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Alla fine del 2008 il Parlamento ed il Consiglio Europeo hanno adottato, nel quadro
della procedura di codecisione, il pacchetto legislativo clima-energia denominato 20-
20-20, che si pone come obiettivo entro il 2020 di:
•Ridurre del 20% le emissioni di gas ad effetto serra
•Portare al 20% il risparmio energetico
•Aumentare al 20% l’apporto delle energie rinnovabili sui consumi finali di energia

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  1. 1. LA SFIDA PROGETTUALE PER UNA RIQUALIFICAZIONEEFFICIENTE – PROPOSTE DI SOLUZIONI SOSTENIBILI INTERMINI DI RISPARMIO ENERGETICO ALLA LUCE DELLA NUOVA DIRETTIVA RES 28/11 Alberto Cavallini Docente di Energie Rinnovabili Scuola di Ingegneria dell’Università di Padova
  2. 2. Alla fine del 2008 il Parlamento ed il Consiglio Europeo hanno adottato, nel quadrodella procedura di codecisione, il pacchetto legislativo clima-energia denominato 20-20-20, che si pone come obiettivo entro il 2020 di:•Ridurre del 20% le emissioni di gas ad effetto serra•Portare al 20% il risparmio energetico•Aumentare al 20% l’apporto delle energie rinnovabili sui consumi finali di energiaNell’ambito delle sei azioni legislative che compongono il pacchetto clima-energia, ilParlamento ed il Consiglio Europeo hanno emanato la Direttiva 2009/28/CE del 23aprile 2009 sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, con l’intendi-mento di rendere realizzabile il terzo degli obiettivi 20-20-20 più sopra elencati,contribuendo anche a centrare gli altri due.A tale scopo, la Direttiva Europea fissa obiettivi nazionali diversificati e cogenti pergarantire che entro il 2020, una media del 20% del consumo finale d’energia della UEprovenga da fonti rinnovabili. All’Italia è stato assegnato l’obiettivo del 17%, a partiredal 5,2% del 2005.La Direttiva fissa inoltre al 10% la quota di energia verde nei trasporti (per ogni Stato)ed i criteri di sostenibilità ambientale per i biocarburanti; detta inoltre norme relative aprogetti comuni tra Stati membri, alle garanzie di origine, alle procedureamministrative, all’informazione ed alla formazione, nonché alle connessioni alla reteelettrica relative all’energia da fonti rinnovabili.
  3. 3. L’Italia ha recepito la Direttiva 2009/28/CE attraverso il: DECRETO LEGISLATIVO 3 marzo 2011 n. 28“Attuazione della Direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30 /CEpubblicato nel supplemento ordinario della Gazzetta Ufficiale del 28 marzo 2011, entrato in vigore il giorno successivo
  4. 4. CONTENUTO DEL D.L. 3 marzo 2011 n. 28TITOLO I – FINALITÀ E OBIETTIVI TITOLO VI – GARANZIE DI ORIGINE, TRASFE- RIMENTI STATISTICI E PROGETTI COMUNITITOLO II – PROCEDURE AMMINISTRATIVE,REGOLAMENTAZIONI E CODICI TITOLO VII - SOSTENIBILIT DI BIOCARBU- RANTI E BIOLIQUIDICapo I, Autorizzazioni e ProcedureAmministrative TITOLO VIII – MONITORAGGIO, CONTROLLO E RELAZIONECapo II, Regolamentazione Tecnica Capo I, Monitoraggio e RelazioniTITOLO III – INFORMAZIONE E FORMAZIONE Capo II, Controlli e SanzioniTITOLO IV – RETI ENERGETICHE TITOLO IX – DISPOSIZIONI FINALICapo I, Rete elettrica ____________________Capo II, Rete del gas naturaleCapo III, Reti di Teleriscaldamento eTeleraffrescamento ALLEGATO 1 (art. 3, comma 4): Procedure di calcolo degli obiettiviTITOLO V – REGIMI DI SOSTEGNO ALLEGATO 2 (art. 10, comma 1): Requisiti eCapo I, Principi Generali specifiche tecniche degli impianti alimentati daCapo II, Regimi di sostegno per la produzione fonti rinnovabili ai fini dell’accesso aglidi energia elettrica da Fonti Rinnovabili incentivi nazionaliCapo III, Regimi di sostegno per la produzione ALLEGATO 3 (art. 11, comma 1): Obblighi per idi energia termica da Fonti Rinnovabili e per nuovi edifici o gli edifici sottoposti a ristruttu-l’efficienza energetica razioni rilevantiCapo IV, Regimi di sostegno per l’utilizzo delle ALLEGATO 4 (art. 15, comma 2): Certificazionefonti rinnovabili nei trasporti degli installatori
  5. 5. FINALIT DEL D.L. 3 marzo 2011 n. 28Definisce gli strumenti, i meccanismi, gli incentivi e il quadro istituzionale,finanziario e giuridico, necessari per il raggiungimento degli obiettivi finoal 2020 in materia di quota complessiva di energia da fonti rinnovabili sulconsumo finale lordo di energia e di quota di energia da fonti rinnovabilinei trasporti.Detta inoltre norme relative ai trasferimenti statistici tra gli Stati membri, aiprogetti comuni tra gli Stati membri e con i paesi terzi, alle garanzied’origine, alle procedure amministrative, all’informazione e alla formazionenonché all’accesso alla rete elettrica per l’energia da fonti rinnovabili efissa criteri di sostenibilità per i biocarburanti e i bioliquidi.
