IL QUADRO NORMATIVO PER L’EFFICIENZA ENERGETICA E LA ... · UNI/TS 11300-4 • La norma UNI/TS...

IL QUADRO NORMATIVO

PER L’EFFICIENZA ENERGETICA

E LA VARIABILITA’ DEI CARICHI

NEGLI IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE

M. De Carli

Università degli Studi di Padova

Swegon Air Academy, Padova, 27 Novembre 2013

Dipartimento di Ingegneria Industriale Università degli Studi di Padova

Sommario

• Inquadramento generale

• Il funzionamento degli impianti ai carichi parziali

• Aspetti normativi (norme EN14825, UNI-TS11300

parti 3 e 4, UNI 11466)

• Casi di studio

“Il quadro normativo per l’efficienza energetica e la variabilita’ dei carichi negli impianti di

climatizzazione”

Inquadramento generale


climatizzazione”

4

Leggi italiane relative agli edifici

Legge 373/76

Legge 10/91

DPR 412/93

D.Lgs. 192/2005

D.Lgs. 311/2006

D.P.R. 2 aprile 2009 n. 59

D.M. 26 giugno 2009

EPBD 2002/91/CE

Recast EPBD 2010/31/UE

Direttiva 2009/28/CE D.Lgs. 28/2011

5

Dov’è il problema?

EPBD 2002/91/CE

EPBD 2010/31/UE

Direttiva 2009/28/CE

Normativa nel settore delle pompe di calore

e dei chiller


climatizzazione”

7

Norme

Norme di prodotto:

EN14825 : Air conditioners, liquid chilling packages and heat

pumps, with electrically driven compressors, for space heating

and cooling - Testing and rating at part load conditions and

calculation of seasonal performance; EN 14825:2012

Norme di sistema:

UNI-TS 11300-3

UNI-TS 11300-4

8

EN 14825

• Il coefficiente di prestazione stagionale (SCOP) va

calcolato ripartendo con il “bin method” per l'intera

stagione di riscaldamento

• Va utilizzata una delle 3 condizioni climatiche di riferimento

riportate nella norma stessa:

o A (Average - media): Strasburgo (Francia),

o C (Colder – più fredda): Helsinki (Finlandia)

o W (Warmer – più calda): Atene (Grecia),

che vengono ritenuti sufficientemente rappresentativi del

clima di tutta Europa

9

Durata dei “bin” per le condizioni climatiche di riferimento previste dalla norma UNI EN 14825.

EN 14825

10

• Temperatura interna di progetto pari a 20 °C.

• Temperatura esterna di progetto (θdesign) secondo UNI EN

12831:

o per A = – 10 °C

o per C = – 22 °C

o per W = + 2 °C

• Quando la temperatura esterna supera i 15 °C cessa il

funzionamento dell'impianto di riscaldamento.

• Carico Φh varia linearmente dal 100% in corrispondenza della

temperatura di progetto (θdesign) fino a 0% quando la

temperatura esterna è pari a θH,off = 16 °C (detta temperatura

di annullamento del carico o di bilanciamento).

EN 14825

11

Andamento del carico in funzione della temperatura esterna secondo UNI EN 14825.

EN 14825

12

UNI/TS 11300-4

• La norma UNI/TS 11300-4 è finalizzata al calcolo, con il metodo

mensile delle prestazioni della pompa di calore nelle condizioni

climatiche di riferimento della località (Italiana) in cui si trova

l'edificio.

• Temperature definite dalla norma UNI 10349 che, però, riporta

soltanto il valore medio delle temperature mensili.

• Temperatura interna di progetto pari a 20 °C.

• Temperatura esterna di progetto θdesign secondo UNI EN 12831.

13

• La norma prevede come valore di default della temperatura di

annullamento del carico (o temperatura di bilanciamento) θH,off

= 20 °C .

• Per poter costruire i “bin”, si assume che le temperature medie

orarie mensili abbiano una distribuzione gaussiana normale.

UNI/TS 11300-4

14

Distribuzione delle temperature (bin mensili) per la città di Padova

UNI/TS 11300-4

15

UNI/TS 11300-4

16

Calcolo prestazione PdC aria-acqua

• La variazione del COP al variare della temperatura delle

sorgenti va determinata mediante prove sperimentali da

effettuare secondo le norme della serie UNI EN 14511 ed

in particolare nelle condizioni di temperatura indicate nella

UNI EN 14511-2 .

• Tutte le norme in materia ed, in particolare UNI EN 14825

ed UNI/TS 11300-4, richiedono che il costruttore delle

pompe di calore aria-acqua fornisca i dati relativi almeno

alle condizioni di funzionamento indicate nella seguente

Tabella.

