IMPIANTI

Stefano Rugginenti

Climatizzazione

Per impianti di condizionamento o climatizzazione si intendono quei sistemi adatti al controllo contemporaneo della temperatura e dell’umidità negli ambienti, mentre impropriamente, molto spesso vengono così intesi gli impianti per il benessere estivo anche se solo termico (raffrescamento).

Climatizzazione 1. Problema del dimensionamento energetico dell’impianto:

Dimensionamento in energiaDimensionamento in potenza

2. Individuazione dei carichi termici estivi:Trasmissione dall’involucroVentilazioneCarichi solari sulle superfici trasparentiCarichi solari sulle superfici opacheApporti interni

3. Individuazione di una filosofia progettualeQuanto mi serveQuanto ne ho disponibile

Climatizzazione

ENERGIA:HO SUFFICIENTE ENERGIA RISPETTO A QUANTO NECESSITA’ALL’EDIFICIO DURANTE IL PERIODO (E QUALE PERIODO MI INTERESSA)

POTENZA:QUALE E’ LA CONDIZIONE NELLE SITUAZIONI DI PICCO?DEVO PENSARE AD UN PICCO ISTANTANEO O GIORNALIERO O SETTIMANALE?

Importanza del dimensionamento quando ho a che fare con le rinnovabili e differenza delle convenzionali

Climatizzazione

Climatizzazione

BILANCIO ENERGETICO ALL’EDIFICIO:

Qt + Qv + Qst + Qso + Qi = ENERGIA O POTENZA DA DISSIPARE

TRATTIAMO OGNI SINGOLO COMPONENTE E VEDIAMO DA COSA DIPENDE

Climatizzazione

τϑ ×Δ××= SkQt (Wh, J) Energia

ϑΔ××= SkqtDove:

K = Condutanza (trasmittanza) della parete (W/m2K)

Teta = Temperatura

S = superficie disperdente

Tao = Tempo

(W) Potenza

Qt può essere positivo o negativo

Qt dipende (indirettamente) dall’irraggiamento

Climatizzazione TRASFORMAZIONE ISOBARA

ϑΔ××Γ= pCQv (Wh, J) Energia

Dove:

Gamma = Portata dell’aria da scaldare (m3/h)

Teta = Temperatura (K)

Cp = calore specifico del gas a pressione costante (KJ/KgK)

nV ×=Γ

Qv può essere positivo o negativo

Qv dipende (indirettamente) dall’irraggiamento

nV ×=Γ

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85,0××××= gFAHsQstQst = calore dovuto alla radiazione solare su superfici trasparenti, espresso in kWh;

Hs = irradiazione globale giornaliera media mensile incidente sulla superficie trasparente, espressa in kWh/m2.

A = superficie del serramento vetrato, (assunta pari a quella dell’apertura realizzata sulla parete), espressa in m2;

F = coefficiente di riduzione dovuto al telaio ed all’ombreggiatura, numero puro;

g = trasmittanza dell’energia solare totale della superficie trasparente del serramento, numero puro;

0,85 = fattore di correzione per inclinazione dei raggi solari rispetto alla superficie verticale interessata;

(Wh, J) Energia

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85,0×××××=hUFAHsQso α

Qso = calore dovuto alla radiazione solare su superfici opache, espresso in kWh;

Hs = irradiazione globale giornaliera media mensile incidente sulla superficie trasparente, espressa in kWh/m2.

A = superficie opaca, espressa in m2;

F = coefficiente di riduzione dovuto all’ombreggiatura, numero puro;

alfa = trasmittanza dell’energia solare totale della superficie trasparente del serramento, numero puro;

U = trasmittanza termica della parete opaca, assolata, espressa in W/m2k;

he è il coefficiente di scambio termico superficiale esterno, pari a 25 W/m2K;

0,85 = fattore di correzione per inclinazione dei raggi solari rispetto ll fi i ti l i t t

(Wh, J) Energia

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Qst può essere solo positivo

Qso può essere solo positivo

Qst può essere influenzato da fattori di ombreggiatura diversi da costante

Qso può essere debolmente influenzato da fattori di ombreggiatura diversi da costante

Qst e Qso dipendono (direttamente) dall’irraggiamento

Climatizzazione

Qi = Qp + Qe + Ql

Qp = gli apporti dovuti al metabolismo degli occupanti;

Qe = il calore sprigionato dalle apparecchiature elettriche

Ql= il calore sprigionato dagli apparecchi di illuminazione

Qi può essere solo positivo

Qi NON dipende dall’irraggiamento

Climatizzazione

Solo una componente è indipendente dall’irraggiamento e quindi non è in fase con la disponibilità di energia del nostro impainto alimentatoad energia solare;

Le altre componenti sono in fase con la disponibilità di energia;

Il peso relativo della componente indipendente cambia nel tempo ed è importante osservarne la quantità;

Posso operare sulla potenza, cercando di avere una domanda dipotenza più costante e senza picchi;

POSSO CAMBIARE FILOSOFIA PROGETTUALE

Climatizzazione

Filosofia “Take, what you get”. Si climatizza solo nella misura consentita dagli effettivi apporti solari.Quando il sole c’è, c’è energia e quindi si può anche raffreddare con ilsole. Il principio funziona al meglio quando il surriscaldamento èprincipalmente causato dagli apporti solari, cioè quando il bisogno diraffreddare e gli apporti solari si manifestano contemporaneamente, come avviene in edifici interamente vetrati.