  6. 6. NUOVI OBBLIGHI PER GLI EDIFICI CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICIIl DLgs 19 agosto 2005 n. 192 (Attuazione della Direttiva 2002/91/CE relativaal rendimento energetico nell’edilizia), all’art. 6, è così integrato:•Nei contratti di compravendita o di locazione di edifici o di singole unitàimmobiliari è inserita apposita clausola con la quale l’acquirente o ilconduttore danno atto di aver ricevuto le informazioni o la documentazionein ordine alla certificazione energetica degli edifici. Nel caso di locazione, ladisposizione si applica solo agli edifici ed alle unità immobiliari già dotate diattestato di certificazione energetica.•Nel caso di offerta di trasferimento a titolo oneroso di edifici o di singoleunità immobiliari, a decorrere dal 1°gennaio 2012 gli an nunci commercialidi vendita riportano l’indice di prestazione energetica contenutonell’attestato di certificazione energetica.
  7. 7. NUOVI OBBLIGHI PER GLI EDIFICIPer edifici nuovi o sottoposti a ristrutturazioni rilevanti, è fatto obbligo ricorrere alleseguenti coperture dei consumi energetici mediante FER:ENERGIA ELETTRICA:La potenza elettrica P [kW] degli impianti alimentati da FER che deve essereobbligatoriamente installata si calcola con la formula: 1 P= S S [m2]: Superficie in pianta dell’edificio a livello del terreno; K•K=80 (pertinente titolo edilizio richiesto dal 31 maggio 2012 al 31 dicembre 2013)•K=65 (pertinente titolo edilizio richiesto dal 1°gennaio 2014 al 31 dicembre 2016)•K=50 (pertinente titolo edilizio richiesto dal 1°gennaio 2017) In caso d’uso di pannelli solari fotovoltaici disposti sui tetti degli edifici, questi devono essere aderenti o integrati nei tetti medesimi, con la stessa inclinazione e lo stesso orientamento della falda. Edifici Pubblici: obblighi incrementati del 10%. Soglie dimezzate per edifici in agglomerati urbani che rivestono carattere storico, artistico o di particolare pregio ambientale (zona A del D.M. 2 aprile 1968, N. 144).
  8. 8. NUOVI OBBLIGHI PER GLI EDIFICIPer edifici nuovi o sottoposti a ristrutturazioni rilevanti, è fatto obbligo ricorrere alle seguenticoperture dei consumi energetici mediante FER:ENERGIA TERMICA:50% dei consumi per acse contemporaneamente, rispetto ai consumi totali per acs, riscaldamento eraffrescamento:raffrescamento•20% (pertinente titolo edilizio richiesto dal 31 maggio 2012 al 31 dicembre 2013)•35% (pertinente titolo edilizio richiesto dal 1°gennaio 2014 al 31 dicembre 2016)•50% (pertinente titolo edilizio richiesto dal 1°gennaio 2017)Bonus volumetrico del 5% se i suddetti valori (anche relativamente alla produzioneelettrica) vengono superati di almeno il 30%.No impianti da FER che producono solo energia elettrica che alimenti, a propria volta,impianti o dispositivi di produzione di acs, riscaldamento e raffrescamento.Non si applica l’obbligo ad edifici collegati a rete di teleriscaldamento che copra totalmente ifabbisogni energetici per riscaldamento ambientale e acs.Edifici Pubblici: obblighi incrementati del 10%.Soglie dimezzate per edifici in agglomerati urbani che rivestono carattere storico, artisticoo di particolare pregio ambientale (zona A del DM 2 aprile 1968, n. 144).
  9. 9. NUOVI OBBLIGHI PER GLI EDIFICIL’impossibilità tecnica di poter ottemperare (in tutto od in parte) ai suddettiobblighi (relativamente sia all’energia elettrica che a quella termica) deveessere evidenziata dal progettista nella relazione tecnica (di cui al DPR59/2009) e dettagliata esaminando la non fattibilità di tutte le diverse opzionitecnologiche disponibili.Nel caso di cui sopra, è fatto obbligo di ottenere un Indice di prestazioneenergetica I (rispetto al valore di legge I192), di entità tale che soddisfi a:  %effettiva Peffettiva  %: percentuale somma dei consumi di energia  +  1 %obbligo Pobbligo per acs, riscaldamento e raffrescamento; I ≤ I192  +  2 4  P: potenza elettrica degli impianti alimentati da     FER. Sia per l’energia termica che per l’energia elettrica le soglie d’obbligo possono essere aumentate da leggi regionali.
  10. 10. NUOVI OBBLIGHI PER GLI EDIFICI Rinnovabili Elettriche e TermicheNei piani di qualità dell’aria può essere prescritto che si ricorra, in tutto od inparte, all’impiego di FER diverse dalle biomasse.Solo lo sfruttamento di FER eventualmente eccedente le quote d’obbligo puòaccedere agli incentivi. Sia per l’energia termica che per l’energia elettrica le soglie d’obbligo possono essere aumentate da leggi regionali.
  11. 11. EDIFICI SOTTOPOSTI A RISTRUTTURAZIONI RILEVANTI (Art. 2 – DEFINIZIONI - Comma m)Edificio sottoposto a ristrutturazione rilevante: edificio che ricade in una delle seguenti categorie:i. Edificio esistente avente superficie utile superiore a 1000 metri quadrati, soggetto a ristrutturazione integrale degli elementi edilizi costituenti l’involucro;ii. Edificio esistente soggetto a demolizione e ricostruzione anche in manutenzione straordinaria.
