ventilazione ibrida e geotermia per la Nuova Facoltà di Architettura a Torino Esposizioni

Saggio di ricerca II:

La ventilazione ibrida e la risorsa geotermica per la nuova Facoltà di Architetturaa Torino Esposizioni.

Studente: Vittorio GregnaninPolitecnico di Torino . Facoltà di Architettura. A.a 2009/2010 Docente: Stefano Corgnati

Introduzione

1 Aspetti generali pag. 5

2 L’analisi climatica pag. 10

3 L’analisi della domanda e dell’offerta di energia pag. 26

Bibliografia

Introduzione

Di fronte ad un progetto così vasto e allo stesso tempo importante come quello del cambio di destinazione d’uso di Torino Esposizioni nella nuova Facoltà di Architettura, si è cercato di trovare una risposta ad ampia scala al problema energetico.L’analisi di una piccola porzione dell’insieme di questo edificio sarebbe stata poco significativa dal momento che avrebbe tralasciato tutta una serie di problematiche sul consumo generale di un progetto così vasto.L’intento è stato quello di trovare una risposta che fosse la più idonea possibile al problema del fabbisogno di energia della nuova destinazione d’uso e che fosse in linea con il concetto ispiratore del progetto, ossia il collegamento tra la città e il parco.Considerando che i nuovi atelier ipogei sono progettati ad una quota inferiore al piano di calpestio odierno del salone Agnelli, si è ipotizzata la costruzione di un grande canale sotterraneo che potesse funzionare da polmone per i nuovi ambienti interni racchiusi dalla grande volta ribassata.Il concetto che guida questa scelta è quello di far entrare l’aria esterna dalla parte del parco del Valentino e, facendola passare attraverso l’edificio collegando gli ambienti interni, farla fuoriuscire dal lato di corso Massimo d’Azeglio utilizzando la ventilazione naturale. Nelle situazioni in cui non è

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possibile avere una differenza di temperatura adatta a far innescare il moto naturale, si è dovuto ricorrere ad un sistema di ventilazione meccanica per assicurare il benessere di chi usufruisce le aule.Delineato il sistema per la qualità dell’aria degli ambienti interni, si è pensato a quello dell’approvvigionamento delle acque sia per uso sanitario sia per il fabbisogno termico. A questo proposito la vicinanza del fiume Po rappresenta una risorsa ottimale nell’ottica di uno sfruttamento attraverso un sistema di pompe di calore acqua-acqua a ciclo inverso in grado di fornire acqua sia per riscaldare che per raffrescare gli ambienti interni, oltre che produrre acqua calda sanitaria.Da queste intenzioni si è deciso così di procedere con un analisi climatica sulla potenzialità del sito nei confronti di un sistema a ventilazione naturale e in seguito di vedere quali fossero i fabbisogni di energia dell’edificio e in che percentuale tali fabbisogni potessero essere prodotti tramite le risorse rinnovabili.

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1 Aspetti generali

Il problema della ventilazione e della qualità dell’aria, all’interno degli edifici in cui viviamo, riveste oggi un ruolo fondamentale per il nostro benessere. Laddove si costruisce utilizzando materiali e tecnologie per fare in modo che le nostre case, uffici, scuole e industrie siano sempre meno “energivori” sorge il problema relativo alla qualità dell’aria degli ambienti.L’utilizzo di serramenti sempre più sofisticati ha fatto sì che la percentuale di aria infiltrata dall’ambiente esterno nell’ambiente interno sia andata via via diminuendo creando così il bisogno di ventilare gli ambienti per assicurare il fabbisogno di aria pulita necessario alla nostra salute.Se da una parte l’energia per riscaldare e raffrescare gli edifici è diminuita, al contrario quella per ventilare è salita e rappresenta oggi il 40% del totale dei consumi per la climatizzazione.L’aspetto della qualità dell’aria è diventato di primaria importanza e lo testimonia anche la sua sempre più frequente apparizione nelle normative e direttive sia a livello nazionale che internazionale1.Nella Direttiva Europea 2002/91/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16 dicembre 2002 sul rendimento energetico degli edifici, la ventilazione è citata come un bisogno per un uso standard dell’edificio2.Il tema della ventilazione ambientale si è trasformato con il passare degli anni fino a diventare un problema imprescindibile per la tutela della salute negli spazi confinati al fine di evitare eventuali effetti negativi quali una ventilazione inadeguata in riferimento a tre compiti principali:

- La tutela del manufatto edilizio in relazione alla comparsa di muffe dovute ad un eccesso di umidità relativa.