17

Calcolo prestazione PdC aria-acqua

18

Dipendenza del COP a pieno carico dalla temperatura

Per la determinazione delle prestazioni a pieno carico in

condizioni di temperatura diverse da quelle dichiarate, è

possibile effettuare l'interpolazione lineare tra i valori

dichiarati, oppure determinare il rapporto tra il COPDC

dichiarato e quello teorico (COPmax):

COPmax = (θH + 273,15) / (θH – θC )

dove θH e θC sono, rispettivamente, la temperatura del pozzo

caldo e della sorgente fredda, ed interpolare il valore di tale

rapporto (impropriamente chiamato “rendimento di secondo

principio” nella normativa).

19

Dipendenza del COP dal fattore di carico CR

Si definisce fattore di carico della pompa di calore CR

(Capacity Ratio) il rapporto tra la potenza richiesta

dall'utenza (carico) e la potenza termica nominale dichiarata

dal costruttore (talvolta in analogia con la nomenclatura

anglosassone, chiamata impropriamente “capacità termica”)

nelle medesime condizioni di temperatura.

CR è in generale diverso dalla frazione di carico PLR che

indica il rapporto tra la potenza richiesta e quella di progetto

poiché la potenza termica nominale della pompa può essere

diversa da quella di progetto e, comunque, essa varia al

variare delle temperature delle sorgenti.

20


Il COPPL a carico parziale (Part Load) si può calcolare come:

COPPL = fcorrCOP × COPDC

Dove COPDC è il valore dichiarato dal costruttore (DC -

Declared Capacity) e fcorrCOP è il fattore di correzione che

dipende da CR.

In mancanza di dati dichiarati, per le pompe di calore con

funzionamento on-off si ha

fcorrCOP = CR / ( CC × CR + (1 – CC ))

dove Cc è il coefficiente di degrado delle prestazioni, assunto

pari a 0,9 in mancanza di altri dati.

21


Per pompe di calore con funzionamento a gradini va

determinato il COP per il gradino più vicino se questo

differisce di meno del 10 % dal carico richiesto, altrimenti

occorre interpolare linearmente tra il COP del gradino

immediatamente superiore e quello del gradino

immediatamente inferiore rispetto al carico richiesto.

Per pompe di calore modulanti, in mancanza dei dati ricavati

secondo UNI EN 14825, la norma UNI/TS 11300-4

suggerisce di assumere fcorrCOP = 1 per fattore di carico CR ≥

0,5 (o fino al minimo valore di modulazione se diverso da 0,5)

e per valori inferiori di CR di procedere come per quelle on-

off.

22

Diagramma schematico della modalità di funzionamento di una pompa di calore aria-acqua con riferimento alle condizioni climatiche

“Average” (A) secondo UNI EN 14825. La linea tratteggiata rappresenta la frazione del carico richiesta dall'impianto (PLR) mentre quella

continua rappresenta il rapporto la potenza termica massima erogabile dalla pompa di calore (ΦDC) e la potenza di progetto (Φdesign) al

variare della temperatura esterna. Nella figura sono evidenziate le condizioni A, B, C e D per le quali il costruttore dovrebbe dichiarare i dati. La

temperatura bivalente è stata assunta pari a θbival = 0 °C mentre la temperatura limite di funzionamento della sorgente fredda a è stata

assunta pari a TOL = -15 °C.

Modalità di funzionamento di una pompa di calore

Pompe di calore

23

1) Funzionamento alternato: la PDC si disattiva al raggiungimento della

temperatura bivalente viene attivato un generatore di calore fino al carico

di progetto

2) Funzionamento parallelo: la PDC non viene disattivata al

raggiungimento della temperatura bivalente e viene attivato il generatore

di integrazione per coprire il calore residuo

3) Funzionamento parzialmente parallelo: la PDC non viene disattivata al

raggiungimento della temperatura bivalente e per temperature maggiori

viene attivato il generatore di integrazione per fornire la potenza residua.

Alla tempetarura di cut-off la PDC viene disattivata e il generatore

fornisce la potenza richiesta

24

Calcolo della prestazione stagionale (SCOP) nelle

condizioni di riferimento secondo EN 14825 .

- SCOPnet (Coefficiente di prestazione stagionale netto): coefficiente di

prestazione stagionale calcolato con riferimento al solo periodo di

funzionamento attivo escludendo i consumi dovuti ad eventuali riscaldatori

supplementari elettrici.

- SCOPon (Coefficiente di prestazione stagionale funz attivo): coefficiente

di prestazione stagionale calcolato con riferimento al solo periodo di

funzionamento attivo inclusi i consumi dovuti ad eventuali riscaldatori

supplementari elettrici.

- SCOP (Coefficiente di prestazione stagionale): coefficiente di prestazione

stagionale calcolato con riferimento a tutto il periodo di riscaldamento,

inclusi i consumi dovuti ad eventuali riscaldatori supplementari elettrici ed

inclusi gli eventuali consumi durante i periodi di mancata richiesta di calore

(termostato off), durante i periodi di di stand-by, quelli dovuti ad ausiliari attivi

durante i periodi di spegnimento ed i consumi dovuti all'eventuale

riscaldatore del carter olio.

25



A titolo di esempio viene presentato il risultato del

calcolo di SCOPnet per una pompa di calore aria acqua

utilizzata per riscaldamento a pavimento con pannelli

radianti.