  12. 12. D.L. 192/2005 come modificato dal D.L. 311/2006 (1)Art. 3 – Ambito di intervento1. Salve le esclusioni di cui al comma 3, il presente decreto si applica, ai fini del contenimento dei consumi energetici:a) alla progettazione e realizzazione di edifici di nuova costruzione e degli impianti in essi installati, di nuovi impianti installati in edifici esistenti, delle opere di ristrutturazione degli edifici e degli impianti esistenti con le modalità e le eccezioni previste ai commi 2. e 3.; …(omissis)…2. Nel caso di ristrutturazione di edifici esistenti, e per quanto riguarda i requisiti minimi prestazionali di cui all’articolo 4, è prevista un’applicazione graduale in relazione al tipo di intervento. A tale fine sono previsti diversi gradi di applicazione:a) una applicazione integrale a tutto l’edificio nel caso di: 1- ristrutturazione integrale degli elementi edilizi costituenti l’involucro di edifici esistenti di superficie utile superiore a 1000 metri quadrati; 2- demolizione e ricostruzione in manutenzione straordinaria di edifici esistenti di superficie utile superiore a 1000 metri quadrati;
  13. 13. D.L. 192/2005 come modificato dal D.L. 311/2006 (2)(segue) Art. 3 – Ambito di interventob) una applicazione integrale, ma limitata al solo ampliamento dell’edificio nel caso che lo stesso ampliamento risulti volumetricamente superiore al 20 per cento dell’intero edificio esistente;c) una applicazione limitata al rispetto di specifici parametri, livelli prestazionali e prescrizioni, nel caso di interventi su edifici esistenti, quali: 1- ristrutturazioni totali o parziali, manutenzione straordinaria dell’involucro edilizio e ampliamenti volumetrici all’infuori di quanto già previsto alle lettere a) e b); 2- nuova installazione di impianti termici in edifici esistenti o ristrutturazione degli stessi impianti; 3- Sostituzione di generatori di calore.3. Sono escluse dall’applicazione del presente decreto le seguenti categorie di edifici e di impianti: …(omissis)…
  14. 14. NUOVI OBBLIGHI PER GLI EDIFICI. Rinnovabili TermicheIl testo del DLgs. 3 marzo 2011 n. 28 si riferisce esplicitamente ai “consumi di calore,di elettricità e per il raffrescamento” (art. 11), e “somma dei consumi previsti perl’acqua calda sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento” (Allegato 3). Questedizioni non trovano riscontro in nessun documento legislativo o normativo recentenell’ambito del tema del risparmio energetico negli edifici; riferendosi a quantitàenergetiche, si parla piuttosto di “fabbisogni di energia”.In mancanza di chiarimenti ufficiali l’interpretazione corrente più comune fa coinciderei consumi energetici con i fabbisogni nell’accezione utilizzata dalla Specifica TecnicaUNI/TS 11300-1 “Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per laclimatizzazione estiva ed invernale”.L’AiCARR ha fatto propria questa interpretazione, ed ha pubblicato ildocumento Posizione di AiCARR sul D. Lgs. 28/11 per gli aspettiriguardanti le rinnovabili termiche (scaricabile da rete), ove si mettonoin luce le criticità che ne conseguono, proponendo metodi di computoalternativi per le diverse casistiche incontrate nell’impiantistica HVACL’opinione di chi ha preparato questa presentazione è che l’interpretazionecorrente, per le contraddizioni che comporta e per l’incoerenza rispetto all’indirizzogenerale della recente normativa nazionale ed europea sul rendimento energeticonegli edifici, debba essere rivista (riformulata in termini di febbisogni di energiaprimaria) nell’ambito di documenti legislativi di successiva emanazione.
  15. 15. NUOVI OBBLIGHI PER GLI EDIFICI. Rinnovabili TermicheÈ da considerare infatti che, a seguito dell’evoluzione della normativa europea (conla necessità del recepimento della nuova direttiva UE 2010/31), il MISE ha dato avvionel 2011 alla revisione (nella parte relativa al calcolo delle prestazioni energetiche)del DPR 59/2009 e di tutti i disposti ad esso collegati. Le previsioni sono di portare atermine i lavori entro il 2012 e di pubblicare il nuovo testo nel 2013. A quanto è datosapere, gli aspetti fondamentali alla base della revisione sono i seguenti:•Definizione di fattori di conversione dei consumi finali in energia primaria per tutti ivettori energetici;•Confronto delle prestazioni energetiche dell’edificio da certificare con quelledell’edificio di riferimento (saltano quindi i limiti prescrittivi riferiti all’unità di superficieo volume). Quest’ultimo è definito come un edificio avente la stessa geometria diquello in esame, ma con caratteristiche tecniche dei componenti dell’involucro e degliimpianti definiti dal decreto stesso;•Conferma del riferimento alle UNI/TS 11300 per le procedure di calcolo;•Definizione dell’edificio ad energia quasi zero.L’obbligo stabilito dal DLgs. 28/2011 sugli impianti di produzione di energia termicaperaltro, anche se con limiti ridotti, deve trovare applicazione da questi giorni (31maggio). Allo stato attuale, pur nella sua contraddittorietà, l’unica interpretazioneconentita è quella corrente: ad essa ci si riferisce nel seguito della presentazione.
