Intervento nell'ambito dell'evento Architechnology a SAIE 2014

2. CLIMABITA
STIFTUNGSGRÜNDUNG
14.06.2012
SISTEMI IMPIANTO
NACHHALTIG CLIMATIZZAZIONE-LEBEN UND WOHNEN
DOMOTICA-CONTROLLO
Dott. Ing. Marco Delle Curti
BOLOGNA 22-23-24 OTTOBRE 2014

3. ! SISTEMI IMPIANTO
IL DATO DI PARTENZA

4. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
Il dato di partenza
Perchè l‘edilizia
Sappiamo ormai molto bene che l’edilizia incide per circa il 40% dei consumi
energetici nazionali ed europei
Suddivisione dei consumi di energia in
edifici residenziali
FONTE: piano energetico regionale Emilia Romagna
Il grafico mette in risalto ancora una
volta la necessità di procedere sugli
edifici ed evidenzia l’importanza delle
scelte fatte dall’Europa con il piano
20/20/20 e con la direttiva 2010/31/UE.

5. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
Il dato di partenza
Perchè l‘edilizia
L’involucro è sicuramente l’aspetto più importante
*(*-2

6. *(*-2

7. *(*-2

8. -.2

9. )-*(2

10. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
Il dato di partenza
Perchè l‘edilizia
Ma in un involucro molto isolato come quello che
ormai ci viene richiesto dalle normative ecco che
anche gli aspetti impiantistici concorrono in modo
determinante per il raggiungimento dell’obiettivo:

11. CLIMABITA FOUNDATION
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Il dato di partenza
Perchè l‘edilizia
IERI
Fabbisogno 300
OGGI
Fabbisogno 50
DOMANI MATTINA
Fabbisogno 15
Perdite 5 Perdite 5 Perdite 5

12. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
Il dato di partenza
Perchè l‘edilizia
LA PROGETTAZIONE DELL’EDIFICIO

13. ! SISTEMI IMPIANTO
LE FINALITA‘

14. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
LE FINALITA‘

15. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
LE FINALITA‘
Impianti di climatizzazione
Servono a soddisfare le richieste di
comfort correggendo gli errori del
progettista architettonico

16. %

17. Bisogna però tenere sotto controllo

18. CLIMABITA FOUNDATION
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LE FINALITA‘
Benessere termico
Lo stato di benessere è soggettivo
ed influenzato da alcune condizioni
esterne:
• Attività fisica
• Abbigliamento
• Temperatura
• Umidità
• Velocità aria
Qualità dell’aria interna
La qualità dell’aria interna è sicuramente
influenzata da una serie di contaminanti:
• Funghi e batteri
• Fumi, polveri e particelle sospese
• Composti organici volatili (VOC)
• Particelle gassose (CO, Radon,
Formaldeide)

19. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
LE FINALITA‘
Benessere termico
Su questo aspetto il progetto architettonico incide pesantemente
Se parto dal concetto che l’impianto serve alla correzione degli errori del progettista
architettonico Il miglior impianto di climatizzazione che posso realizzare qual è?

20. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
LE FINALITA‘
Irrinunciabile la qualità dell’aria interna
Per migliorare la qualità interna dell’aria (IAQ) devo operare sia con sistemi
passivi ed attivi:
Passivi: scelta di materiali che non liberino
componenti inquinanti indoor durante
la loro vita a
Attivi: impianti di ricambio dell’aria, impianti
di ventilazione meccanica controllata
(VMC)

21. ! SISTEMI IMPIANTO
L‘IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE

22. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO TERMICO
Sistemi energetici
Impianto di climatizzazione
L’impianto di climatizzazione di un edificio si compone di quattro fondamentali
sistemi energetici:
1. Sistema di produzione
2. Sistema di distribuzione
3. Sistema di emissione
4. Sistema di regolazione
Il fluido che viene utilizzato per la veicolazione dell’energia è detto termovettore.
I più comuni sono aria ed acqua

23. CLIMABITA FOUNDATION
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L‘IMPIANTO TERMICO
Sistemi energetici
Impianto di climatizzazione
Dal rendimento del singolo sistema energetico dipende il rendimento globale
dell’impianto:
1. Rendimento di produzione ηp
2. Rendimento di distribuzione ηd
3. Rendimento di emissione ηe
4. Rendimento di regolazione ηr
ηg = ηp x ηd x ηe x ηr