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1 Per la normativa sul benessere e la qualità dell’aria vedi: Min. Della Salute. Direz. Gen della Prevenzione. Linee Guida per la tutela e la promozione della salute negli ambienti confinati. Suppl. GU n.252 del 27 novembre 2001. Si veda anche: UNI 10339. Impianti aeraulici a fini di benessere. Generalità classificazione e requisiti. Regole per la richiesta e d’offerta, l’offerta, l’ordine e la fornitura. giugno 1995.

2 D.E. 16 dicembre 2002, in materia di “Rendimento energetico degli edifici.”

- Alla salvaguardia della salute delle persone in relazione all’eccesso di inquinanti indoor di tipo fisico, chimico e biologico. (Sick Buildin Syndrom)

- All’ottimizzazione dei consumi energetici come ad esempio la condensazione interstiziale per colpa di una ventilazione carente che provoca un abbassamento notevole delle prestazione dello involucro edilizio e quindi un aumento della conduttività termica dei materiali.

Il tema affrontato nel progetto della Nuova Facoltà di Architettura all’interno dell’edificio di Torino Esposizioni è stato quello di capire in che modo si potessero ventilare degli ambienti chiusi situati all’interno di un altro edificio e nel particolare caso dei nuovi atelier ipogei situati ad una quota inferiore all’attuale piano di calpestio del grande salone Agnelli. Partendo dal fatto che fosse necessario realizzare un grande scavo, si è pensato ad un sistema di canalizzazione sotterraneo che collegasse l’area antistante al parco del Valentino con l’ingresso su corso Massimo d’Azeglio. Questo sistema permetterebbe di non dover ricorrere ad una ventilazione meccanica per l’intero arco dell’anno, abbattendo così i consumi per ventilazione e realizzando un sistema di ventilazione ibrida3. (Fig.11)Con ventilazione ibrida si intende un sistema di ventilazione naturale associato ad un sistema ad aria forzata che subentra nel momento in cui la ventilazione naturale non riesca a sopperire al fabbisogno di aria pulita.

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3 Per un approfondimento sul tema della ventilazione ibrida vedi: M.El Mankibi, P.Michel, Hibryd Ventilation control design and managment, ASHRAE Transactions, CH-09-001, 2009. Si veda anche: Y. Ji, K.J. Lomas, M.J. Cook, Hybrid ventilation for low energy building design in south China, Building and Environment, Vol. 44: 22245-2255.

Esistono tre tipi di ventilazione ibrida:

a: ventilazione naturale e meccanica (o naturale o meccanica in mutua esclusione) I due sistemi sono completamente separati e autonomi; il sistema di controllo passa dall’uso dell’uno all’uso dell’altro a seconda delle condizioni al contorno.b: ventilazione naturale assistita (fan assisted) Il sistema di ventilazione naturale è anche associato ad una rete di estrazione o di immissione aria dotata di elettroventilatore.c: ventilazione meccanica assistita (wind and stack asssited) Il sistema di ventilazione artificiale sfrutta le componenti naturali per diminuire i consumi energetici (es. Impianti a “bassa pressione”)

Nel caso in esame si è scelto la prima delle tre tipologie, entrando dalla zona antistante al parco l’aria si incanala in un tunnel sotterraneo alto un metro, il quale contribuisce ad abbassare o innalzare la temperatura, a seconda che sia inverno o estate, mediamente di 4 gradi centigradi grazie al principio della geotermia. L’aria ottenuta per mezzo della ventilazione viene immessa all’interno degli ambienti grazie ad un sistema di ventilazione a dislocamento anche detto Displacement Ventilation4 che, associata ai pannelli radianti a soffitto, costituisce il sistema di climatizzazione degli ambienti interni. I Ceilings Panels5 funzionano grazie ad una serie di pompe

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4 Per la Displacment Ventilation si veda: M. Filippi, S.P. Corgnati, Forze Motrici “Naturali” - Principi di funzionamento e progetto della Displacement Ventilation, CDA, febbraio 2003. Vedi anche: M. Filippi, S.P. Corgnati, Displacement Ventilation: Funzionamento e Progetto, Convegno AICARR 2002 “Distribuzione e movimento dell’aria nell’ambiente confinato: energia, benessere, rumore”, Padova, Giugno, 2002.