Vengono presi in esame due modelli di pompe di

calore le cui caratteristiche, desunte dalle schede

tecniche di prodotti commerciali, sono riportate nelle

Tabelle seguenti

26



Condizioni climatiche di riferimento A (Average /

Strasbourg) e potenza di progetto pari a Φdesign = 5 kW

alla temperatura θdesignA = – 10 °C .

Temperatura di mandata dell'acqua fissa pari a 35 °C

(difficoltà a reperire documentazione relativa al

funzionamento con temperatura dell'acqua di mandata

variabile).

Pompe di calore di tipo modulante

27



Caratteristiche pompa di calore modello 1

28



Caratteristiche pompa di calore modello 2

29

QCr,k = QC,nd,k + Ql,e,k + Ql,rg,k + Ql,d,k + Ql,d,s,k - Qrr,k

QC,nd,k fabbisogno ideale dell’edificio [kWh], secondo la UNI TS

11300-1;

Ql,e,k perdite totali di emissione [kWh];

Ql,rg,k perdite totali di regolazione [kWh];

Ql,d,k perdite totali di distribuzione [kWh];

Ql,d,s,k perdite totali dei serbatoi di accumulo inerziale [kWh];

Qrr,k energia termica recuperata [kWh].

UNI/TS 11300-3

30

UNI TS 11300-3: fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione estiva

k x xpf

QQfQQ ,

xk,mm,

xk,v,xk,Cr,

elp,k kaux,PC, ][

Qaux fabbisogno di energia elettrica per ausiliari [kWh];

Qcr fabbisogno effettivo per raffrescamento [kWh];

Qν fabbisogno per trattamenti dell’aria [kWh];

ηmm coefficiente di prestazione medio mensile del sistema di produzione

dell’energia frigorifera;

fp,el fattore di conversione da energia elettrica ad energia primaria;

fp,x fattore di conversione in energia primaria del vettore energetico

utilizzato dal generatore;

k mese k-esimo della stagione di climatizzazione estiva;

x indice che indica le diverse fonti di energia in ingresso.

31

UNI TS 11300-3: EER (Energy Efficiency Ratio)

Tipologia Aria-aria Acqua-aria Aria-acqua Acqua-acqua

Prova

Fattore

di

carico

(F)

T aria

esterna

bulbo

secco

(°C)

T aria

interna

bulbo

secco /

bulbo

umido

(°C)

T acqua di

condens.

ingresso /

uscita (°C)

T aria

interna

bulbo

secco /

bulbo

umido

(°C)

T aria

esterna

bulbo

secco

(°C)

T acqua

refrigerata

ingresso /

uscita

(°C)

T acqua di

condens.

ingresso /

uscita (°C)

T acqua

refrigerata

ingresso /

uscita

(°C)

1 100% 35 27/19 30/35 27/19 35 12/7 30/35 12/7

2 75% 30 27/19 26/* 27/19 30 */7 26/* */7

3 50% 25 27/19 22/* 27/19 25 */7 22/* */7

4 25% 20 27/19 18/* 27/19 20 */7 18/* */7

* temperatura determinata dalla portata d’acqua a pieno carico

32

UNI TS 11300-3: coefficiente di prestazione

medio mensile

ηmm,k = EER(Fk) × η1(Fk) × 2 × 3 × 4 × 5 × 6 × 7

Fk fattore di carico mensile, rapporto tra l’energia termica richiesta nel

mese k-esimo ed l’energia erogabile dalla macchina frigorifera;

EER(Fk) rapporto di efficienza energetica ottenuto in corrispondenza del fattore

di carico Fk, e ricavabile per interpolazione dalla curva degli EER;

η1(Fk) coefficiente correttivo ottenuto in corrispondenza del fattore di carico

Fk, valutazione degli EER (appendice C della Norma);

2,3,4,5,6,7 coefficienti correttivi ricavabili dai prospetti riportati

nell’appendice D della norma per l’adeguamento alle reali

condizioni di funzionamento.

33

NORMA UNI 10963:2001 (ritirata nel 2009)

EERR= coefficiente di prestazione a potenza termica ridotta

EERA= coefficiente di prestazione a piena potenza

Y=EERR/EERA

QCR= Energia frigorifera effettivamente fornita all’edificio (PCR*T)

QCA= Energia massima che la macchina può fornire nelle stesso intervallo di tempo (PCA*T)

X= QCR/ QCA (fattore di carico estivo della macchina)

Macchine mono-stadio

34

Macchine modulanti o pluristadio Macchine nonostadio:

1. Alle condizioni nominali per determinare EER e PE

2. Alle condizioni ausiliarie a piena potenza per determinare EERA e PCA

3. Alle condizioni ausiliarie a carico ridotto per determinare EERR e PCR.

Macchine modulanti o pluristadio

Le prove ai punti 2 e 3 sono realizzate alle condizioni di massima prestazione

NORMA UNI 10963:2001 (ritirata nel 2009)

Per la determinazione delle curve servono le seguenti prove:

35

UNI TS 11300-4: confine di edificio

1 – Utenza 9 – Energia termica utile da rete

2 – Accumulo 10 – Energia termica utile asportata

3 – Generatore 11 – Torre evaporativa

4 – Combustibile 12 – Energia elettrica da cogenerazione

5 – Energia elettrica 13 – Energia elettrica da fotovoltaico

6 – Energia degli ausiliari 14 – Rete elettrica

7 – Collettori solari termici 15 – Confine del sistema

8 – Pannelli fotovoltaici

Il confine dell’edificio è quello

comprendente tutte le aree

dell’edificio nelle quali viene

utilizzata o prodotta energia

termica utile o energia elettrica.