  16. 16. POMPE DI CALORECALCOLO DELL’ENERGIA ERES CONSIDERATA DA FONTE RINNOVABILEPer Pompe di Calore ad alimentazione elettrica, si devono considerare soloquelle il cui Fattore di Rendimento Stagionale medio stimato SPF risulta: 1 0 4 2 8 7 5 1 1 5 SPF > , η = , → ( SPF )min = , ηove η: rapporto tra produzione totale lorda di elettricità e corrispondente consumodi energia primaria (valore medio a livello UE sulla base dei dati Eurostat).(Per pompe di calore a gas η è provvisoriamente assunto pari ad 1). 1  1  ERES = Qusable  −   SPF Se Qambiente è l’energia termica prelevata stagionalmente dalla sorgente esternaambientale, quando si può porre SPF=Qusable/(Qusable-Qambiente), risulta allora: E RES = Qambiente
  17. 17. Frazione FER della produzione termica stagionale di PdC 1 Pompe di Calore ad alimentazione elettrica 0.8Frazione FER 0,652 0.6 0.4 1 ERES  1  Frazione FER = = −  Qusable  SPF  0.2 0 0 2 4 6 8 10 2,875 SPF
  18. 18. Guadagno FER & Risparmio En.Prim. vs valori minimiGuadagno rel. FER e Risparmio rel. EnP 0.6 0.5 Risparmio EnP 0.4 0.3 0.2 Guadagno FER 0.1 Pompe di Calore ad 0 alimentazione elettrica -0.1 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 SPF
  19. 19. Coefficiente di prestazione COPh* di una pompa di calore a trascinamento elettrico corrispondente, in termini di consumo di energia primaria, all’alternativa tradizionale di un impianto con generatore di calore. Consumo Perdite rete specifico, kcal/kWhe COP * = (1 + π R ) ⋅ C s ⋅η t Rendimento generatore di calore h 860 πR ηt Cs Riferimento COP h* 0,064 1 1870 Delibera EEN 3/08 (0,187 10 -3 tep/kWh e) 2,31 0,064 1 1898 ENEL, T.E. a gas naturale, 2004 2,35 0,064 1 2125 ENEL, T.e. medio, 2004 2,63 0,064 1 2200 Riferimento statistiche energetiche 2,72 0,064 1 2400 MICA, circolare 219/F – AT o MT 2,97 0,064 1 2500 MICA, circolare 219/F – BT 3,09
  20. 20. COSTI DI PRODUZIONE DI ENERGIA TERMICA DA POMPA DI CALORE E DA GENERATORE DI CALORECosto unitario dell’energia termica da Pompa di Calore (PdC): ce CPdC = COPce: costo unitario dell’energia elettrica;COP: coefficiente di prestazione della PdC.Costo unitario dell’energia termica da Generatore di calore (GdC): cc CGdC = PCI ⋅ ηcc: costo unitario del combustibile;PCI: potere calorifico inferiore del combustibile;η: rendimento termico del GdC.
  21. 21. COSTI DI PRODUZIONE DI ENERGIA TERMICA DA POMPA DI CALORE E DA GENERATORE DI CALORERisulta allora che il valore del Coefficiente di Prestazione della Pompa diCalore per l’indifferenza economica vale: PCI ⋅ η COP = * Rove R = cc/ce è il rapporto tra i costi unitari del combustibile e dell’energiaelettrica.
  22. 22. Conviene PdCConviene GdC
  23. 23. Conviene la Conviene PdC sotto il PdC profilo del consumo di energia primariaConviene Conviene il GdC GdC sotto il profilo del consumo di energia primaria
  24. 24. Pompa di calore elettrica aria-acqua Pompa di calore aria- acqua ad alimentazione elettrica: coefficienti correttivi misurati per la resa termica e la potenza elettrica assorbita rispetto ai valori nominali, tenendo conto delle fasi di sbrinamento
  25. 25. (SPF)lim
  26. 26. EDIFICI CHE NON NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVAL’obbligo stabilito dal DLgs. 28/2011 sugli impianti di produzione di energia termica puòin genere essere soddisfatto con tecnologie semplici ormai di uso consolidato; le piùcomuni:•L’utilizzo di pompe di calore ad alimentazione elettrica con sorgente termica di diversotipo, naturalmente in abbinamento con terminali interni a bassa temperatura. Vi è ingenere margine, nelle situazioni climatiche più fredde, di abbinare alle PdC consorgente termica aria esterna, generatori di calore integrativi (tipicamente caldaie acondensazione) per un migliore riscontro economico e di fabbisogno di energiaprimaria;•L’utilizzo di pannelli solari piani, sempre in abbinamento a generatori di calore di altrotipo almeno nel centro-nord del nostro paese; nella gran maggioranza dei casil’impianto solare è dedicato alla produzione di acs;•L’utilizzo di generatori di calore a biomassa (con attenzione ai limiti di emissione): siimpiegano di solito pellets oppure anche (zone collinari o montane) cippato di legno.Soprattutto nei primi periodi di applicazione degli obblighi di cui al DLgs. 28/2011, puòessere interessante prendere in considerazione il bonus volumetrico per incrementodel 30 % dei limiti imposti.Le pompe di calore ad alimentazione diversa da quella elettrica (ad assorbimento,trascinate da motore endotermico) risultano penalizzate nel computo della frazioneconvenzionale FER dell’energia resa disponibile. Il loro impiego può comunquerisultare compatibile.