5Per i pannelli radianti vedi: Olesen, B.W. 2002. Radiant floor heating in theory and practice. ASHRAE Journal 7:19–24. Vedi anche: B.J. Olesen, Possibilities and Limitations of Radiant Floor Cooling, ASHRAE Transactions, 4014, 1997. Inoltre: Loveday, D.L., Parsons, K.C., Taki, A.H., Hodder, S.G., Jeal, L.D., Desining for Thermal Comfort in Combined Chilled Ceiling / Displacement Ventilation Environments, ASHRAE Transactions: Symposia SF-98-4-4, 1998.

di calore geotermiche acqua-acqua in grado di fornire oltre che l’energia per la climatizzaizone anche la necessaria copertura del fabbisogno di acqua calda sanitaria. Una parte d'aria fuoriusce poi tramite un camino alto 40 metri situato su corso Massimo d’Azeglio mentre la restante parte riscaldata o raffrescata viene reimmessa all’interno del grande salone Agnelli. Nel periodo invernale tale ambiente funziona da serra per mezzo della chiusura di serramenti elettrici inseriti sugli elementi prefabbricati progettati da Pier Luigi Nervi, mentre nel periodo estivo vengono aperti per far fuoriuscire l’aria calda sostituita da quella più fresca generata dagli atelier ipogei. Questo sistema si aiuta vicendevolmente con i volumi che racchiude dal momento che la grande copertura è un ambiente di confine tra lo spazio esterno e quello interno proteggendo in questo modo gli ambienti interni delle aule e degli atelier. Questi ambienti a loro volta fungono da corpi radianti per la climatizzazione e il ricircolo di aria del salone.La copertura progettata da Pier Luigi Nervi ha la possibilità di accogliere dei serramenti che possono essere chiusi durante la stagione invernale creando in questo modo una sorta di effetto serra mentre nelle stagioni più calde possono essere aperti per aumentare la ventilazione riducendo in questo modo i carichi termici mitigati anche dall’aria più fresca che fuoriesce dagli atelier ipogei.Una volta stabilite le linee guida del progetto, si è proceduto con una ricerca che si divide in due parti, nella prima si affronta un’analisi climatica del sito necessaria per comprendere se il sistema di recupero di calore geotermico e di ventilazione naturale possa veramente contribuire ad un risparmio significativo dei consumi energetici.Una seconda parte analizza la domanda e l’offerta di energia relativa ai fabbisogni fondamentali di un edificio universitario e quindi gli usi elettrici, l’acqua calda sanitaria e l’energia termica per il riscaldamento e la climatizzazione.Lo scopo della ricerca non è quello di soddisfare l’intero fabbisogno energetico tramite le rinnovabili, obiettivo già complicato nel caso in cui si proceda con un progetto di nuova costruzione e assai più difficile per uno di riuso.

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Questa analisi vuole dimostrare come lo spazio di confine non climatizzato (salone B) rivesta un ruolo fondamentale per il benessere psicofisico degli studenti, nonostante possa essere un elemento di intralcio in quanto non permette l'affaccio diretto esterno delle aule, tramite un efficiente sistema di canalizzazione nonché un'analisi mirata in questo progetto si riesce a renderlo un punto chiave. Non solamente attutendone gli svantaggi ma apportando un notevole incremento in termini di qualità della vita all’interno degli ambienti della didattica. Diventando una ambiente filtro, il preesistente lavora in simbiosi con il nuovo.Alla fine di questa ricerca si evidenzierà come le scelte fatte abbiano un peso notevole sulla riduzione del consumo di energia e che in ogni caso più della metà della domanda (il 66% per l'esattezza) potrà essere generata tramite risorse rinnovabili.