Filosofia “conta solo la richiesta dell’utente finale”Si integra con solare o con fonte fossile.Il principio è da valutare quando il surriscaldamento è principalmentecausato dagli apporti interni e non dai solari, cioè quando il bisogno diraffreddare e gli apporti solari non si manifestanocontemporaneamente, come avviene in edifici con elevati carichiinterni da persone o da apparecchi elettrici.

Climatizzazione

Il surriscaldamento estivo si verifica in gran parte degli ambienti abitati degli edifici costruiti dal secondo dopoguerra. Il surriscaldamento provoca la percezione di malessere dovuto alla

temperatura elevata maggiore di 28°C e la necessità di ricorrere al condizionamento dell’aria. Generalmente, all’elevata temperatura dell’aria calore sensibile si accompagna un’elevata umidità relativa calore latente dell’aria che aumenta la percezione del calore.

Il calore sensibile è la somma degli apporti di calore che hanno come effetto l’aumento della temperatura del sistema

Il calore latente, è la somma degli apporti che concorrono ad aumentare il contenuto di vapore presente nell’aria, quindi dell’umidità, senza per questo aumentare la temperatura

Climatizzazione

Descrizione delle possibili soluzioni di contenimento:

strutture trasparenti

- elevato irraggiamento solare incidente sulle vetrate: per contrastare l’energia solare entrante è opportuno predisporre degli efficaci schermi esterni alle finestre che riflettano il più possibile l’energia incidente e che tengano tale energia al

di fuori degli ambienti; tendaggi interni o nel vetrocamera dei vetri sono poco efficaci perché l’energia è oramai all’interno dell’ambiente. Nei casi di vetrate ampie difficilmente schermabili è possibile operare con vetri riflettenti o selettivi; tali soluzioni comportano generalmente la perdita della completa trasparenza del

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strutture opache

- temperatura superficiale della copertura troppo elevata: èopportuno intervenire isolando la copertura per diminuire l’energia entrante; bisogna impiegare materiali che abbiano buone capacitàisolanti, ma anche buone capacità inerziali, ovvero che siano anche in grado di accumulare l’energia che transita verso l’interno. Altre soluzioni sono la realizzazione della ventilazione della copertura e l’impiego di materiali di rivestimento esterni che abbiano coefficienti di assorbimento solare molto bassi.

- temperatura superficiale delle pareti troppo elevata: le operazioni che si possonocompiere sulle pareti sono del tutto simili a quelle delle coperture.

Quindi, i coefficienti da governare sono lo sfasamento e l’attenuazione delle pareti.

Climatizzazione

risposta inerziale dell’edificio

Climatizzazione

ventilazioneScopo della gestione della ventilazione è la riduzione dei carichi interni. La ventilazione naturale, va favorita con la realizzazione di riscontrod’aria, oppure controllata con aspirazione ed immissione.La ventilazione naturale efficace quanto maggiori sono le differenze ditemperatura tra un affaccio e l’altro.Per flussi verticali è necessario invece sfruttare l’effetto camino.

ventilazione notturnaUn’adeguata progettazione della ventilazione notturna permette disfruttare l’aria esterna notturna con temperatura “bassa” per ridurre la temperatura dell’aria interna e le temperature superficiali interne dellestrutture opache. E’ opportuno che oltre alla ventilazione, naturale omeccanica, vengano progettati anche i componenti dell’involucro dimodo che i picchi oscillatori della temperatura superficiale sisviluppino nel periodo dedicato alla ventilazione notturna

Climatizzazione

L’utilizzo dell’energia solare per il raffrescamento degli edifici risulta essere un’ipotesi interessante perché il periodo che fa registrare la maggiore richiesta di condizionamento è quando la radiazione solare è al massimo e le giornate sono più lunghe.

Schema impianto a tutt’aria senza ricircolo

Schema impianto a tutt’aria con ricircolo

Trasformazioni di base (1)

Q=Ga (h2-h1)

Trasformazioni di base (3)

Gv=Ga (x2-x1)

Trasformazioni di base (4)

Trasformazioni di base (5)

Macchine ad assorbimento

In una macchina frigorifera ad assorbimento il fluido frigorigeno è costituito da una miscela di due fluidi che devono formare una miscela omogenea in fase liquida. Il componente a più bassa tensione di vapore prende il nome di solvente, l’altro soluto.Nelle macchine ad assorbimento vengono solitamente impiegate queste coppie di fluidi:

1) bromuro di litio – acqua;2) acqua – ammoniaca.

Trasformazioni di base (6)

Trasformazioni di base (7)

Trasformazioni di base (8)

Trasformazioni di base (9)

Macchine ad assorbimento

a

Macchine ad assorbimento

Pannello solare

Macchina ad assorbimento

Applicazione Filosofia“Take, what you get”.

Circolazione naturale

Macchine ad assorbimento

Pannello solare

Macchina ad assorbimento

Applicazione Filosofia“Take, what you get”.

Circolazione naturale

pompa

Vaso esp

Macchine ad assorbimento

Macchine ad assorbimento

Dissecant cooling

Schema dell’impianto di climatizzazione solare installato nella Camera di Commercio di Freiburgi.B. (Germania)

Dissecant cooling assistito

Schema di un impianto di climatizzazione solare con refrigeratore alimentato da una macchina frigorifera

Prospettive

Possibili tecnologie di trasformazione della radiazione solare in freddo o utilizzabili per il condizionamento dell’aria

Contrattualistica

energiamanutenzione ordinariaEsercizioVarie

energia

gestione e manutenzione

Tipici costi di un impianto di condizionamento “gestito”

Contrattualistica

EnergiaManutenzione ordinariaManutenzione StraordinariaEsercizioVarieInteventi Riqualif. Energetica

energiagestione e manutenzioneInterventi Riqualif. Energetica

Tipici costi di un impianto di condizionamento “gestito” con interventi di riqualificazione e risparmio energetico

Contrattualistica

Manutenzione ordinariaManutenzione StraordinariaEsercizioVarieInteventi Riqualif. Energetica

gestione e manutenzione

Interventi Riqualif. Energetica

Tipici costi di un impianto di condizionamento “gestito” con interventi di riqualificazione sulle rinnovabili

Gli oneri variano nel tempo?

Energia

•Condizioni climatiche (+ o -)

•Aggiornamento prezzi (+ o -)

•Numero/Volume edifici (+ o -)

• Uso Ore/Destinazione (+ o -)

Interventi di riqualificazione ( - )

Man Eserc

•Aggiornamento prezzi (+ o -)

• Attività (+ o -)

•Norme (+ o -)

Interventi di riqualificazione ( - )

Riqualificazione Interventi di riqualificazione ( + )

Delta E 1+ Delta M 1 = Delta E 2 + Delta M2 + Delta I (Euro)Dove : Delta E 1 = differenza (risparmio) di Energia per riqualificazione

Delta E 2 = differenza di Energia diversa da riqualificazione

Delta M1 = differenza (risparmio) di Manut. per riqualificazione

Delta M2 = differenza di Manut. diversa da riqualificazione

Delta I = differenza (aumento) per interventi riqualificazione

Delta E 1+ Delta M 1 - Delta I = 0 (Euro)

Delta E 1+ Delta M 1 - Delta I < 0 (Euro)

Delta E 1+ Delta M 1 - Delta I > 0 (Euro)

Tempo = Durata contrattuale

TARIFFA

Tariffa fissa Tariffa fissa a diminuzione programmata

Tariffa variabile con energiaTariffa variabile con risparmio dichiarato

Tariffa con tetto di consumo e risparmio condiviso

Analisi situazione attuale

• Tipologia contrattuale in corso

• Tipologia tariffaria ed entità

• Quali informazioni sono in mio possesso o posso recuperare

• Dati climatici reali

• Dati impiantistici (n., P., t, T, eta)

•Dati costruttivi ( V., S., nz., Ki, ap)

•uso degli edifici (h, tipo)

Redazione prima relazione progettuale

Diagnosi energetica

• Necessaria “solo” se intervengo

• Utilizzo dati già acquisiti precedentemente e integro

• Devo misurare l’efficacia degli interventi di riqualificazione

Obbligatoria nei servizi energia, un obbligo può divenire una risorsa

Redazione seconda relazione progettuale

Proposta contrattuale livello preliminare

• Definisco con uffici competenti i punti cardine del contratto

• Tipologia contrattuale

• Durata presunta

• Tipologia tariffaria

• Suddivisione degli oneri

• Elementi di variabilità della tariffa

•Scelte tecniche prioritarie

Proposta contrattuale livello definitivo

• Definisco con uffici competenti i particolari del contratto

Bozza contratto

Il Confronto va fatto articolo per articolo

Parte economica

Con chi pagaCapitolato speciale

Con chi ha competenze tecniche.

Bando di gara

Modalità di gara

Con chi ha esperienza di contratti

Proposta contrattuale livello esecutivo

• Completa rilettura del contratto in ogni sua parte

• Simulazione di gara

• Strumenti di gara

APPROVAZIONE DEL CONTRATTO ED AVVIO DELLA GARA

Qualche indicazione

• Attenzione alle risorse disponibili, soprattutto per la gestione del contratto

• Da come si compone la mia torta contrattuale ho giàalcune importanti indicazioni su quale contratto fare

• Dopo questo contratto ce ne sarà un altro

buon lavoro

• Un buon contratto per A può essere pessimo per B