Edifici ad energia netta zero: tra efficienza energetica e ...
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Edifici ad energia netta zero: tra efficienza energetica e comfort Prof. Ing. Maurizio Cellura Università degli Studi di Palermo – Dipartimento DEIM Convegno «Riduzione delle emissioni e risparmio energetico: come intervenire sugli impianti termici» Palermo 30 Settembre 2015
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Edifici ad energia netta zero: tra efficienza energetica e comfort
Prof. Ing. Maurizio Cellura
Università degli Studi di Palermo – Dipartimento DEIM
Convegno «Riduzione delle emissioni e risparmio energetico: come intervenire sugli impianti termici»
Palermo 30 Settembre 2015
Introduzione
Cambiamento
Climatico
40% dei consumi di
energia primaria
attribuibili al settore
edile
Decarbonizzazione
Edifici ad energia netta zero Edifici dalle elevate prestazioni energetiche ottenute tramite progettazione bioclimatica che massimizzi le prestazioni passive dell’edificio, in grado tuttavia di coprire una rilevante quota del proprio fabbisogno tramite fonti energetiche rinnovabili e in grado di interfacciarsi in maniera attiva e bidirezionale con le reti energetiche.
Crediti
Crediti
Crediti > Fabbisogno
Crediti < Fabbisogno
Fabbisogno
Bilanci di energia netta zero
Interazione tra edifici e rete
0k k j j
k j
g p c p G C
Dove g e c rappresentano rispettivamente la generazione e il carico, pk e pj sono i fattori di conversione, k e j i vettori energetici considerati per generazione e carico.
Bilanci di energia netta zero
Energia Primaria? Emissioni equivalenti di carbonio? Energia finale? Costo? Exergia? …
Disomogeneità su scala mondiale nelle metriche prescelte per il bilancio
Edifici ad energia netta zero: concetti chiave
- Load Match,
- Interazione bidirezionale con la rete energetica,
- Smart Building,
- Connessione alle Smart grid.
L’edificio diventa un sistema complesso: gli occupanti assumono un ruolo chiave
Governare la complessità tra interessi contrastanti: - Comfort termico, - Comfort acustico, - IAQ, - Comfort visivo.
Edifici ad energia netta zero:
concetti chiave
- Non può fondarsi
solamente su analisi
medie mensili
- Quantificare la
contemporaneità di
domanda e generazione
di energia su scala oraria
o sub-oraria è di
fondamentale importanza
- Gli indici di Load Match
riportati a fianco, calcolati
per l’edificio Solar XXI
identificano variabilità
orarie estremamente
marcate
«Ventilative Cooling»
La legislazione corrente è orientata verso edifici dalle alte prestazioni
energetiche, bassi valori di trasmittanza e di ricambi d’aria per
infiltrazione.
Sebbene l’edilizia Mediterranea sia tipicamente caratterizzata da
involucri molto massivi, spesso l’inerzia termica non è sufficiente.
Surriscaldamento
durante l’estate
«Ventilative Cooling» Il «Ventilative Cooling», si
riferisce all’utilizzo di
ventilazione naturale o
meccanica per il
raffrescamento degli ambienti
indoor.
Il «Ventilative Cooling» assume
importanza rilevante in
un’ampia gamma di edifici e in
particolare nel raggiungimento
del target di edificio ad energia
netta zero in edifici soggetti a
retrofit energetico.
Caso studio
Cellura M., Guarino F., Longo S., Mistretta M. Natural ventilative cooling in school buildings in Sicily – REHVA Journal, in press
Edificio scolastico,
provincia di Agrigento
Superficie: 675 m2
Trasmittanza S.
opache =1,2 W/(m2
K)
Trasmittanza
S.finestrate (Vetro
singolo) = 3 W/(m2 K)
Altre
caratteristiche:
- Edificio riscaldato
ma non raffrescato
- Occupato dalle 8:00
alle 18:00 circa
- Elevati carichi
termici interni
Vista Est – Modellizzazione Google Sketchup
Vista Ovest– Modellizzazione Google Sketchup
Obiettivi - Quantificazione dei livelli di Comfort termico nelle zone
occupate tramite l’approccio adattivo in assenza di
condizionamento estivo (EN15251) nel periodo Maggio –
Ottobre (simulazione TRNSYS)
- Ottimizzazione della gestione dell’edificio tramite
«Ventilative Cooling» naturale
Suddivisione in zone termiche
Scenario A (1)
(2)
(3)
Percentuale di ore di comfort sul totale
Scenari di Analisi
A : Edificio esistente
B1 : Ventilazione diurna (8:00, 20:00), area finestrata aperta
50%,
B2 : Ventilazione diurna (8:00, 20:00), area finestrata aperta
100%,
C1 : Ventilazione notturna (20:00, 8:00), area finestrata aperta
50%,
C2 : Ventilazione notturna (20:00, 8:00), area finestrata aperta
100%,
D1: Ventilazione naturale 24h, area finestrata aperta 50%
D2: Ventilazione naturale 24h, area finestrata aperta 100%
Scenario D2 Carichi interni
Riduzione T
interna fino a
5°C
Dati orari simulazione TRNSYS, 3-4 Giugno
T esterna
quasi sempre
nel range di
comfort
±(2°C) ±(3°C) ±(2°C) ±(3°C) ±(2°C) ±(3°C) ±(2°C) ±(3°C)
Scenario Administration Classrooms1 Classrooms2 Classrooms 3
A 56.86 73.67 60.96 77.22 48.84 70.46 57.28 74.17
B1 61.07 78.51 65.48 82.87 53.38 75.35 61.72 79.23
B2 62.43 80.29 66.64 83.98 54.96 76.92 61.98 79.82
C1 63.03 81.03 66.98 84.34 55.80 78.92 62.35 80.08
C2 65.08 82.08 67.59 85.03 56.75 80.25 62.97 80.60
D1 66.11 83.65 69.05 86.07 57.89 81.63 64.45 82.50
D2 66.38 84.03 69.37 86.46 59.18 81.91 65.04 83.20
Risultati
Percentuale di ore di comfort sul totale
Edifici ad energia netta zero: tra efficienza energetica e comfort
PROF. ING. MAURIZIO CELLURA
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PALERMO DIPARTIMENTO DI ENERGIA, INGEGNERIA
DELL’INFORMAZIONE E MODELLI MATEMATICI
[email protected], [email protected] TEL. +39-091-23861931