  27. 27. IMPIANTO A POMPA DI CALORE Valore massimo ELETTRICA ammissibile dell’Indice di (copre integralmente il fabbisogno prestazione energetica termico invernale) DL 311 / DPR 59 DIRETTIVA RES DL 28/11 per PdC Fabbisogno energetico specifico Ei=EPi·ηg Zona S/V EPi Ei EiRES Eacs Eacs da CITTÀ GG/y ηg SPF R Climatica [m-1] [kWh m-3 y-1] [kWh m-3 y-1] [kWh m-3 y-1] [kWh m-3 y-1] FER Palermo 751 B 0,55 6,66 0,84 5,59 5 4,47 6 2/3 0,731 Bari 1185 C 0,55 10,16 0,84 8,53 4,5 6,63 6 2/3 0,732 Roma 1415 D 0,55 11,74 0,84 9,86 4 7,395 6 2/3 0,719 Milano 2404 E 0,55 18,00 0,84 15,12 3,5 10,8 6 2/3 0,698 Milano 2404 E 0,90 25,36 0,84 21,30 3,5 15,21 6 2/3 0,704Dobbiaco BZ 4503 F 0,55 31.55 0,84 26,50 3 17,67 6 2/3 0,667 Fabbisogno Energetico per Riscaldamento + acs da FER Rapporto : Fabbisogno Energetico per Riscaldamento + acs Ipotesi per acs: fabbisogno energetico di 6 kWh m-3 y-1, per 2/3 prodotta da FER
  28. 28. EDIFICI CHE NON NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVAAd una recente Conferenza (AiCARR MCE2012) Matteo e Giorgio Bo (StudioProdim) hanno presentato un interessante lavoro sull’argomento, confrontandoanche sotto il profilo economico, in differenti zone climatiche italiane le tecnologiedei Pannelli Solari Termici, delle Pompe di Calore Aria-Acqua e dei Generatori diCalore a Cippato o Pellets rispetto a due applicazioni: una casa unifamiliare di 170m2, ed un condominio di 29 appartamenti, di superficie totale 2600 m2, entrambesenza esigenza di climatizzazione estiva. Le principali conclusioni in sintesi:•L’applicazione del Decreto non potrà se non comportare rilevanti ripercussioni nelsettore delle costruzioni sia in termini tecnici, sia in termini economici•Le unità abitative più piccole sono maggiormente sfavorite dal punto di vistaeconomico per problemi di taglia delle apparecchiature installabili•Il solare termico specie nel lungo periodo può essere preso in considerazione solonel centro e sud Italia dove l’insolazione è maggiore e dove i fabbisogni energeticisono minori•Le pompe di calore sono la soluzione più interessante, che diventa di gran lungala soluzione base se è previsto anche il raffrescamento estivo•Sono da approfondire e diffondere le conoscenze relative all’impiego dei sistemi abiomassa …
  29. 29. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVANell’ambito delle tecnologie tradizionali consolidate, sono escluse soluzioni cheprevedono produzione esclusivamente elettrica da FER, da utilizzare pergenerare energia termica da pompe di calore o gruppi refrigeratori elettrici:DLgs. 28/2011 – Allegato A – comma 2Gli obblighi di copertura dei consumi termici NON possono essere assoltitramite impianti da fonti rinnovabili che producano esclusivamente energiaelettrica la quale alimenti, a sua volta, dispositivi o impianti per la produzione diacqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento Pannello solare Compressore Condensatore Motore Evaporatore Gruppo refrigeratore a compressione SOLUZIONI NON AMMESSE
  30. 30. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVADLgs. 28/2011 – Allegato A – comma 2Gli obblighi di copertura dei consumi termici NON possono essere assolti tramiteimpianti da fonti rinnovabili che producano esclusivamente energia elettrica laquale alimenti, a sua volta, dispositivi o impianti per la produzione di acqua caldasanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento E SE SI IMPIEGANO I COLLETTORI SOLARI COGENERATIVI?
  31. 31. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVASi può pensare di utilizzare pompe di calore invertibili per soddisfare ifabbisogni energetici sia di riscaldamento che di raffrescamento, sfruttando laproduzione di energia rinnovabile convenzionale computata secondo il DLgs28/2011 dall’energia prodotta in riscaldamento (fabbisogno invernale e perproduzione acs) per coprire globalmente gli obblighi di produzione da FERanche relativamente ai fabbisogni estivi di raffrescamento. Guadagnare cioè incondizioni di riscaldamento un vantaggio nella produzione convenzionale FERda coprire la quota d’obbligo anche relativa al regime di raffrescamento.La situazione, con riferimento all’applicazione di pompe di calore invertibilielettriche, è esaminata nella proiezione che segue.