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2 L’analisi climatica

L’analisi si basa sulle proprietà climatiche che ogni sito possiede in base alla sua posizione geografica (latitudine, longitudine e altezza s.l.m.) e si è fatto riferimento principalmente alla temperatura dell’aria e in misura minore all’umidità esterna.Lo scopo di questo tipo di studio è teso ad individuare gli intervalli di tempo in cui la differenza tra la temperatura dell’ambiente interno e quella dell’ambiente esterno possano dare origine ad una ventilazione di tipo naturale.Per eseguire l’analisi si è preso come database delle temperature l’anno tipo della città di Torino in cui sono riportate le temperature ad ogni ora del giorno durante l’intero arco dell’anno per un totale di 8760 ore.I dati così ottenuti sono stati implementati per tenere conto del recupero di calore dovuto al sistema geotermico studiato appositamente per la nuova facoltà di architettura.Ad ogni ora è stata paragonata la temperatura dell’ambiente interno con quella dell’aria esterna ricavando in questo modo sia i profili di temperatura mensili sia la frequenza delle varie differenze di temperatura tra ambiente esterno e ambiente interno. Il principio che sta alla base del comfort termico per la nuova facoltà si basa sul comfort adattativo ossia si tiene conto che il corpo umano si mantiene in equilibrio termico con l’ambiente attraverso processi di termoregolazione. Al di là di questi processi “automatici”, l’individuo possiede alcune “leve adattative” che gli permettono di adattarsi alle condizioni climatiche attraverso modificazioni comportamentali, adeguamenti fisiologici e adattamenti psicologici.

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Esistono tre tipi di leve adattative:

- Comportamentale: azioni per modificare il bilancio termico del proprio corpo (cambio indumenti, on/off condizionatore, modifica livello attività)

- Fisiologico: la prolungata esposizione a determinate condizioni climatiche provoca acclimatamento.

- Psicologico: stato mentale del soggetto (alterate percezioni del clima dovute ad esperienze passate o ad aspettative)

Fornire un ambiente climatizzato sia in estate che in inverno con unità per il trattamento dell’aria funzionanti per l’intero arco dell’anno sarebbe risultato oltre che uno spreco di energia anche un pessimo modello di una facoltà d’architettura dove si applicano e studiano modelli di sostenibilità all’avanguardia.Nell’ottica di un’Università di Architettura che sia aperta 24 ore su 24, la possibilità di usufruire di una ventilazione naturale soprattutto nei mesi più caldi, dove i consumi per raffrescamento coprono una buona parte del fabbisogno totale di energia, avere la possibilità di abbattere le temperature esterne diurne e sfruttare il night cooling nelle ore serali, rappresenta sicuramente un vantaggio oltre che una grande risorsa di energia a costo 0.Le pagine seguenti riportano le schede mensili riassuntive dei dati descritti in precedenza. Ogni scheda è divisa in modo da poter apprezzare il paragone tra l’impiego o meno del recupero di calore geotermico.Il funzionamento del diagramma polare che mostra l’andamento della temperatura dell’ambiente interno e esterno è molto semplice e per comodità è riportato nella immagina a fianco.

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profilo giornaliero della temperatura differenze di temperatura

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percentuale di tempo alle differenze di temperature iesime

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Andamento mensile delle temperature

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ORE TEMP. (°C)

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15


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TOT 720 100%

aprile

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se

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ORE TEMP. (°C)

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16


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TOT 744 100%


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4%

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4

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se

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17


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TOT 720 100%

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nza

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15%

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4%

8%

11%

15%

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4

8

11

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23

26

30

01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00 01:00


5

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01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00 01:00



luglio

se

nza

re

cu

pe

ro g

eo

term

ico

profilo giornaliero della temperatura periodi alle varie differenze di temperatura

se

nza

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cu

pe

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term

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2

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2

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1112

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16

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18

19

20

21

22

23

differenze di temperatura

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00:00 21,4

ORE TEMP. (°C)

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20:00 20,8

21:00 19,7

22:00 18,7

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00:00 17,4

19


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1 92 12,4%

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7 55 7,4%

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25 0 0,0%

26 0 0,0%

27 0 0,0%

TOT 744 100%


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22 0 0,0%

23 0 0,0%

24 0 0,0%

25 0 0,0%

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27 0 0,0%

TOT 744 100%

4%

8%

11%

15%

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4%

8%

11%

15%

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4

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11

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23

26

30

01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00 01:00


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30

35

40

01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00 01:00



agosto

se

nza

re

cu

pe

ro g

eo

term

ico

se

nza

re

cu

pe

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term

ico

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2

3

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20

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2

3

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16

17

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19

20

21

22

23

profilo giornaliero della temperatura periodi alle varie differenze di temperaturadifferenze di temperatura

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05:00 18,3

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00:00 19,7

ORE TEMP. (°C)

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06:00 14,8

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00:00 15,7

20


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25 0 0,0%

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27 0 0,0%

TOT 720 100%


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20 0 0,0%

21 0 0,0%

22 0 0,0%

23 0 0,0%

24 0 0,0%

25 0 0,0%

26 0 0,0%

27 0 0,0%

TOT 720 100%

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8%

11%

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4%

8%

11%

15%

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4

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11

15

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23

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30

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4

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15

19

23

26

30

01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00 01:00 09:00 17:00



settembre

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nza

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term

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20

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22

23

se

nza

re

cu

pe

ro g

eo

term

ico

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3

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5

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10

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20

21

22

23


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ORE TEMP. (°C)

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21


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26 0 0,0%

27 0 0,0%

TOT 744 100%


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TOT 744 100%

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4%

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ottobre

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se

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re

cu

pe

ro g

eo

term

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23


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ORE TEMP. (°C)

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7 2 0,3%

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9 4 0,5%

10 12 1,6%

11 24 3,2%

12 28 3,8%

13 27 3,6%

14 63 8,5%

15 72 9,7%

16 63 8,5%

17 59 7,9%

18 72 9,7%

19 95 12,8%

20 74 9,9%

21 57 7,7%

22 33 4,4%

23 42 5,6%

24 9 1,2%

25 4 0,5%

26 1 0,1%

27 0 0,0%

TOT 744 100%


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1 0 0,0%

2 0 0,0%

3 0 0,0%

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7 24 3,2%

8 28 3,8%

9 27 3,6%

10 63 8,5%

11 74 9,9%

12 65 8,7%

13 59 7,9%

14 72 9,7%

15 95 12,8%

16 74 9,9%

17 57 7,7%

18 33 4,4%

19 42 5,6%

20 9 1,2%

21 4 0,5%

22 1 0,1%

23 0 0,0%

24 0 0,0%

25 0 0,0%

26 0 0,0%

27 0 0,0%

TOT 744 100%

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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 25 26 27


4%

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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 25 26 27


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00:00 1,4

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20:00 6,9

21:00 6,5

22:00 6,2

23:00 5,7

00:00 5,4

24

TEMP. E/I TEMPO (%) TEMPO (ore)

0 2,59% 165

1 5,28% 336

2 5,53% 352

3 5,31% 337

4 5,59% 356

5 5,32% 338

6 4,98% 316

7 6,01% 382

8 6,54% 416

9 5,11% 325

10 4,95% 315

11 4,94% 314

12 3,97% 253

13 3,59% 229

14 3,81% 243

15 4,08% 259

16 3,61% 230

17 3,30% 210

18 3,45% 219

19 3,52% 224

20 2,71% 173

21 2,16% 137

22 1,60% 102

23 1,10% 70

24 0,64% 41

25 0,25% 16

26 0,05% 3

27 0,00% 0

TOT 100% 6.360

TEMP. E/I TEMPO (%) TEMPO (ore)

