Presentazione standard di PowerPoint · Conto Termico 2.0, fondi per 900 milioni di euro annui,...

DOCENTE:

Alberto Zardini

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L’edilizia efficiente ed economicamente sostenibile

Alberto Zardini

Cenni normativi

Pompe di calore (nel residenziale )

Principio di funzionamento

Schemi applicativi

Solare termico

Tipologie dei collettori solari termici

Schemi di impianti

Ventilazione Meccanica Controllata ( nel residenziale )

Tipologie di sistemi VMC

ARGOMENTI

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NUOVI EDIFICI - ENERGIE RINNOVABILIObblighi per le nuove costruzioni

Energia prevista per l’acqua calda sanitaria

Somma dell’energia prevista per l’acqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento(Fino al 31/12/2017, 50% dal 2018)

50%

35%

Dlgs 28/2011 «rinnovabili»(AGGIORNATO dlgs 244/2016 «mille proroghe»)

FABBISOGNI TERMICI – quota percentuale di copertura da fonti rinnovabili:

Potenza rinnovabile elettrica per ogni m2 di superficie occupata in pianta dall’edificio20 W

FABBISOGNI ELETTRICI – quota di copertura da fonti rinnovabili:

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RIQUALIFICAZIONI - DETRAZIONI E INCENTIVIRistrutturazione, Ecobonus e Conto Termico

Detrazione fiscale 50% per ristrutturazioni edilizie,

massimo 96.000 € in 10 anni, fino al 31/12/2017

Detrazione fiscale 65% per efficientamento energetico, massimo 30.000 € (sostituzione

impianti di climatizzazione invernale), 60.000 € (solare termico per ACS), 100.000 €

(riqualificazione energetica ) in 10 anni, fino al 31/12/2017

NOVITÀ per i CONDOMINI: intervento stabilizzato fino al 31/12/2021, massimo 40.000 € in 10 anni

moltiplicato per il numero di unità immobiliari. Detrazione al 70% se l’intervento è sull’involucro con

incidenza superiore al 25 % della superficie dell’edificio, 75% per il miglioramento della prestazione

energetica invernale e estiva.

50%

65%

C.T.

50%

65%

C.T.

in alternativa

in alternativa

Conto Termico 2.0, fondi per 900 milioni di euro annui, incentivo

erogato dal GSE per 2 - 5 anni, in unica soluzione fino a 5.000 €,

massimo 65% della spesa sostenuta.

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ACQUA TERRA ARIA

Acque superficiali (fiumi, laghi) e acque di falda

Circuito aperto: si devonorichiedere permessi di prelievo e reimmissione

acqua /acqua W10/W35

Sonde geotermiche verticaliin perforazioni di profondità, orizzontali in sbancamento / trincea

Circuito chiuso

terra /acqua B0/W35

Aria esterna

Semplicità di sfruttamento

Temperatura dipendente dalle condizioni climatiche

aria /acqua A7/W35

POMPE DI CALORE

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Secondo principio della termodinamica:

Il calore passa da un corpo caldo

ad un corpo freddo

Per invertire il flusso di calore si deve

impiegare una macchina frigorifera

Il calore è una forma di energia, correlata all'energia

termica, che viene trasferita tra due corpi a

temperatura differente (energia in transito).

La temperatura è una proprietà della materia, indica la

tendenza dei corpi a trasferire calore dall'uno all'altro.CONDUTTORE

TERMICO

40°C

20°C

(50°C)

(10°C)

POMPE DI CALORE

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

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4

2

1

3

Evaporatore

Compressore

Condensatore

Valvola di espansione

vapore

liquido

4

2

1 3

sorgente di calore utenza termica

POMPE DI CALORE


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Evaporatore Condensatore

Utenza caloreFonte di caloreCompressore


POMPE DI CALORE


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Condensatore

Compressore

Utenza calore

Evaporatore

Fonte di calore


Aria temp. + 7°C

Aria temp. 0°C

Vap. 6°CPress.7,8 bar

Vap. 70°CPress.34. bar

Liq. 47°CPress.34 bar

Acqua temp. + 45 °C

Acqua temp. + 40 °C

Liq.+ Vap.- 0,5°CPress.7,8 bar

POMPE DI CALORE


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Fonte di calore


Compressore

Circuito diriscaldamento

POMPE DI CALORE


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CompressoreFonte di calore

POMPE DI CALORE


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COP: Coefficient Of Performance

COP = = = 4Potenza termica erogata

Potenza assorbita

Apporto energetico annuo (kWh/a)