Può non coincidere con quello

definito dall’involucro dell’edificio.

Attraverso il confine dell’edificio può

transitare

• energia fornita dall’esterno con

combustibili fossili (4)

• rete di teleriscaldamento (9)

• energia elettrica fornita da rete (5)

• energia termica utile (10) o

energia elettrica auto prodotta

all’interno dell’edificio (12) (13) ed

esportata all’esterno

36

UNI TS 11300-4: Definizione degli input

39

Impianti geotermici: dimensionamento e

relazione con UNI TS 11300

La norma UNI TS 11300-4 prevede 2 metodologie di calcolo:

Valutazione preliminare (per una verifica del dimensionamento)

Valutazione energetica (per la certificazione)

PDC

Scambiatore

di calore

a terreno

Edificio + impianto + ACS

40

PDC

Scambiatore

di calore

a terreno

Edificio

+

impianto

Prestazioni secondo

UNI EN 14825

UNI TS 11300-3

UNI TS 11300-4

Residenziale

Terziario

< 20 kW

Energie mensili invernali ed estive

secondo UNI TS 11300-1

Rendimenti secondo

UNI TS 11300-2

e 11300-3

ACS secondo

UNI TS 11300-2

> 20 kW

Per la parte invernale le energie

mensili con UNI TS 11300-1

Simulazione

dinamica.

Soluzione analitica,

numerica o con funzioni

di trasferimento

Calcolo dinamico per il

picco di potenza frigorifera

Simulazione dinamica per le

energie mensili estive e per il picco

di potenza frigorifera

41

PDC

Edificio + impianto + ACS

Temperature

mensili

La norma sulla geotermia fornisce alle normative

11300-3 e 11300-4 la temperatura media

mensile del fluido termovettore per i calcoli di

certificazione energetica

La norma fornisce inoltre la potenza elettrica

della pompa lato terreno

Casi di studio

“Potenziali risparmi nella ventilazione: sistemi DCV”

VAV e DCV

DCV è un sottogruppo dei sistemi VAV

un VAV con controllo automatico su richiesta → DCV

VAV Ventilazione a volume d’aria variabile

(> 2 operazioni o variazione continua)

VAV con controllo automatico in relazione alla richiesta → DCV

DCV Controllo su richiesta

- Variazione automatica in funzione

della reale richiesta

Controllo manuale o

modelli predefiniti


Source: Mari-Liis Maripuu, CIT Energy Management, Sweden

DCV: VENTILAZIONE CONTROLLATA A RICHIESTA

• Un sistema di ventilazione con un

controllo in mandata e/o aspirazione della

portata d'aria in funzione del reale valore

richiesto

• La richiesta è determinata da una serie di

valori e parametri che riguardano il

comfort termico e/o la qualità dell'aria

“DCV” : Sistemi a volume d’aria variabile di ultima generazione”


• DCV per il controllo del

comfort termico (rimozione

di calore)

• DCV per il controllo della

qualità dell'aria interna

(rimozione di agenti

inquinanti)

SISTEMA DCV RISPETTO AL SISTEMA CAV

0 3 6 9 12 15 18 21

24

Capacità di

raffreddamento

necessaria =

Capacità di

raffreddamento

di un sistema

DCV

Riscaldamento

necessario nella

stanza

Capacità di raffreddamento

dell'aria di alimentazione -

sistema CAV

AC in funzione

Su

rplu

sd

di

ca

lore

D

efi

cit

di

ca

lore

Ora del giorno

Necessità di

riscaldamento degli

ambienti

8 9 10 11 12 13 14 15 16

Velocità della portata

d'aria del sistema

DCV

Ora del giorno

Velocità della portata

d'aria del sistema CAV N

° d

i p

ers

on

e –

Po

rtata

d

'ari

a

ige

nic

am

en

te p

ura

Occupazion

e



• Possibilità di basse temperature di mandata dell’aria per tutto l'anno

Portata

d'aria

Temp. mandata aria Effetto in

raffreddamento

14℃ 1 kW

Temp.esterna

0℃

18℃ 1 kW 0℃

DCV

Misurato

0 5000 8760

h/anno

Variazione della

portata d'ariam3/s

Alimentazione

elettricakW

Portata d'aria m3/s

Potenza elelttrica [kW

0 5000 8760

h/anno

Variazione della portata d'aria m3/s

Alimentazione elettrica kW

3

2

1

3

2

1

CAV

Stimato

Portata d'aria m3/s

Potenza elelttrica [kW

VANTAGGI DI UN SISTEMA DCV


Source: Mari-Liis Maripuu,

CIT Energy Management,

Sweden

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2000 4000 6000 8000

Time, [h/year]

