Le soluzioni energetiche e impiantistiche per lex dormitorio FF.SS. Prof. Arch. Franco Cipriani...

Le soluzioni energetiche e Le soluzioni energetiche e impiantisticheimpiantistiche

per l’ex dormitorio FF.SS.per l’ex dormitorio FF.SS.

Prof. Arch. Franco CiprianiProf. Arch. Franco Cipriani

Fisica Tecnica AmbientaleFisica Tecnica Ambientale

Facoltà di Architettura “L. Quaroni”Facoltà di Architettura “L. Quaroni”

Università “La Sapienza” RomaUniversità “La Sapienza” Roma

WorkshopCISA s.c.a.r.l. – Progetto ex dormitorio FF.SS.

Porretta Terme (BO), 15 settembre 2006

Porretta Terme (BO) 15.09.2006 Prof. Arch. Franco Cipriani

Le soluzioni energetiche e impiantistiche per l’ex dormitorio FF.SS.

1. Dati progettuali.

1.1. Finalità del progetto.

• Volontà di conseguire il massimo risparmio energetico

• Volontà di minimizzare l’impatto sull’ambiente• Impiego di tecnologie innovative e ad alta efficienza

1.2. Elementi qualificanti individuati.

• Uso del geoscambio• Uso di un recuperatore di calore• Uso di pannelli solari• Riciclo delle acque meteoriche

1.3. Elementi problematici per le scelte progettuali.

Elementi di carattere generale:• Zona climatica• Preesistenza dell’edificio• Area a disposizione

Elementi di carattere specifico:

• Articolazione in zone funzionalmente distinte– Sala grande

– Cucina

– Uffici

– Sala riunioni

Elementi di carattere specifico:

• Variabilità nell’uso degli ambienti dai punti di vista:– Destinazione d’uso

– Orario nell’arco della giornata

– Orario nell’arco della settimana

– Numero degli occupanti

Elementi di carattere specifico:• Rispetto della normativa anche in rapporto alla

grande flessibilità richiesta da quanto visto in precedenza.

2. Principali soluzioni adottate.

Le principali soluzioni che sono state individuate alla fine dell’analisi hanno riguardato i seguenti aspetti:

• La generazione del calore• Il sistema di distribuzione• Il sistema di recupero del calore• L’integrazione del geoscambiatore con i collettori

solari• Il recupero delle acque meteoriche.

2.1. Generazione del calore.

Il generatore di calore è una pompa di calore condensata ad acqua accoppiata ad un geoscambiatore.

Questa tecnologia è allo stato attuale quella che garantisce la maggiore efficienza energetica rispetto a qualsiasi altra.

2. Principali soluzioni adottate.2.1. Generazione del calore.

Nella modalità riscaldamento il fluido estrae calore dalla terra passando nel geoscambiatore e cedendolo all’edificio per mezzo della pompa di calore geotermica, generalmente attraverso un sistema di condotti d'aria. L'aria fredda dell'edificio ritorna alla pompa di calore geotermica, dove raffredda il fluido che scorre verso la connessione con la terra nella quale viene riscaldato nuovamente.

Nella modalità raffreddamento il processo è invertito. Il fluido relativamente freddo che arriva dal geoscambiatore assorbe il calore dall'edificio e lo trasferisce alla terra.

A circuito chiuso (closed loop) nel terreno, con perforazioni verticali.

È un sistema più costoso rispetto agli altri in quanto richiede le perforazioni, però necessita di una superficie piuttosto contenuta. La capacità media di scambio termico è di 1 kW ogni 10-30 m di tubazione. I pozzi vengono realizzati con interdistanze di 3 - 6 m e sono in genere profondi 60-120 m.È la tipologia più utilizzata.

Il geoscambiatore è a circuito chiuso (closed loop) nel terreno, con perforazioni verticali.