Consumo elettrico annuo (kWh/a)

Potenza sottrattaall’aria 3kW

Efficienza = dichiarata dal costruttore secondo EN 14511-2

Potenza frigorifera erogata

Potenza assorbita

Apporto energetico stagionale (kWh/a)

Consumo elettrico stagionale (kWh/a)SCOP =

Potenza elettrica assorbita 1 kWPotenza erogata

aall’impianto 4 kW

EER =

APF =

1 kW

4 kW

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1 Stm3

di gas

9,45 kWht

9,45 kWht Caldaia a condensazionecon rendimento termico

ηt = 1

Impianto termoelettricoRendimento termico

medio in centraleηt=0,45

4,24 kWhel

Trasmissione e distribuzionePerdite medie in rete

5,0 %

4,02 kWhel

Pompa di calore con COPh = 9,45/4,02

COPh=2,35

9,45 kWht

9,45 kWht

CONVENIENZA SULL’ENERGIA PRIMARIA

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αCO2 assume valori diversi per le varie nazioni. ( αCO2 = kgCO2 / kWhe )

Per l’Italia, il valore di riferimento attuale, è αCO2 = 0,52 kgCO2 / kWhe

Il calcolo del COP di equivalenza risulta:

64,286,1

145,952,0

2

2

CO

tCO PCICOP

*

* Emissioni date dalla combustione di un m³ di metano

CONVENIENZA SULLE EMISSION DI CO₂

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RIFORMA TARIFFE ELETTRICHEVerso la tariffa non progressiva

Introduzione per i consumatori domestici di tariffe non progressive: superamento del sistema con scaglioni di consumo introdotti in seguito alla crisi petrolifera degli anni ‘70.

Per approfondire: http://www.autorita.energia.it/it/schede/C/faq-riftariffe.htm

«Stop all’extra-costo per i consumi efficienti, maggiore semplicità ed equità tra consumatori»

AEEG - 2/12/2015

CONVENIENZA ECONOMICA

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RIFORMA TARIFFE ELETTRICHEStato attuale

D1 - pompe di calore (residente)

D2 - residente < 3kW

D3 - residente > 3kW e non residente

1,5 - 3 - 4,5 - 6 kW

scaglioni di consumo

TD = Tariffa Domestica:

TD

residente

TD non

residente

1,5 - ±0,5 - 6 - ±1 - 10 - ±5 - 15kW

unico scaglione 1800kWh

dal 1° Gennaio 2017

TARIFFE SPECIALI PER LE POMPE DI CALORE?

La sperimentazione tariffaria D1 pompe di calore si è conclusa, viene mantenuta una tariffa

dedicata per chi aveva aderito entro il 31/12/2016.

La riforma non interessa le tariffe BTA (altri usi), già non progressive, applicate ad aziende e

condomini. Il contatore BTA dedicato alla PDC oggi non risulta conveniente.


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VALUTAZIONI ECONOMICHETariffe elettriche MARZO 2017

TD usi domestici BTA altri usi

RESIDENTE NON RESIDENTE Condomino / Azienda

Potenza impegnata 3 kW 6 kW 3 kW 6 kW 3 kW 6 kW

Costo fissoannuale € 118,1 € 183,1 € 261,4 € 326,4 € 360,3 € 464,8

Energia < 1800 kWh/anno € 0,11 € 0,11 € 0,10 € 0,10

€ 0,14 € 0,14Energia > 1800

kWh/anno € 0,14 € 0,14 € 0,14 € 0,14

SIMULAZIONE costo del kWh

finito *

3500kWh

19,72€cent/kWh

8000kWh

19,67€cent/kWh

3500kWh

23,76€cent/kWh

8000kWh

21,07€cent/kWh

3500kWh

28,60€cent/kWh

8000kWh

23,67€cent/kWh

Condizioni economiche per i clienti del Servizio di maggior tutela

33% F1, 31% F2, 36% F3 (dati statistici AEEG)

* Costo finito del kWh = incluse accisa e IVA 10%


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VALUTAZIONI ECONOMICHEConfronto convenienza