Ele

ctr

ic A

irfl

ow

P

ow

er

[kW

] ra

te [

m³/

s] Airflow rate m3/s

Electricity kWElectric Power

Supply airflow

Potenza nominale ventilatore

Velocità della portata di alimentazione aria

ESEMPI DI SISTEMI DCV

Portata d'aria progettata 5,6 m3/s

Media 4,2 m3/s

Media 2,6 kW

Ristrutturazione di un edificio adibito ad uffici (CAV → DCV)

3500 m2 con 107 uffici



0

1

2

3

4

0 2000 4000 6000 8000

Time, [h/year]

Ele

ctr

ic

Air

flo

w

Po

we

r [k

W]

ra

te [

m³/

s] Supply airflow rate m3/s

Electricity kW

Ristrutturazione di un edificio adibito ad uffici

(Sede amministrativa universitaria)

2500 m2 con 76 uffici

Portata d'aria media 1,3 m3/s

Portata d'aria

progettata

3,6 m3/s

ESEMPI DI PERFORMANCE DI SISTEMI DCV

“DCV” : Sistemi a volume d’aria variabile di ultima generazione”

Nuovo edificio commerciale adibito ad uffici

(Bengt Dahlgren AB – studio di progettazione HVAC )

4200 m2 di uffici, sale conferenza, ristorante

ESEMPI DI RENDIMENTO DI SISTEMI DCV

• Consumo energetico totale dell'edificio 75 kWh/(m2 anno)

• Sistema DCV per il controllo con il comfort energetico

• Controllo della sequenza dei sistemi di raffrescamento

• La valutazione del rendimento è in corso…

Foto: Bengt Dahlgren AB



VALUTAZIONE DELL'OCCUPAZIONE BASE PER

LA PROGETTAZIONE OTTIMALE

Esempio 1: edificio adibito ad uffici (sede amministrativa universitaria)

Numero di stanze 76

Fattore di occupazione

roomsAll

roomsoccupied

N

NOF

_

_

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

05

:00

06

:00

07

:00

08

:00

09

:00

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

Time

Oc

cu

pa

nc

y f

ac

tor

OF

Maximum

Average

Minimum

Misurazione ogni 4,5 minuti



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

8:0

0

8:3

0

9:0

0

9:3

0

10

:00

10

:30

11

:00

11

:30

12

:00

12

:30

13

:00

13

:30

14

:00

14

:30

15

:00

15

:30

16

:00

16

:30

Occ

up

ancy

fact

or

(OF

)

Time

Monday

Tuesday

Wednesday

Thursday

Friday

VALUTAZIONE DELL'OCCUPAZIONE

Esempio 2: edificio scolastico anni 7-9

Numero totale delle classi 43

Numero di classi 16 - 350 studenti

Fattore di occupazione

roomsAll

roomsoccupied

N

NOF

_

_



Eesempio 3: Scuola elementare (Tomelilla)

11 classi monitorate

24 studenti per classe

VALUTAZIONE DELL'OCCUPAZIONE

Occupazione media nelle classi



• Dipende dal tipo di attività nell'edificio

• Negli edifici commerciali adibiti ad uffici i compiti lavorativi definiscono l'occupazione da parte delle persone

• Negli edifici scolastici l'occupazione dipende dal tipo di scuola

Le scuole primarie elementari e medie usano i propri locali continuamente (poche stanze vuote)

Le scuole secondarie dispongono anche di aule per corsi specifici e sale riunione per gruppi

OCCUPAZIONE NEGLI EDIFICI



Potenziale risparmio energetico in Hotel

HOTEL

I sistemi HVAC dovrebbero assicurare:

• Hotel e problemi energetici

=> Alto fabbisogno energetico

• Servizi a di versa temperatura di utilizzo

=> Sistemi HVAC specifici

• Risparmio energetico => riduzione dei costi => “Green” economy

“Analisi energetica di un sistema combinato di produzione di energie termica e frigorifera per la

climatizzazione di alberghi in diverse zone climatiche”

Il caso di studio

• Hotel a struttura compatta (5 piani) di circa 10'000 [m3]

• Buon isolamento di superfici opache (U=0.41 [W/m2 K]) e trasparenti (U=1.3 [W/m2 K]) con vetri a controllo solare

• Superficie netta p.t. circa 600 [m2] (Sup. totale 1750 [m2])

• Zona giorno : ambienti comuni e stanze riservate

• Zona notte : capacità 54 ospiti (9 camere per piano)



Fattori d’influenza esterni

1. Temperatura dell’aria

2. Umidità relativa

3. Radiazione solare

Fattori interni

1. Presenza di persone

(come apporti sensibili e latenti)