24. CLIMABITA FOUNDATION
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L‘IMPIANTO TERMICO
Sistemi energetici
Impianto di climatizzazione
Ipotizzato allora pari a 100 il fabbisogno energetico dell’involucro di
un edificio dovrò fornire allo stesso, per mantenere le condizioni di
comfort volute, energia primaria corrispondente a:
Ma ricordiamoci sempre che l’involucro ha la massima influenza:
posso intervenire di un edificio esistente e portare in fabbisogno a……..
)((
Rendimento di produzione ηp = 0.95 105
Rendimento di produzione ηp = 1.70 59

25. CLIMABITA FOUNDATION
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L‘IMPIANTO TERMICO
Sistemi di generazione
Generatori di calore a gas
È doverosa, vista la diffusione, una spiegazione sulle caldaie a gas
BILANCIO ENERGETICO CALDAIA TRADIZIONALE
10%
CALORE DISPERSO
ATTRAVERSO FUMI
E MANTELLO
100%
P.C.I. 11%
111%
DI ENERGIA TEORICA
DATA DAL COMBUSTIBILE
(RAPPORTATA AL P.C.I.)
CALORE LATENTE
NON RECUPERATO
RENDIMENTO = 90%
BILANCIO ENERGETICO CALDAIA A CONDENSAZIONE
100%
P.C.I.
111%
DI ENERGIA TEORICA
DATA DAL COMBUSTIBILE
(RAPPORTATA AL P.C.I.)
1%
CALORE DISPERSO
ATTRAVERSO FUMI
E MANTELLO
4%
CALORE LATENTE
NON RECUPERATO
RENDIMENTO = 106%
7%
CALORE LATENTE
RECUPERATO
η= 90/111=0.81 η= 106/111=0.95

26. CLIMABITA FOUNDATION
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L‘IMPIANTO TERMICO
Sistemi di generazione
Pompe di calore
SISTEMA A
TEMPERATURA
ALTA (TA)
Il COP (dall’inglese coefficient of
performance) è il rapporto tra l’energia
POMPA DI
utilizzata e quella fornita; la definizione,
LAVORO L
CALORE
espressa in questi termini, mette in risalto
IDEALE
la possibilità di realizzare macchine
reversibili in cui l’energia utilizzata può
COP = QA/L ≈ TA/(TA-TB)
essere QA (fornita all’ambiente in ciclo
invernale) o QB (sottratta dall’ambiente in
SISTEMA A
ciclo estivo).
TEMPERATURA
BASSA (TB)
Le pompe di calore funzionano meglio con sistemi di emissione a bassa
temperatura, diminuendo la temperatura di mandata TA ed il termine TA-TB posto
al denominatore, si ha un conseguente innalzamento del COP)
QA
QB
Pompa di calore: cliclo
teorico di Carnot

27. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO TERMICO
Sistemi di distribuzione

28. Esempio BOLOGNA Superficie utile netta Sutile 100.0 m²
-$( )($(
Numero di unità abitative: 1
Fabbisogno termico annuo per
TEMPERATURA MINIMA MEDIA MENSILE DELLA LOCALITA'
*-$(
+($(
+-$(
,($(
Numero di persone: 4 persone
riscaldamento qH
MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR
18.20 22.90 25.40 24.90 21.20 14.90 8.70 4.00 2.10 4.60 9.40 14.20
1500 kWh/a
Durata periodo risc.: 183.00 d
Carico termico di progetto
dell'impianto 2.5 [kW]
Salto termico progetto 5.0 °C
Carico termico medio Pmedio: 0.3 kW
LUNGHEZZA
Diametro
interno
Diametro
esterno
spessore
coibentazione
conducibilità
termica riflettente
grado di
utilizzo delle
dispersioni
della linea
coeff riduzione
temperatura
QHL
[annuale]
[m] [mm] [mm] [mm] [W/mK] [kWh]
10.0 25 27 19 0.035 no 0% 1.0 189.5
10.0 30 32 19 0.035 no 0% 1.0 211.5

29. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO TERMICO
Sistemi di distribuzione

30. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO TERMICO
Regolazione e controllo

31. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO TERMICO
Regolazione e controllo

32. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO TERMICO
Regolazione e controllo
Test Tmand Esempio BRESCIA
curva climatica -7.00 35.0
temperatura
progetto -7
10.00 27.0
zona climatica E
periodo
riscalda
mento dal 15/10 al 15/04
TEMPERATURA MINIMA MEDIA MENSILE DELLA LOCALITA'
*-$(
+($(
+-$(
,($(
MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR
17.7 22 24.40 23.7 19.9 14.00 7.8 3.5 1.50 4.2 9.3 13.50
1
POMPA DI
CALORE PINCO PALLO