0 0,61% 39

1 1,16% 74

2 1,74% 111

3 2,19% 139

4 3,87% 246

5 6,09% 388

6 7,28% 463

7 8,53% 543

8 8,64% 549

9 8,54% 543

10 8,65% 550

11 10,09% 642

12 8,87% 564

13 5,41% 344

14 4,91% 312

15 4,17% 265

16 3,03% 193

17 2,43% 155

18 1,74% 110

19 1,10% 70

20 0,64% 41

21 0,25% 16

22 0,05% 3

23 0,00% 0

24 0,00% 0

25 0,00% 0

26 0,00% 0

27 0,00% 0

TOT 100% 6.360

andamento annuale

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gen

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GENNAIO FEBBRAIO MARZO APRILE MAGGIO GIUGNO LUGLIO AGOSTO SETTEMBRE OTTOBRE NOVEMBRE DICEMBRE

andamento annuale delle temperature


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percentuale di tempo alle differenze di temperatura iesime

7,5

15

22,5

30

GENNAIO FEBBRAIO MARZO APRILE MAGGIO GIUGNO LUGLIO AGOSTO SETTEMBRE OTTOBRE NOVEMBRE DICEMBRE

andamento annuale delle temperature

0%

3,00%

6,00%

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 25 26 27

percentuale di tempo alle differenze di temperatura iesime

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MESE ORA TEMP. (°C)

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GENNAIO13:00 5,2

FEBBRAIO01:00 1,5

FEBBRAIO13:00 7,8

MARZO01:00 5,8

MARZO13:00 11,5

APRILE01:00 9,1

APRILE13:00 15,4

MAGGIO01:00 13,5

MAGGIO13:00 18,7

GIUGNO01:00 16,6

GIUGNO13:00 22,5

LUGLIO01:00 20,7

LUGLIO13:00 26,0

AGOSTO01:00 19,4

AGOSTO13:00 25,7

SETTEMBRE01:00 15,9

SETTEMBRE13:00 21,4

OTTOBRE01:00 10,0

OTTOBRE13:00 16,5

NOVEMBRE01:00 4,7

NOVEMBRE13:00 9,7

DICEMBRE01:00 1,0

DICEMBRE13:00 6,1

MESE ORA TEMP. (°C)

GENNAIO01:00 0,0

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MARZO01:00 5,8

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APRILE01:00 9,1

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MAGGIO01:00 13,5

MAGGIO13:00 18,7

GIUGNO01:00 16,6

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LUGLIO01:00 20,7

LUGLIO13:00 26,0

AGOSTO01:00 19,4

AGOSTO13:00 25,7

SETTEMBRE01:00 15,9

SETTEMBRE13:00 21,4

OTTOBRE01:00 10,0

OTTOBRE13:00 16,5

NOVEMBRE01:00 4,7

NOVEMBRE13:00 9,7

DICEMBRE01:00 1,0

DICEMBRE13:00 6,1

TEMP. (°C)

4,0

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21,7

11,9

17,4

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12,7

8,7

12,4

5,0

10,1

Attraverso lo studio di questi dati è stato possibile ricavare il rapporto tra la ventilazione naturale e quella meccanica.Grazie all’analisi delle frequenza delle temperature di pre-immissione dell’aria che dal canale geotermico entra negli ambienti interni, si è potuto ricavare la percentuale annuale della ventilazione naturale e quella della ventilazione meccanica.Questi dati offrono sempre il paragone sia nel caso di utilizzo del recupero del calore geotermico sia nel caso in cui non ne venga fatto uso anche se quest’ultimo dato non dev’essere essere male interpretato per quanto riguarda i consumi di energia per la climatizzazione. Nel caso in cui non ci sia un condotto sotterraneo che porti l’aria negli ambienti interni, il modello di calcolo non ha tenuto conto che essi sono racchiusi da un ulteriore ambiente (il grande salone B) e che quindi la ventilazione naturale potrebbe innescarsi solo se anche il grande salone B fosse a temperatura controllata perchè in caso contrario il consumo di energia per riscaldare l’intero spazio racchiuso sotto la copertura progettata da Pier Luigi Nervi sarebbe oltre che troppo elevato anche inutile ai fini della qualità della vita all’interno della nuova facoltà.Nel grafico si può capire come il condotto geotermico renda molto più alta la percentuale di temperatura di pre-immissione tra valori compresi tra gli 8 e 16 gradi centigradi poiché la temperatura del suolo dove l’aria subisce un aumento o un raffrescamento a seconda della stagione si mantiene stabile sui 12°C durante tutto l’arco dell’anno.(Fig.13)

25

3 L’analisi della domanda e dell’offerta di energia

Per ciò che concerne la domanda di energia dell’edificio si è proceduto seguendo un approccio di tipo prescrittivo. Si sono individuate quattro categorie di consumo energetico dell’edificio:

- fabbisogno energetico per ventilazione- fabbisogno energetico per illuminazione- fabbisogno energetico per ACS (acqua calda sanitaria)- fabbisogno energetico per riscaldamento

La ventilazione meccanica dall’analisi climatica è risultata necessaria per il 45% dell’anno per un totale di 3942 ore. In questo caso il consumo è stato calcolato prendendo in considerazione un sistema VMC ossia di ventilazione meccanica in grado di fornire un ricambio orario di 50.000 mc con un consumo annuo di energia pari a 4kWh/mq.Tale sistema è in grado di garantire un ricambio d’aria di 1,3 vol/h. (per le scuole il ricambio d’aria consigliato è di 1 vol/h)Nel calcolo degli usi elettrici per l’illuminazione e le apparecchiature si è preso un valore pari a 20 kWh/mq annuo ricavato da tabelle dove sono resi noti dei benchmark ossia dei valori campione in base alla tipologia di edificio.Come per il fabbisogno di energia per usi elettrici anche per l’utilizzo di acqua calda sanitaria si è fatto riferimento a dei (dati campione) che indicano il consumo medio in litri a persona e che nel caso delle scuole è assimilabile intorno ai 15 l/persona.Infine il consumo di elettricità per la climatizzazione invernale e estiva, tenuto conto che gli ambienti interni (aule e atelier) sono racchiusi a loro volta all’interno di un altro edificio e quindi meno energivori, può essere classificabile come il consumo di un edificio di classe A per il quale il fabbisogno di energia si aggira intorno ai 20 kWh/mq annuo.

26

I dati principali del progetto sono:

Numero persone 2.000 Metri quadrati 12.808 Metri cubi 38.136

Il grafico soprastante riporta un riassunto della domanda e dell’offerta di energia per le categorie sopra citate. Nella parte destra del grafico sono riportarti i consumi mentre a sinistra si trovano le produzioni di energia necessarie alla copertura della domanda.Tutti questi dati sono espressi in MWh/annui. (1MW = 1000kW)La domanda di energia per un progetto di simili dimensioni è assai elevata, il primo obiettivo della ricerca è stato quello di fornire una soluzione per ridurre il consumo per ventilazione senza però rinunciare a questo aspetto fondamentale soprattutto per un ambito universitario dove il bisogno di concentrazione e di benessere fisico giocano un ruolo fondamentale nella vita di uno studente. Questo sistema, associato ad un impianto geotermico

27

per la produzione sia di ACS che di acqua per i pannelli radianti assicura una riduzione dei consumi senza penalizzare la qualità di vita all’interno dell’edificio.Insieme alla ventilazione ci sono quindi anche i consumi di energia elettrica dovuti alle pompe di calore a ciclo inverso nonché quelli per l’illuminazione e per i vari macchinari quali stampanti, computer e simili.Riassumendo, le risorse rinnovabili utilizzate sono l’acqua di falda e il sole. Per la prima il problema di rifornimento non sussiste data la vicinanza con il fiume Po, tuttavia si deve fare attenzione alla quantità di acqua re-immessa in falda. La seconda fonte proviene dal sole e tramite l’utilizzo di un impianto fotovoltaico di grandi dimensioni realizzabile anche grazie al carattere pubblico dell’edificio, si sono individuati alcune aree che non modificassero troppo l’aspetto dell’architettura e con l’aiuto di un software (PVSYST) si è stabilito che la quantità di auto-produzione di energia elettrica del sito rappresenta il 66% della domanda con un notevole risparmio annuo di CO2 che si aggira intorno ai 146.000 kg/a.

28

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ventilazione ibrida e geotermia per la Nuova Facoltà di Architettura a Torino Esposizioni

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