneEnergia usata
Energia fornita
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Impianti integrati: edifici nZEB
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Caldaia
o pompa
di calore
Condizioni climatiche favorevoliCondizioni climatiche favorevoli
GENNAIO LUGLIO
Nel 90% del territorio la temperatura varia da 12° a 16°C
Nel 95% del territorio la temperatura varia da 4° a 10°C a Gennaio
Nel 95% del territorio la temperatura varia da 20° a 24°C a Luglio
Media annuaMedia annua
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Il ruolo dellIl ruolo dell’’edificio nZEBedificio nZEBAssicurare condizioni di benessere accettabili in condizioni Assicurare condizioni di benessere accettabili in condizioni
mediamente gravosemediamente gravose
6°
23°
°C
invernoinverno
autunnoautunno
estateestate
primaveraprimavera
15° edificio nZEB
Impianto di Impianto di raffrescamentoraffrescamento
Impianto di riscaldamentoImpianto di riscaldamento
τG.Cellai, C. Carletti, DIEF
GRAZIE PER LGRAZIE PER L’’ATTENZIONEATTENZIONE
Gianfranco Cellai Cristina Carletti
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALEINDUSTRIALE