Servizi a Rete TOUR Torino 2017

2. Prof. Marco Masoero
• Dip. ENERGIA - POLITO
• marco. masoero@polito.it
Dott. Fabio Saba
• INRIM
• f.saba@inrim.it
Prof. Vito Fernicola
• INRIM
• v.fernicola@inrim.it
Ing. Federico Bari
• INGENIA
• fede72bari@gmail.com

3. CONSUMO ENERGETICO TOTALE 1157Mtoe
RESIDENZIALE 284Mtoe
SERVIZI 129Mtoe
INDUSTRIA 322Mtoe
TRASPORTI 377Mtoe
AGRICOLTURA 27Mtoe
100%
24%
11%
27%
32%
¼ DI QUESTI CONSUMI E’ RAPPRESENTATO DAL SETTORE
RESIDENZIALE, CONSUMATO NELLE NOSTRE CASE
QUESTIONE ENERGETICA: LE CIFRE DI EUROLANDIA

4. RESIDENZIALE 284Mtoe 24%
75% DEI CONSUMI RESIDENZIALI
E’ PER IL RISCALDAMENTO DEGLI
AMBIENTI
IL RISCALDAMENTO
RESIDENZIALE PESA PER IL 18%
SUI CONSUMI DI ENERGIA
PRIMARIA IN EUROPA
Figure 3.2. Energy consumption for main sectors
QUESTIONE ENERGETICA: LE CIFRE DI EUROLANDIA

5. non esiste intervento in ambito residenziale a più alto impatto in termini di risparmio
energetico e riduzione delle fonti inquinanti del termico
CONVERTIRE GLI IMPIANTI CENTRALIZZATI DIVIENE
PERTANTO OBBLIGO DI LEGGE
FUNZIONI BASE CHE DEVONO ESSERE GARANTITE
CONTROLLO INDIPENDENTE DELLA TEMPERATURA PER OGNI
APPARTAMENTO
CONTABILIZZAZIONE IN FUNZIONE DEI CONSUMI EFFETTIVI DI
OGNI UTENZA

6. OBBLIGO EUROPEO DAL 2016/2017
CIRCA 200 MILIONI DI RADIATORI ANCORA DA CONVERTIRE
CIRCA 150 MILIONI AD UN TASSO DI 15-18 MILIONI/ANNO DA
RIMPIAZZARE VECCHI RIPARTITORI CALORE (NORD EUR.)
PREVISIONE TEMPO SATURAZIONE MERCATO: DA 10 A 15 ANNI
DALL’ANNO DELL’OBBLIGATORIETA’
ITALIA: RESTITUISCE DAL 50% AL 65% DELL’INTERA SPESA

7. LIMITI DELLA TECNOLOGIA ESISTENTE
RIPARTITORI CALORE PER LA CONTABILIZZAZIONE
ACCURATEZZA PROMESSA 5% - ERRORI
REALI 10%-40%
QUASI SEMPRE BATTERIE SALDATE:
RIACQUISTO SISTEMA OGNI 7-9 ANNI
PROTESTE E POSSIBILI DENUNCE DA
PARTE DEGLI INQUILINI
WORST CASE: I RISPARMI NON
RIPAGANO IL SISTEMA
NON POSSONO ESSERE INSTALLATI IN
EDIFICI CON VENTILCONVETTORI O
RISCALDAMENTO A PAVIMENTO
RINUNCIA AL 15%-18% DEL MERCATO
LA CAUSA STA NEL FATTO CHE IL RIPARTITORE FA UNA MISURA INDIRETTA, NON MISURA LE
GRANDEZZE FISICHE DIRETTAMENTE COINVOLTE NELLO SCAMBIO TERMICO

8. LIMITI DELLA TECNOLOGIA ESISTENTE
CONTROLLO TEMPERATURA CON VALVOLA TERMOSTATICA
RISPARMI PROMESSI: 15%-25% -
REALI: 5%-12%
VALVOLE ELETTRONICHE: POCO
DIFFUSE
COSTO ALTO E AMMINISTRATORI SI
OPPONGONO: BATTERIE SI SCARICANO
TROPPO VELOCEMENTE  ASSISTENZA
WORST CASE: I RISPARMI NON
RIPAGANO IL SISTEMA
IN ENTRAMBI I CASI SISTEMI NON
IoT A CONTROLLO REMOTO
PERDITA OPPORTUNITA’ DI RISPARMIO E
MAGGIORE EFFICIENZA CALDAIA
IL MAGGIOR RISPARMIO SI OTTIENE VARIANDO LA TEMPERATURA IMPOSTATA IN FUNZIONE
DELLA PRESENZA IN CASA O MENO DEGLI INQUILINI. NON AGEVOLE CON LE TERMOSTATICHE.

9. LA DISUNIFORMITA’ DELLE CONDIZIONI DI INSTALLAZIONE DEI CORPI SCALDANTI ALL’INTERNO DI UNO STESSO EDIFICIO E L’INCERTEZZA ASSOCIATA ALLA
PARAMETRIZZAZIONE DEI RIPARTITORI DI CALORE POSSONO INDURRE ERRORI CONSIDEREVOLI NELLA RIPARTIZIONE DEI COSTI DI RISCALDAMENTO
UNIVERSITA’ DI CASSINO: ANALISI SPERIMENTALE IN CAMPO DI
SISTEMI DI CONTABILIZZAZIONE E RIPARTIZIONE DEI CONSUMI DI
RISCALDAMENTO (Prof. FICCO)

10. POLITECNICO DI MILANO: ANALISI DELLE PRESTAZIONI DEI
RADIATORI IN FUNZIONE DELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI CONNESSIONE
IDRAULICAAL CIRCUITO DI RISCALDAMENTO (PROF. MARCHESI)
I RIPARTITORI DI CALORE NON TENGONO CONTO DI QUESTI EFFETTI
MRT: Laboratorio di Riferimento Europeo per la caratterizzazione dei corpi scaldanti (EN 442)

11. ACCURATEZZA DELLA MISURA: ULTERIORE FATTORI CHE
POSSONO RIDURRE L’ACCURATEZZA DEI RIPARTITORI
Non conoscenza
della potenza
nominale
Accumulo di aria
interno in
prossimità del
sensore di
temperatura del
ripartitore.
Accumulo di
sabbia/melme
alla base del
radiatore 
variazione
incognita della
potenza
nominale
Presenza di
tende,
copritermosifoni,
mobili ravvicinati:
formazione di un
microclima caldo
che falsa la
misura del
secondo sensore
di temperatura.
Errato
posizionamento
del ripartitore
(0,5mm – 1,5cm):
errori di
installazione che
accadono
statisticamente
nel 5%-10% dei
casi.
Imprevidibilità
nella misura di
terminali in cui
l’acqua non
scorre
verticalmetne
(es.
scaldasalviette)

12. PROGETTO ECOTHERMO: SVILUPPO DI UN SOFT-SENSOR PER LA
CONTABILIZZAZIONE DEL CALORE IN IMPIANTI DI RISCALDAMENTO
CENTRALIZZATO
• Finanziamento Europeo (FP7) 1.2M€
• Finanziamento FinPiemonte 400k€
• Partner del progetto:
OBIETTIVI
Sviluppare un sistema innovativo
integrato di regolazione e
contabilizzazione, applicabile a
impianti di riscaldamento
centralizzati con distribuzione a
colonne montanti
Migliorare le prestazioni, rispetto alle
tecnologie disponibili sul mercato, in
termini di accuratezza e flessibilità, a
costi competitivi
Sviluppare una piattaforma HW e SW
di gestione wireless, applicabile
anche ad altre funzioni
• 5 Paesi: Italia, UK, Germania,
Olanda, Rep. Ceca
• Azienda capofila italiana:
Ingenia S.r.l., Torino
• 3 istituti di ricerca, di cui due
italiani: Politecnico di Torino
(Dipartimento di Automatica
e Informatica, Dipartimento
Energia) e INRiM Istituto
Nazionale di Ricerca
Metrologica)
• 6 partner industriali

13. UNA TECNOLOGIA INNOVATIVA E BREVETTATA: EcoThermo
MISURA INDIRETTA DEI TRASFERIMENTI
TERMICI
Errori
10% -
40%
MISURA DIRETTA: SENSORI T SUI TUBI
TERMOSIFONI E PORTATA D’ACQUA CON
MODELLO SOFT SENSOR
Acc.
3% -
6%
SOLUZIONI TRADIZIONALI
RISPARMI VEROSIMILI VALVOLE
TERMOSTATICHE
6% -
12%
RISPARMI VEROSIMILI VALVOLE
ELETTRONICHE PROGRAMMABILI E
TELECONTROLLABILI
20% -
35%
CONTROLLO E MONITORAGGIO REMOTO
APPARTAMENTO
NO CONTROLLO E MONITORAGGIO REMOTO
APPARTAMENTO
SI (full
IoT)
CONTROLLO REMOTO CALDAIA E POMPA
CIRCOLAZIONE
NO CONTROLLO REMOTO CALDAIA E POMPA
CIRCOLAZIONE
SI +
Advanc
ed
Control

14. VALVOLA ELETTRONICA ALTERNATIVA A
TERMOSTATICA; DURATA BATTERIE
10-16
mesi
VALVOLA ELETTRONICA ALTERNATIVA A
TERMOSTATICA; DURATA BATTERIE
Almeno
48 mesi
UNA TECNOLOGIA INNOVATIVA E BREVETTATA: EcoThermo
SOLUZIONI TRADIZIONALI
AUMENTO EFFICIENZA CALDAIA E
PREVISIONE COMPORTAMENTO UTENTI
NO AUMENTO EFFICIENZA CALDAIA E PREVISIONE
COMPORTAMENTO UTENTI
+2% -
4%
RISULTATI PROTETTI CON BREVETTO INTERNAZIONALE SULLA
CONTABILIZZAZIONE CALORE

15. LA SOLUZIONE METROLOGICA: IL SOFT SENSOR

16. PROGETTO EcoThermo: LA PROCEDURA DI
CONTABILIZZAZIONE
• Fase di identificazione dell’impianto:
eseguita una tantum, permette di acquisire
i parametri del modello termoidraulico del
circuito di distribuzione
• Fase di contabilizzazione dell’energia
termica: presuppone la misura di:
o Portata d’acqua totale sulla pompa di
circolazione
o Temperature di ingresso-uscita di ciascun
terminale
• La portata in ciascun terminale è
determinata attraverso il modello
termoidraulico precedentemente
identificato («soft-sensor»)
Identificazione delle
caratteristiche idrauliche
dei rami del circuito

17. AUMENTO RISPARMI RISCALDAMENTO CON SISTEMA
AUTOMATIZZATO DI CONTROLLO: FINO A 35%, 22% MEDIA
CONTROLLO REMOTO WIRELESS, 6 VERIFICHE IN TEMPO
REALE ANTIMANOMISSIONE
LA SOLUZIONE DI ATTUAZIONE: BVA
INNOVAZIONE ELETTROMECCANICA BVA: BATTERIE
DURANO DA 2,5 A 5 VOLTE DI PIU’
AMMINISTRATORI NON ACCETTANO ELETTROVALVOLE
TRADIZIONALI: BATTERIE SI SCARICANO IN 10-18 MESI
SISTEMA MENO INVASIVO: UN SOLO DISPOSITIVO PER
TERMOSIFONE
STATO CARICA BATTERIE NOTO ALLA SALA DI CONTROLLO:
PIANIFICAZIONE SOSTITUZIONI OTTIMALE

18. SOLUZIONE COSTI A RADIATORE TUTTO
INCLUSO
(5 radiatori per
appartamento)
RISPARMI MEDI
VEROSIMILI
(1400 euro/anno
riscaldamento)
TEMPO DI RITORNO
INVESTIMENTO
100 euro – 130 euro
(500 euro – 650 euro)
10%
(140 euro/anno)
Senza incentivi: 3-5 anni
Con incentivi: 2 anni circa
EcoThermo
165 euro
(825 euro)
25%
(350 euro/anno)
Senza incentivi: < 2.5 anni
Con incentivi: < 2 anni
180 euro – 220 euro
(900 euro – 1100 euro)
22%
(308 euro/anno)
Senza incentivi: 3-4 anni
Con incentivi: 2 anni circa
TEMPO DI RITORNO DELL’INVESTIMENTO: PARAMETRO
DECISIONALE FONDAMENTALE PER SISTEMI DI RISPARMIO ENERGETICO

19. EcoThermo: VERSATILITÀ ED ESPANDIBILITÀ DELLA
SOLUZIONE IoT
Tenants habits and
settings forecast
Building thermal factors
knowledge (transmission and
inertia)
Wheatear conditions
forecast
Efficiency curve
knowledge
Local control
pre-emptive settings
Change of
working point
closer to the
Maximum efficiency
External environment system
Eff.%
SMART ANALYTICS
• AUMENTO EFFICIENZA/RISPARMI
GENERATORE CALORE: 2%-4%
• AUMENTO MARGINI PER
GESTORI CHE OFFRONO
CONTRATTI SERVIZIO
ENERGIA

20. Per la validazione della procedura è stato realizzato,
presso INRIM, un Mockup termoidraulico di impianto
di riscaldamento centralizzato con le seguenti
caratteristiche:
• Installazione in un capannone di volume pari a
300 m3 (h = 6 m)
• Circuiti riconfigurabili per diverse distribuzioni
idrauliche (a colonne montanti o in orizzontale
serie/parallelo) per mezzo di 180 elettrovalvole
• 40 radiatori di diversa tipologia (alluminio,
acciaio, ghisa) disposti su 4 livelli, separati da
mensole per limitare l’interazione termica fra i
vari livelli
• Monitoraggio completo di tutti i parametri
termoidraulici tramite 60 sensori di portata
elettromagnetici, 212 termoresistenze Pt100 e 60
trasduttori differenziali di ΔP
EcoThermo: MOCKUP PER LA VALIDAZIONE DELLA
PROCEDURA METROLOGICA (INRIM)

21. Il mockup rappresenta un
importante banco di prova per:
• Lo sviluppo e la validazione di
sistemi e metodi innovativi di
ripartizione dei consumi di
riscaldamento
• L’analisi delle prestazioni di
sistemi di ripartizione del calore
in condizioni operative tipiche
di impianti di riscaldamento
centralizzato
Analisi CFD del campo di temperatura e velocità nel Mockup
EcoThermo: MOCKUP PER LA VALIDAZIONE DELLA
PROCEDURA METROLOGICA (INRIM)

22. Ogni radiatore è dotato di un proprio
contatore di calore diretto di riferimento Valutazione dell’incertezza associata alla
misura di riferimento di energia termica
EcoThermo: MOCKUP PER LA VALIDAZIONE DELLA
PROCEDURA METROLOGICA (INRIM)

23. I modello per la stima delle portate circolanti all’interno dei radiatori, che rappresenta il cuore del soft-sensor
EcoThermo, è stato validato per diverse configurazioni del circuito di riscaldamento del Mockup
100
EcoThermo: RISULTATI VALIDAZIONE SOFT-SENSOR

24. Risultati della validazione del soft-sensor EcoThermo
EcoThermo: RISULTATI VALIDAZIONE SOFT-SENSOR

25. Risultati della validazione del soft-sensor EcoThermo
EcoThermo: RISULTATI VALIDAZIONE SOFT-SENSOR

26. • E’ stato sviluppato e testato un prototipo di sistema innovativo di
contabilizzazione di energia termica per impianti centralizzati (EcoThermo)
• Il sistema è in fase di industrializzazione e necessita dell’ultimo investimento
• E’ stato realizzato presso INRIM un simulatore in scala reale di impianto di
riscaldamento centralizzato (Mockup) per la caratterizzazione e la verifica di
sistemi di contabilizzazione e ripartizione dei consumi di energia termica
• Le prove di validazione della innovativa metodologia metrologica hanno
evidenziato miglioramenti da 3 a 8 volte dell’accuratezza nella ripartizione
calore di EcoThermo rispetto ai sistemi tradizionali basati su ripartitori
• L’architettura Internet of Thing di EcoThermo permette di aumentare fino al
250% i risparmi medi attendibili rispetto alle valvole termostatiche,
remotizzare gran parte delle attività dei gestori calore e incrementare i
risparmi a livello di generatore calore del 2%-4%
PROGETTO EcoThermo: CONCLUSIONI

27. Grazie per l’attenzione