2. Presenza di persone (variazione dei set-point)

3. Altri carichi (luci, elettrodomestici, cucine..)

Strumenti

1. Trnsys ver. 16

2. TRY : Test reference year o Anno-tipo



Analisi statistica dell’occupazione per hotel ad uso business

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Jan

uary

Feb

ruary

Marc

h

Ap

ril

May

Ju

ne

Ju

ly

Au

gu

st

Sep

tem

ber

Octo

ber

No

vem

ber

Decem

ber

Yearly presence

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Mo

nd

ay

Tu

esd

ay

Wed

nesd

ay

Th

urs

day

Frid

ay

Satu

rday

Su

nd

ay

Weekly presence



1. Temperatura di prelievo da rete 12 °C

2. Temperatura d’accumulo 60 °C

3. Temperatura di utilizzo 48 °C

4. Consumo giornaliero 120 l/(g px)

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

[ h ]

Daily DHW demand profile

Acqua calda sanitaria:



1. Caldaia tradizionale + chiller

2. Caldaia a condensazione + chiller

3. Unità polivalente + caldaia ausiliaria

INVERNO

Fan-coil 45 °C

Batteria Riscaldamento UTA 45 °C

Scambiatore di calore per ACS 60 °C

ESTATE

Fan-coil 7 – 11 °C

Batteria raffreddamento e deumidificazione UTA 7 °C

Batteria post-riscaldamento UTA 45 °C

Soluzioni confrontate

• ITALIA: Bolzano, Venezia, Roma,

Napoli, Palermo

• SPAGNA: Madrid, Barcellona

• FRANCIA: Parigi

• GERMANIA: Monaco di Baviera

• TURCHIA: Izmir

Città considerate

Livelli termici di funzionamento dell’impianto



A. Chiller

Potenza frigorifera = 160 [kW]

T acqua = 12/7 [°C]

T Aria = 35 [°C]

B. Pompa di calore

Potenza termica = 178 [kW]

T acqua = 40/45 [°C]

T Aria = 7 [°C] B.S,

87% U.R.

C. Recupero totale

Potenza frigorifera = 162 [kW]

T acqua = 12/7 [°C]

Potenza termica = 215 [kW]

T acqua = 40/45 [°C]

Modalità di funzionamento in applicazioni a 4 tubi



Terminali Fan-coil a 2 tubi

Serbatoi d’accumulo

ACS

Aria Primaria (UTA)

62



Temperatura dell’aria durante l’inverno

[°C] Camere Ristorante Atrio Cucine

Occupata 21 22 21 22

Vuota 19 18 21 18

[°C] Camere ristorante atrio cucine

Occupata 26 25 25 27

Vuota 28 28 25 27

Temperatura dell’aria durante l’estate

Tassi di ricambio d’aria

* Valor medio tra le varie camere

** valore richiesto per il solo controllo del microclima interno

[m3/h] Camere* ristorante atrio Cucine**

Occupata 135 1460 1900 660

Vuota 60 365 380 220



Potenziale risparmio energetico

con 2 velocità di ventilazione

(in funzione della presenza o assenza di ospiti)

BUILDING THERMAL DEMAND [MWh]

0

50

100

150

200

250

300

350

BOLZANO VENICE IZMIR

Heating,fixed ventilation Heating, 2-speeds ventilation

Cooling, fixed ventilation Cooling, 2-speeds ventilation

0%

10%

20%

30%

BOLZANO VENICE IZMIR

THERMAL ENERGY REDUCTION

Heating Cooling



Fabbisogno energetico netto [MWh]



Sbrinamento

• Temperatura dell’aria <7 [°C]

• Penalizzazione termodinamica

• Necessità di effettuare cicli di

sbrinamento dell’evaporatore

• Analisi sperimentale in diverse situazioni

• Correlazione di COP a temperatura e umidità

• Filtrando la penalizzazione del compressore

dovuta alle condizioni di lavoro

=> penalizzazione dovuta allo sbrinamento

-5-4-3-2-101234567

506070809099

-20,0%

-17,5%

-15,0%

-12,5%

-10,0%

-7,5%

-5,0%

-2,5%

0,0%

2,5%

temperatura aria esterna [°C] R.H. [%]

0,0%-2,5%

-2,5%-0,0%

-5,0%--2,5%

-7,5%--5,0%

-10,0%--7,5%

-12,5%--10,0%

-15,0%--12,5%

-17,5%--15,0%

-20,0%--17,5%



Modalità di produzione dell’ACS

67

GENNAIO

FEBBRAIO

MARZO

APR

ILE

MAGG

IO

GIU

GNO

LUG

LIO

AGOSTO

SETTE

MBRE

OTTO

BRE

NOVEM

BRE

DIC

EMBRE

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

[°C]

POMPA CALORE RECUPERO TOTALE CALDAIA AUSILIARIA

• L’unità polivalente produce sempre acqua a 45 [°C]