  32. 32. IMPIANTO A POMPA DI CALORE Valore massimo ELETTRICA ammissibile dell’Indice di (copre integralmente il fabbisogno prestazione energetica termico invernale) DL 311 / DPR 59 DIRETTIVA RES DL 28/11 per PdC Fabbisogno energetico Valore limite specifico DPR 59/2009 Ei=EPi·ηg Zona S/V EPi Ei EiRES Ee CITTÀ GG/y ηg SPF R1 R2 Climatica [m-1] [kWh m-3 y-1] [kWh m-3 y-1] [kWh m-3 y-1] [kWh m-3 y-1] Palermo 751 B 0,55 6,66 0,84 5,59 5 4,47 14 0,228 0,331 Bari 1185 C 0,55 10,16 0,84 8,53 4,5 6,63 10 0,358 0,433 Roma 1415 D 0,55 11,74 0,84 9,86 4 7,395 10 0,372 0,441 Milano 2404 E 0,55 18,00 0,84 15,12 3,5 10,8 10 0,430 0,476 Milano 2404 E 0,90 25,36 0,84 21,30 3,5 15,21 10 0,486 0,515Dobbiaco BZ 4503 F 0,55 31.55 0,84 26,50 3 17,67 10 0,484 0,510 Fabbisogno Energetico per Riscald . + Raffresc. da FERRapporti: Fabbisogno Energetico per Riscald . + Raffresc. Fabbisogno Energetico per Riscald . + Raffresc. + acs da FER Fabbisogno Energetico per Riscald . + Raffresc. + acs Ipotesi per acs: fabbisogno energetico di 6 kWh m-3 y-1, per 2/3 prodotta da FER
  33. 33. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Pompa di calore invertibile elettrica + pannelli solari termici per acsDai risultati riportati nella precedente tabella si possono trarre le seguenticonclusioni:•Nelle regioni del centro-sud d’Italia e per edifici commerciali e del terziario, lasoluzione impiantistica considerata in generale non consente di soddisfare intoto le prescrizioni del D.Lgs. 28/2011 sulle rinnovabili termiche nella suaproiezione finale (dopo il 2016). Nelle località del nord-Italia, la situazione è piùfavorevole grazie ai maggiori fabbisogni termici invernali; gli eventuali marginiperaltro sono assai ristretti.•La situazione può essere riguardata con meno pessimismo nel caso di ediliziaresidenziale / abitativa non solo per il fatto che computi condotti in analogia aquanto fatto per la tabella di pagina precedente conducono a risultatileggermente più favorevoli, ma soprattutto in quanto nell’edilizia residenziale ilcondizionamento estivo ha spesso carattere discontinuo, con fabbisognienergetici largamente inferiori a quelli concessi dal DPR 59/2009, qui assunti abase di calcolo. Ad ogni modo, per le località del centro-sud Italia la soluzioneappare molto più problematica di quanto non lo sia per le località del nord-Italia.
  34. 34. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Pompa di calore invertibile elettrica + pannelli solari termici per acsLa particolare strutturazione impiantistica ed i risultati riportati nella precedentetabella evidenziano la possibilità di attivare meccanismi perversi, checontraddicono completamente la strategia generale della politica energeticatendente al massimo risparmio di energia primaria:•Risulta controproducente ridurre i fabbisogni energetici per il riscaldamentoinvernale (e per la produzione di acs) al di sotto dei limiti massimi concessi dalleprescrizioni sul rendimento energetico nell’edilizia (DLgs. 192/2005 e successiveintegrazioni): una riduzione del fabbisogno termico annuo per riscaldamento fadiminuire la quotaparte di energia rinnovabile da destinare al fabbisogno di energiatermica per il raffrescamento;
  35. 35. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Pompa di calore invertibile elettrica + pannelli solari termici per acs•Nel caso di utilizzo di pompe di calore con sorgente termica l’aria dell’ambienteesterno, si è indotti a farle operare anche con condizioni climatiche esterne nellequali risulterebbe più economica, meno energivora (in termini di energia primaria) emeno inquinante (in termini di emissione globale di CO2) una produzione termicaintegrativa quale un generatore di calore a condensazione. L’incremento dellaproduzione termica annua infatti, nonostante la riduzione del parametro SPF (checomunque deve risultare non inferiore a SPFmin), porta ad un aumento della energiarinnovabile convenzionalmente prodotta;•Per ragioni analoghe, possono risultare più convenienti morfologie d’edificio pococompatte, ad elevato valore del rapporto S/V. Per la normativa vigente infatti il limiteal fabbisogno di energia per raffrescamento estivo non dipende dal rapporto S/Vdell’unità immobiliare; nel caso di elevata incidenza dei carichi interni, il fabbisognodi energia per raffrescamento estivo può dipendere solo marginalmente dal rapportoS/V dell’unità immobiliare.
  36. 36. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Pompa di calore invertibile elettrica + pannelli solari termici per acsI provvedimenti che possono aiutare a centrare l’obiettivo sono sostanzial-mente di due tipi: soddisfare almeno in parte il fabbisogno energetico estivo per raffresca-mento con FER; mettere in atto tutti i provvedimenti possibili per ridurre il fabbisognoenergetico estivo.A proposito del primo punto, restano delle QUESTIONI APERTE:Come valutare l’energia di raffrescamento ottenuta gratuitamente (a meno delconsumo dei sistemi ausiliari) per scambio termico diretto od indiretto con mezzireperibili direttamente nell’ambiente esterno?