Le perforazioni hanno in genere un diametro di 5” (circa 13 cm) e sono riempite, dopo che ci è stata introdotta la tubazione di scambio termico, con calcestruzzo bentonitico.

Nell’arco dell’anno la temperatura dell’acqua nel geoscambiatore varia, in genere, tra i 2-5 °C e i 20-25 °C, ma la dinamica può essere minore o più ampia, in rapporto alle caratteristiche della macchina termica e del dimensionamento del geoscambiatore.

Le perforazioni sono l’elemento economicamente più delicato in quanto sono l’elemento che provoca la differenza di costo rispetto agli altri impianti. Per questa ragione il dimensionamento deve essere ottimale e richiede una grande esperienza. Gli elementi di variabilità progettuale sono molteplici, tra essi:

• la stratigrafia del terreno• le condizioni climatiche e microclimatiche della zona• l’interdistanza delle perforazioni• la profondità delle perforazioni• le caratteristiche dell’impianto e dei suoi componenti

2. Principali soluzioni adottate.2.2. Il sistema di distribuzione.

In linea di massima il sistema di distribuzione è basato sull’impiego dei fancoil, per le considerazioni già espresse nel workshop di marzo.

Nella sala grande esiste anche un sistema di ventilazione che funziona secondo lo schema e l’estratto dell’elaborato progettuale delle slides seguenti.

ESPULSIONE

DAL RECUPERATORE DI CALORE

SCHEMA VENTILAZIONE SALA CENTRO ANZIANI

MANDATA

2.2. Il sistema di distribuzione.

La quantità di aria prelevata dall’esterno per il controllo della purezza e immessa in ambiente varia in funzione del numero di occupanti, grazie alle caratteristiche del sistema di regolazione e ai ventilatori muniti di variatori di velocità.

2. Principali soluzioni adottate.2.3. Il sistema di recupero del calore.

Si è fatto ricorso ad un sistema di recupero del calore dall’aria estratta dalla sala grande. Questo calore preriscalda (o preraffredda) l’aria immessa, secondo le modalità illustrate nelle slides seguenti.

FUNZIONAMENTO IN RECUPERO

PRESA ARIA DI RICAMBIO ARIA ESPULSA

RECUPERATORE DI CALORE

FUNZIONAMENTO IN FREE COOLING

ARIA ESPULSA PRESA ARIA DI RICAMBIO

RECUPERATORE DI CALORE

2.3. Il sistema di recupero del calore.

Una ulteriore potenzialità di risparmio energetico è fornita dalla possibilità di funzionamento in free cooling, tanto più interessante in quanto la quantità di aria è notevole.

2. Principali soluzioni adottate.2.4. Integrazione del geoscambiatore con i

collettori solari.

Pompa di calore e pannelli solari saranno impiegati in modo integrato, con una soluzione che viene sperimentata per la prima volta nel nostro paese. In particolare i pannelli svolgeranno due funzioni:

• per consentire alla pompa di calore di funzionare alla massima efficienza possibile (in inverno)

• per reintegrare l’energia prelevata dal terreno per mezzo dello scambiatore geotermico (in inverno e in estate).

2.4. Integrazione del geoscambiatore con i collettori solari.

Il principio di funzionamento nelle due situazioni tipiche.

L’integrazione viene realizzata attraverso un apposito sistema di regolazione e controllo modulabile.

Schema di progetto.

2. Principali soluzioni adottate.2.5. Il recupero delle acque meteoriche.

Nel progetto si è previsto un duplice sistema di raccolta delle acque meteoriche per il loro riuso:

• L’acqua del gazebo servirà per gli scarichi dei WC• L’acqua dell’edificio per l’irrigazione delle superfici

verdi.In generale il funzionamento di tale sistema è

schematizzabile come nella slide seguente.

2.5. Il recupero delle acque meteoriche.

Le soluzioni energetiche e impiantisticheper l’ex dormitorio FF.SS.

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Facoltà di Architettura “L. Quaroni”

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