33. /$( )($(
cop medio
stagionale
riscaldamento
6 kW bassa T
CARATTERISTICHE POMPA DI CALORE, VALORI INTEGRATI CON CICLI DI SBRIMNAMENTO
30 35 40 45 50
4.69
test P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP
[°C] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW]
-15 3.5 1.4 2.50 3.27 1.51 2.17 3.09 1.62 1.91 2.97 1.75 1.70 2.89 1.89 1.53
-10 4.14 1.45 2.86 3.85 1.56 2.47 3.62 1.7 2.13 3.46 1.84 1.88 3.36 2 1.68
-7 4.52 1.45 3.12 4.2 1.58 2.66 3.95 1.72 2.30 3.77 1.87 2.02 3.65 2.03 1.80
-2 5.27 1.46 3.61 4.89 1.6 3.06 4.59 1.75 2.62 4.38 1.92 2.28 4.24 2.1 2.02
2 5.92 1.45 4.08 5.49 1.6 3.43 5.16 1.76 2.93 4.92 1.94 2.54 4.76 2.13 2.23
7 8.03 1.57 5.11 7.45 1.75 4.26 7 1.94 3.61 6.68 2.15 3.11 6.47 2.37 2.73

34. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO TERMICO
Regolazione e controllo
Test Tmand Esempio BRESCIA
curva climatica -7.00 35.0
temperatura
progetto -7
10.00 35.0
zona climatica E
periodo
riscalda
mento dal 15/10 al 15/04
TEMPERATURA MINIMA MEDIA MENSILE DELLA LOCALITA'
*-$(
+($(
+-$(
,($(
MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR
17.7 22 24.40 23.7 19.9 14.00 7.8 3.5 1.50 4.2 9.3 13.50
1
POMPA DI
CALORE PINCO PALLO

35. /$( )($(
cop medio
stagionale
riscaldamento
6 kW bassa T
CARATTERISTICHE POMPA DI CALORE, VALORI INTEGRATI CON CICLI DI SBRIMNAMENTO
30 35 40 45 50
3.94
test P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP P Ter resa P el ass COP
[°C] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW]
-15 3.5 1.4 2.50 3.27 1.51 2.17 3.09 1.62 1.91 2.97 1.75 1.70 2.89 1.89 1.53
-10 4.14 1.45 2.86 3.85 1.56 2.47 3.62 1.7 2.13 3.46 1.84 1.88 3.36 2 1.68
-7 4.52 1.45 3.12 4.2 1.58 2.66 3.95 1.72 2.30 3.77 1.87 2.02 3.65 2.03 1.80
-2 5.27 1.46 3.61 4.89 1.6 3.06 4.59 1.75 2.62 4.38 1.92 2.28 4.24 2.1 2.02
2 5.92 1.45 4.08 5.49 1.6 3.43 5.16 1.76 2.93 4.92 1.94 2.54 4.76 2.13 2.23
7 8.03 1.57 5.11 7.45 1.75 4.26 7 1.94 3.61 6.68 2.15 3.11 6.47 2.37 2.73

36. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO TERMICO
Regolazione e controllo

37. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Lo scopo
Operato sugli edifici in modo da rendere l’involucro altamente efficiente non
possiamo permetterci di vanificare l’impegno profuso e le attenzioni dedicate per
realizzare un edificio altamente confortevole.
Da un lato abbiamo ricercato il comfort termico eliminando alla fonte tutte le cause
di discomfort (ponti termici, disuniformità di temperatura, spifferi)
Dobbiamo allora operare sul ricambio dell’aria per mantenere le condizioni
raggiunte migliorando leggermente anche le prestazioni energetiche dell’immobile
andando ad operare sul parametro che resta ormai la fonte più elevata di perdite di
energia.

38. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Il funzionamento
Nell’impianto di ventilazione meccanica controllata, una portata di
aria viziata a temperatura uguale a quella interna (18÷22°C) viene
aspirata con continuità dai locali nei quali è massima la produzione
di inquinanti (cucina, bagno, WC).
Contemporaneamente, una uguale portata di aria fresca esterna a
bassa temperatura (-10÷5°C) viene filtrata e fatta entrare in un
recuperatore di calore nel quale riceve il calore “recuperato”
dall’aria in uscita.
In questo modo, l’aria esterna viene introdotta nei locali più nobili
(salotto, sala da pranzo, camere, studio) ad una temperatura tanto
più alta quanto più è elevato il grado di efficienza termica del
recuperatore di calore inserito.

39. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Il funzionamento
Nell’immagine è possibile
vedere l’immissione nei
locali nobili (blu),
l’estrazione da bagni e
cucine (rosso), il ventilatore
a doppio flusso con
recuperatore ad alta
efficienza posto
nell’interrato (blu) e le
tubazioni interrate di
aspirazione con
preriscaldamento
geotermico (verdi)

40. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
QUALCHE NUMERO
BOLOGNA DATI RECUPERATORE
media T= 7.31 °C T22[°C]= 16.83 T immissione in ambiente
T ambiente = 20 °C T21[°C]= 7.31 T flusso aria rinnovo
Cs= 0.34 Wh/m3 °C T11[°C]= 20 T flusso in estrazione
conversione elettrico/termico = 2.5 ηT= T22-T21 =
9.52 = 75.0%
resa sistema elettrico europeo = 0.4
T11-T21 12.69
ENERGIA TERMICA SPECIFICA RECUPERATA RECUPERO ANNUO
Erec=Csx(T22-T21)= 3.24 W/[m3/h] o [Wh/m3 °C] 14.21 kWh/m3

41. CLIMABITA FOUNDATION
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L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
ENERGIA SPECIFICA CONSUMATA η ηtot==E Erec//E
Eprimaria
Eelettrica Eprimaria ηtot
premium 0.45 W/[m3/h] 1.13 W/[m3/h] 2.88
superior 0.6 W/[m3/h] 1.50 W/[m3/h] 2.16
pareggio 1.30 W/[m3/h] 3.24 W/[m3/h] 1.00
ESEMPIO UNITA' ABITATIVA
LIMITI ELETTRICI MACCHINA
S h V Q Ppremium Psuperior Ppareggio
[m2] [m] [m3] [m3/h] [W] [W] [W]
100 2.7 270 135 60.8 81.0 174.9

42. CLIMABITA FOUNDATION
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L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Distribuzione

43. CLIMABITA FOUNDATION
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L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Distribuzione

44. CLIMABITA FOUNDATION
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L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Distribuzione

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L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Distribuzione

46. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Il funzionamento
Le portate in gioco non sono però quelle di un
impianto di climatizzazione ad aria in quanto la
finalità è quella di garantire il comfort degli
ambienti interni risparmiando energia.
Tipicamente in ambiente residenziale le portate
di ricambio assegnate sono quelle indicate dalle
normative nazionali e regionali per cui gli impianti
vengono dimensionati con valori pari a 0.4÷0.5
Volumi ambiente all’ora.
Nel dimensionamento si consiglia comunque di
rispettare valori minimi di cui alla DIN 1946
Destinazione d’uso
Portata
[m3/h]
Soggiorno 40-50
Letto/bimbi/lavoro (1 persona) 20
Letto/bimbi/lavoro (2 persona) 35
Ospiti 20
Atrio 20
Cucina/ 40
bagno/doccia 40
WC 20
Ripostiglio 20
DIN 1946: tabella portate minime

47. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Il funzionamento
In applicazioni
diverse dovranno
invece essere
impiegati i valori
dettati dalle relative
normative, per
esempio:
Categoria
di edificio Destinazione d’uso
UNI 10339: tabella portate minime procapite
ricambi
persona
[m3/h]
E.1 (1); E.1
(2) Edifici residenziali 39,6
E.1 (3) Edifici adibiti ad albergo, pensioni ed attività similari 39,6
E.2 Edifici adibiti ad uffici ed assimilabili 39,6
E.3
Edifici adibiti ad ospedali, cliniche o case di cura ed
assimilabili 39,6
E.4 Edifici adibiti ad attività ricreative, associative e di culto 28,8
E.5 Edifici adibiti ad attività commerciali ed assimilabili 36
E.6 Edifici adibiti ad attività sportive 36
E.7
Edifici adibiti ad attività scolastiche di tutti i livelli e
assimilabili 21,6
E.8
Edifici adibiti ad attività industriali ed artigianali ed
assimilabili 36

48. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
L‘IMPIANTO DI VMC
Ventilazione meccanica controllata
Esempi
BLOOWED DOOR TEST BOCCHETTA
Anche per il funzionamento dell’impianto è
importante la tenuta all’aria dell’edificio
SILENZIATORE DISTRIBUTORE

49. CLIMABITA FOUNDATION
DOTT. ING. MARCO DELLE CURTI
“Agisci in modo che le
conseguenze delle tue azioni
siano compatibili con la
permanenza di un’ autentica
vita umana sulla Terra”