  37. 37. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Fabbisogno energetico estivo per raffrescamento da FEREsempi:Free-cooling diretto od indirettoVentilazione naturale; ventilazione notturnaUtilizzo dell’acqua di falda o altra fonte naturale, quando le condizioni operative loconsentono, per preraffreddamento nelle unità di trattamento dell’aria, oppure perraffreddamento in scambiatori di calore dei circuiti idronici di alimentazione diterminali di raffrescamento ad alta temperatura (pannelli radianti, etc.)Idem (più raramente) dell’acqua del circuito di sonde geotermichePreraffrescamento aria esterna con sonde a terrenoUtilizzo diretto od indiretto del raffrescamento evaporativoAccumulo notturno dall’aria esterna di energia per raffrescamento diurno
  38. 38. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Fabbisogno energetico estivo per raffrescamento da FER AiCARR Journal preraffreddamento aria in accumulo notturno di sonde orizzontali a terreno energia di raffrescamento - Vantaggio per edifici a basso consumo (non per edifici poco isolati)
  39. 39. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Fabbisogno energetico estivo per raffrescamento da FERRAFFRESCAMENTO ADIABATICO DP = 9 °C
  40. 40. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Fabbisogno energetico estivo per raffrescamento da FER AiCARR Journal Aria fredda secca espulsione aria umida corrente elettrica aria esterna RAFFRESCAMENTO EVAPORATIVO Aria fredda umida aria allo spazio acqua condizionatoAria calda secca
  41. 41. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Fabbisogno energetico estivo per raffrescamento da FERL’energia annua di raffrescamento ricavata secondo le modalità esaminatepiù sopra non deve essere computata come riduzioni del fabbisogno estivo di energia di raffrescamento dell’edificio, ma piuttosto come apporto di energia ottenuta da FER. DEVE CIOÈ ESSERE ADDIZIONATA AL NUMERATORE DELL’ESPRES- SIONE DEL RAPPORTO DI COPERTURA DA FER DELLA SOMMA DEICONSUMI PREVISTI PER ACS, RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO, PIUTTOSTO CHE SOTTRATTA AL DENOMINATORE
  42. 42. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA Fabbisogno energetico estivo per raffrescamento da FER Resta da stabilire come deve essere considerata l’energia termica (per riscaldamento o per raffrescamento) recuperata da effluenti destinati ad essere restituiti all’ambiente esterno; caso tipico il recupero di energia (perriscaldamento o raffrescamento) con recuperatori diretti termici od entalpici tra aria di espulsione ed aria di rinnovo. TRATTANDOSI DI EFFLUENTI ALTRIMENTI RESTITUITI ALL’AMBIENTE ESTERNO, LA LOGICA IMPONE DI TRATTARE QUESTI CASI COMEPRODUZIONI DI ENERGIA DA FER, ASSIMILABILI AL CASO PRECEDENTE Resta infine aperta la questione della contemporanea generazione di energia per riscaldamento e per raffrescamento, quando in tal modo vieneprodotta acs nella stagione estiva o comunque vengono soddisfatti carichitermici inversi contemporanei (riguarda l’impiego di gruppi refrigeratori con recupero termico parziale o totale, gli impianti a PdC con anello liquido, i gruppi polivalenti, le unità VRV –VRF a tre tubi con recupero)Una soluzione certamente riduttiva e penalizzante è quella di considerare da FER la frazione di energia termica per riscaldamento prodotta, calcolata utilizzando la medesima relazione indicata per le PdC operanti rispetto a sorgenti ambientali. Risulta certamente penalizzato il valore SPF.
  43. 43. GRUPPO POLIVALENTE AD ACQUA PER IMPIANTO A QUATTRO TUBI
  44. 44. EDIFICI CHE NECESSITANO DELLA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA ALTRE TECNOLOGIE AMMISSIBILI PER PRODUZIONE DI ENERGIA PER RAFFRESCAMENTO DA FERSi tratta di tecnologie con possibile applicazione in situazioni specifiche, acui quindi non è possibile pensare con sufficiente generalità, oppuretecnologie non ancora mature sotto il profilo tecnico e/o del costoeconomico; possono anche sussistere entrambe queste osticità.Tra le prime si possono menzionare:•impiego di generatori di calore a biomassa, associati a macchinerefrigeratrici ad assorbimento oppure a sistemi ad adsorbimento;•impianti trigenerativi alimentati da biomassa. Si tratta in genere di impianti digrande taglia, che alimentano reti di teleriscaldamento e teleraffrescamento:gli edifici collegati sono esentati dall’obbligo di cui si tratta.Per quanto riguarda la seconda categoria di tecnologie, si citano:•alcuni sistemi di raffrescamento solare termico (<solar-cooling>).
  45. 45. RAFFRESCAMENTO SOLARE Pannelli solari fotovoltaiciSOLARE ELETTRICO Raffrescamento e deumidificazione Refrigeratore SOLUZIONE NON AMMESSA elettrico Accumulo (a compressione) elettrico (batterie) Pannelli solari termiciSOLARE TERMICO Raffrescamento e/o deumidificazione Refrigeratore termico: Assorbimento Adsorbimento SOLUZIONI AMMESSE Accumulo termico Essiccante liquido Essiccante solido
  46. 46. RAFFRESCAMENTO SOLARE TERMICO RAFFRESCAMENTO SOLARE Pannelli solari termiciMotore termico Refrigeratore Refrigeratore ad elettrico assorbimento (può anche essere ad adsorbimento ) Raffrescamento
  47. 47. Coefficiente di effetto utile termico di macchine refrigeratrici ad assorbimento 3 effetti 2 effetti 1 effetto Acqua refrigerata: 7 ° C Acqua di raffreddamento: 30 ° C copertura vetro assorbitori tubi vetro evacuati canali assorbitori isolamento canali Temperatura di fornitura calore [° C]
  48. 48. RAFFRESCAMENTO SOLARE TERMICO - DEUMIDIFICAZIONE postraffreddatore espulsione collettori allo spazio solari condizionato Assorbimento su liquido tubazioni tubazioni riscaldanti raffreddanti aria esternaaria esterna o di ripresa RIGENERATORE scambiatore DEUMIDIFICATORE rigenerativoI sistemi di raffrescamento e/o collettori solarideumidificazione solare termici, purin continuo progresso ed oggetto diintensa ricerca, non hanno ancora raffreddatore evaporativo espulsioneraggiunto maturità applicativa:hanno ancora costi molto elevati e, batteria di aria di ripresaper i bassi rendimenti, necessitano scambio termico aria di immissione ripresadi superfici di captazione solarerilevanti. Vi sono alcune applicazioni ruota di scambio ruota essiccante postraffreddatoreper deumidificazione ad essiccante termicoliquido (assorbimento) e ad Essiccante solidoessiccante solido (adsorbimento).