• In inverno funziona in pompa di calore, con priorità all’ACS

• D’estate sfrutta il calore di recupero, solitamente

disperso

• La caldaia integra la produzione fino a 60 [°C]

Fabbisogno termico ACS [kWh/anno]

24.044; 37%

21.360; 32%

20.638; 31%

caldaia aux. Recupero totale

heat pump

• Nei climi più caldi si può produrre acqua fino a 65 [°C]

• La polivalente HT può rinunciare alla caldaia ausiliaria

• Semplificazione dell’impianto e riduzione degli oneri



Fabbisogni di Energia Primaria per la climatizzazione + ACS



Costi d’esercizio a confronto

0

10000

20000

30000

40000

costi d'esercizio [€]

caldaia tradizionale + chiller caldaia condensazione + chiller Polivalente + caldaia aux. Polivalente HT



Risparmio percentuale della polivalente + caldaia aux. Vs.

alla caldaia tradizionale + chiller



71

Risparmio percentuale della polivalente + caldaia aux. Vs.

caldaia condensazione + chiller



Tempi di ritorno dell’investimento

grazie alla riduzione dei costi

d’esercizio

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

Bolzano Venezia Izmir Paris Munchen Madrid Barcelona Roma Napoli Palermo

Tempo di ritorno vs. caldaia tradizionale [anni]

Polivalente + caldaia aux. Polivalente HT

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Bolzano Venezia Izmir Paris Munchen Madrid Barcelona Roma Napoli Palermo

Tempo di ritorno vs. caldaia condensazione [anni]

Polivalente + caldaia aux. Polivalente HT



Potenziale risparmio energetico in Uffici

74

Stabile per uffici

• 21600 m3 lordi

• 4500 m2 netti

• 10 piani

• 300 postazioni

• Facciate vetrate ad est ed ovest

• Trasmittanza pareti

opache: 0.3 W/(m2 K)

vetrate: 2.3 W/(m2 K)

“Confronto tra diversi impianti per la climatizzazione di un edificio per uffici”

75

• Temperature di

progetto

• Carico illuminazione:

Giornaliero: 7 W/m2

Notturno: 2 W/m2

• Presenze: dalle 8 alle 18

• Funzionamento UTA : 07-20

Mandata: 18°C

Ore

Lun-Ven

Sab

Dom

00-06

16°C/35°C

16°C/35°C

16°C/35°C

06-08

19°C/27°C

19°C/27°C

16°C/35°C

08-13

21°C/25°C

21°C/25°C

16°C/35°C

13-20

21°C/25°C

16°C/35°C

16°C/35°C

20-24

16°C/35°C

16°C/35°C

16°C/35°C


Carichi interni e set-point

http://www.google.it/imgres?imgurl=http://img.directindustry.it/images_di/photo-g/centrale-di-trattamento-aria-464419.jpg&imgrefurl=http://www.directindustry.it/prod/coral/centrali-di-trattamento-aria-20446-464419.html&usg=__cTo4cxGhzlgl1b2kaZHOlK-LQXg=&h=530&w=675&sz=80&hl=it&start=0&zoom=1&tbnid=jOhRl4T27WK16M:&tbnh=153&tbnw=195&ei=2C3VTYP5HIqMswaAqLSHDA&prev=/search?q=trattamento+aria&hl=it&gbv=2&biw=1255&bih=632&tbm=isch&itbs=1&iact=rc&dur=235&sqi=2&page=1&ndsp=15&ved=1t:429,r:3,s:0&tx=87&ty=76

http://www.google.it/imgres?imgurl=http://www.provincia.prato.it/internet2/images/omino_pc.gif&imgrefurl=http://www.provincia.prato.it/w2d3/internet/cache/provprato/internet2/index.html?fldid=85&usg=__-srBDXrQTAFXgEzLpmcheimpopA=&h=150&w=145&sz=6&hl=it&start=1&zoom=1&tbnid=gWB4D0NbdfHOxM:&tbnh=96&tbnw=93&ei=5y7VTeG9BIzMtAb6q8mcDA&prev=/search?q=omino+al+pc&hl=it&gbv=2&biw=1255&bih=632&tbm=isch&itbs=1

76

Zone climatiche • Venezia

Temp aria esterna minima = -5.8°C

Temp. Aria esterna massima = 33.6°C

Umidità media annua = 80%

Radiazione media orizz. = 1270 kWh/m2

• Roma

Temp aria esterna minima = -4.2°C

Temp. Aria esterna massima = 31.2°C

Umidità media annua = 77%

Radiazione media orizz. = 1480 kWh/m2


77

Fabbisogni mensili e annuali

0

10

20

30

40

50

60

70

GEN

FEBM

AR

APR

MAG

GIU

LUG

AGO

SET

OTT

NO

VDIC

MWh caldo

MWh freddo

0

10

20

30

40

50

60

70

GEN

FEBM

AR

APR

MAG

GIU

LUG

AGO

SET

OTT

NO

VDIC

MWh caldo

MWh freddo

Riscaldamento: 8

kWh/m3

Raffrescamento: 11

kWh/m3

Riscaldamento: 4.5

kWh/m3

Raffrescamento:

12.6 kWh/m3


78

Soluzione 1


79

Soluzione 2


80

Soluzione1

14/19 [°C] 7/12 [°C]

40/45 [°C]

Soluzione 2

7/12 [°C] 14/17 [°C]

30/35 [°C]


UTA

81


Soluzione 3

82

7/12 [°C]

30/35 [°C]

14/17 [°C]

30/35 [°C]

L’acqua è prodotta alla temperatura cui è richiesta


Soluzione 3

83

Prestazioni ai carichi parziali

• Sviluppo di software dedicato per il calcolo delle prestazioni ai carichi parziali

• Considera le variazioni delle condizioni dell’aria esterna

• Tiene conto del fattore di carico della macchina


84 84


85

Risparmio

• Costo fisso energia elettrica: 0.16 €/kWh

• Costo fisso gas: 0.07 €/kWh

Risparmio annuale

€ 0

€ 2'000

€ 4'000

€ 6'000

€ 8'000

€ 10'000

€ 12'000

€ 14'000

€ 16'000

Sol. 1 ST Sol. 1 AE Sol. 2 ST Sol. 2 AE Sol. 3 ST Sol. 3 AE

Venezia

Roma

VENEZIA ROMA

ST € 39'322 € 37'260

AE € 33'514 € 31'565

ST € 33'018 € 31'683

AE € 27'437 € 26'055

ST € 32'850 € 31'283

AE € 25'550 € 23'827

Soluzione

1

Soluzione

2

Soluzione

3

Costi annui

• Pay Back:

< 4 anni


86

Protocollo LEED • Punti conseguibili credito energetico: 19

• Classificazione edificio:

Base 40 49 punti

Argento 50 59 punti

Oro 60 79 punti

Platino 80 110 punti

Confronto realizzato solo intervenendo sull’impianto e sulle macchine


Potenziale risparmio energetico nel retrofit di

impianti di raffrescamento per uffici

“Efficiency and flexibility. A new cooling system solution.”

Impianto tradizionale:

7°C

Acqua fredda

La produzione dell’acqua a 7°C non è sempre richiesta:

• Per le travi attive l’acqua viene normalmente richiesta a 14°C;

• Nelle UTA può essere utilizzato il free cooling (soprattutto in climi miti o

freddi).


Soluzione alternativa:

Set point variabile

Portata variabile

Kit idronico

richiesta


Zone climatiche:

Roma

Stoccolma Lisbona

Bombay

Due tipi di chiller: • Efficienza standard

• Alta efficienza


Condizioni operative:

Potenza max. 200 kW

Temperatura al di sotto della quale lavorare in

free-cooling 16°C

Temperatura mandata aria alle travi 16°C

Portata d’aria 3.6 m3/s (13 000 m3/h)

Numero di travi 241


Stock-

holm Rome Lisbon

Bom-

bay

Sta

ndard

chill

er Average

EER

(annual)

Fixed set point 4.6 3.2 3.9 3.3

Variable set

point 5.3 3.4 4.2 3.4

EER improvement 14% 6% 7% 3%

Hig

h

Effic

iency

chill

er

Average

EER

(annual)

Fixed set point 5.3 3.5 4.2 4.0

Variable set

point 6.3 3.9 4.7 4.2

EER improvement 17% 10% 11% 4%

High Efficiency with variable temperature

VS. Standard chiller with fixed temperature 28% 18% 18% 20%


Stock-

holm Rome Lisbon

Bom-

bay

Sta

ndard

chill

er

Absorbed

energy

(annual),

[MWh]

Fixed set point 82 111 92 292

Variable set

point 75 107 88 29

Consumption reduction 9% 4% 5% 3%

Hig

h

Effic

iency

chill

er

Absorbed

energy

(annual),

[MWh]

Fixed set point 70 93 80 247

Variable set

point 60 88 73 24

Consumption reduction 13% 6% 8% 4%

High Efficiency with variable temperature

VS. Standard chiller with fixed temperature 36% 26% 26% 25%

Consumo di energia elettrica [Mwhe]

Conclusioni

• La normativa di prodotto permette di confrontare tra loro prodotti di diverse aziende

• Le normative di sistema permettono di effettuare un’analisi standardizzata per un edificio (arrivando alla certificazione dell’edificio)

• Non c’è ancora omogeneità nella normativa (UNI TS 11300 parti 3 e 4 necessitano di armonizzazione)

• Le analisi dinamiche per edifici non residenziali permettono di arrivare a risultati più vicini a quelli reali

• L’impianto deve essere progettato per lavorare efficientemente ai carichi parziali

• Esistono potenziali molto interessanti sul retrofit degli impianti di raffrescamento

VI RINGRAZIAMO PER L’ATTENZIONE

IL QUADRO NORMATIVO PER L’EFFICIENZA ENERGETICA E LA ... · UNI/TS 11300-4 • La norma UNI/TS...

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