  49. 49. PROVVEDIMENTI PER RIDURRE I FABBISOGNI PER RAFFRESCAMENTOSono provvedimenti che riguardano lo spazio climatizzato. Provvedimenti che riguardano il miglioramento dell’efficienza di produzione di energiafrigorifera, oppure atti a ridurre le perdite di distribuzione o di regolazione, paradossalmente non aiutano a soddisfare gli obblighi sulle rinnovabili termiche imposti dal DLgs. 28/2011, anche se sono essenziali per soddisfare alle imposizioni del corpo normativo sull’efficienza energetica in edilizia.
  50. 50. PROVVEDIMENTI PER RIDURRE I FABBISOGNI PER RAFFRESCAMENTOCondizioni di progetto:Progettare gli impianti di climatizzazione estiva per il normale benessere (ambientitermicamente moderati) con condizioni interne di umidità relativa fino al 60 %. Intermini di benessere per gli occupanti, rispetto al classico valore di umidità relativadel 50 %, questa condizione microclimatica può venire compensata con unamodestissima diminuzione della temperatura operante dell’ambiente, con beneficisui fabbisogni termici per raffrescamento. Nello stesso tempo (ma paradossalmentenon serve ai fini degli obblighi del DLgs. 28/2011) si risparmia nell’energia primariadi produzione dell’acqua refrigerata per deumidificazione, che può avvenire atemperature più elevate; anche altri sistemi di deumidificazione traggono vantaggioenergetico da questa condizione progettuale.
  51. 51. PROVVEDIMENTI PER RIDURRE I FABBISOGNI PER RAFFRESCAMENTOInterventi sulle strutture perimetrali dell’edificio:Isolamento termico della coperturaIsolamento termico delle pareti opache verticali: - all’interno dell’edificio (correzione dei ponti termici) - a cappotto esternoIsolamento termico a livello del primo solaioMassima attenzione anche alle caratteristiche termiche dinamiche delle strutture opache (attenuazione e sfasamento dell’onda termica – cfr. UNI EN ISO 13786)Trasmittanza termica delle superfici vetrate, compreso il contributo degli infissi e strutture accessorieTutti questi punti trovano un riferimento quantitativo nei valori più restrittivi dei parametri contemplati nel DL 311 e nel DPR 59.
  52. 52. PROVVEDIMENTI PER RIDURRE I FABBISOGNI PER RAFFRESCAMENTOInterventi che riguardano le strutture perimetrali dell’edificio: Scelta di vetri selettivi ad elevata trasmissione luminosa e basso fattore solare Formazione di aggetti e/o posa in opera di schermature esterne fisse o (meglio) mobili a protezione dalla radiazione solare estiva delle pareti trasparenti e per eventuale controllo dei valori di luminanza interna Scelta opportuna del colore dell’involucro esterno e degli eventuali materiali di rivestimento delle superfici orizzontali limitrofe Eventuale ombreggiamento estivo dell’edificio con vegetazione d’alto fusto cedua Realizzazione di pareti ventilate Realizzazione di Facciate a Doppia pelle / Facciate Vetrate
  53. 53. PROVVEDIMENTI PER RIDURRE I FABBISOGNI PER RAFFRESCAMENTO Aspirazione preferenziale dell’aria in corrispondenza ai punti di elevatoapporto termico endogeno. Impiego della ventilazione meccanica controllata (meglio se a flussobilanciato con recupero termico) nell’edilizia residenziale: A flusso semplice A flusso bilanciato
  54. 54. PROVVEDIMENTI PER RIDURRE I FABBISOGNI PER RAFFRESCAMENTO zona non occupata DISTRIBUZIONE DELL’ARIA più calda A DISLOCAZIONE zona occupata Per ambienti che si prestano a questa applicazione (ambienti con prevalente fabbisogno in raffrescamento, con elevatiAiCARR Journal carichi interni, di grande altezza), di solito serviti da impianti a tutta aria, l’adozione aria ben miscelata della distribuzione dell’aria a dislocazione anziché a miscelamento tradizionale può portare a notevoli benefici in termini di fabbisogno di energia per raffrescamento, oltre ad una migliore IAQ.
  55. 55. VENTILAZIONE A DISLOCAZIONE
  56. 56. VENTILAZIONE A DISLOCAZIONELa prima applicazione della ventilazione a dislocamento riguarda la sede temporanea del Parlamento Britannico – circa anni 1840 - 1850Raffrescamento e Riscaldamento e Attivazione delladeumidificazione, in raffrescamento con ventilazione mediantecondizioni estreme, con tubazioni percorse combustioneblocchi di ghiaccio naturale da acqua
  57. 57. Grazie per l’attenzione

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