ESEMPIO

Superficie da riscaldare 125 m2

Fabbisogno riscaldamento 80 kWh/m2∙a

Fabbisogno ACS 2500 kWh

Energia termica richiesta 12500 kWh/anno

IPOTESI CONSUMO ENERGETICO

Abitazione 125 m2

Classe energetica D

Dispersioni termiche 8kW

ACS per 4 persone

POMPA DI CALORE

METANO GASOLIO GPL

rendimento medio stagionale

SPF = 2,5 - 6,0 η = 1,0 η = 0,97 η = 0,99

contenuto energetico

- 1 m3 = 9,45 kWh 1 l = 9,88 kWh 1 l = 7,21 kWh

consumoenergetico annuo

2000-5000 kWh 1322 m3 1304 l 1751 l


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VALUTAZIONI ECONOMICHEConfronto convenienza

PDC METANO GASOLIO GPL

prezzo energia veditabella

0,76 € / Smc 1,12 € / l 1,07 € / l

spesa annuale 1004 € 1460 € 1875 €

SPF 3

SPF 4

kWh elettrici, consumo annuo


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Conclusioni

Verificare APF > 2,64 per convenienza CO2

(la pompa di calore è più ecologica rispetto ad una caldaia a condensazione)

Verificare APF > 2,31 per convenienza energia primaria(la pompa di calore è più efficiente rispetto ad una caldaia a condensazione)

Essenziale la scelta della corretta tariffa elettrica

CONSIDERAZIONI PROGETTUALI

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ARIA

E' una sorgente termica sempre disponibile.

Richiede minimi ingombri e ridotti costi diinstallazione.

Estrema variabilità delle condizioni termiche. I livellidi temperatura esterna sono in discordanza di fasecon le necessità termiche dell'edificio. Si ottieneinoltre una diminuzione della potenza termica con ildiminuire delle temperature.

Va considerata la rumorosità emessa dai ventilatori e l'eventuale ingombro delle canalizzazioni. Movimentare aria rimane più oneroso che far circolare acqua.

Problema delle perdite di efficienza legate allosbrinamento della batteria esterna in particolare con condizioni: Tbs=2 °C e Tbu=1°C (EN 14511-2)

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Particolare stabilità delle condizioni termiche della sorgente

Si ottengono i migliori valori di efficienza in assoluto

Non risulta disponibile ovunque e i problemi sono per lo più di carattereburocratico, legati alle disposizioni delle singole regioni/provincie.

Di solito è preferibile utilizzare uno scambiatore intermedio per separare idue circuiti. Nel circuito intermedio si carica glicole.

.

Ideale scomponibile per consentirne l'ispezione

ACQUA

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Consigliabile l'impiego di uno scambiatore di calore intermedio

Acqua di falda

– Profondità

– Portata

– Composizione chimica – Caratteristiche

– Autorizzazione uso acque sotterranee

– Separazione con circuito intermedio

– Durata e costanza nel tempo

– Convenienza (Elettropompa primaria)

– Manutenzione ordinaria

Acque superficiali

– Range di temperatura

– Sporcamento

– Portata (variabile con le stagioni)

ACQUA

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E' una sorgente termica in cui le temperature tendono a stabilizzarsi con l'aumentare della profondità.

Richiede importanti opere di scavo e posa dei serpentini di polietilene a circuito chiuso. Assenza di manutenzione.

Esistono numerose tipologie di installazione per la posa delle sonde a terreno. Tra le più praticate come rapporto costo-prestazioni menzioniamo: sonde con trivellazione verticale, sonde con sbancamento orizzontale e sonde orizzontali in trincea.

Utilizzo di miscela acqua-glicole per evitare problemi di formazione dighiaccio.

Elevati costi di installazione con differenze sostanziali a seconda dellatipologia adottata. Differenti anche le rese ottenute.

In pianura padana la temperatura media del terreno per profonditàsuperiori ai 10 m si attesta su valori attorno ai 13° C

TERRENO

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Superficie terreno (°C)

Pro

fon

dit

àm

etri

3 8 13 18 23

13°C

Febbraio

Maggio

Agosto

Novembre

Trincea

Sbancamento

ANNUALE TEMPERATURE SUOLO

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TIPOLOGIE DI COLLETTORE GEOTERMICOEsempio di posa

Regolamentate da UNI11466

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CAPACITÀ TERMICA SONDA GEOTERMICA ORIZZONTALE

Collettore di terra

La capacità termica volumetrica e la conduttività termica dipendono fortemente dalla composizione e dalle caratteristiche del terreno.Più il terreno è umido, tanto più elevato è il calore accumulato

Esempio :Per una abitazione monofamiliare che richiede un potenza di riscaldamento di 10 kW (8,4 kW prelievo dalla fonte primaria e 1,6 kW assorbimento elettrico compressore) con un terrenoargilloso umido è necessaria una superficie di ca. 336 m2.

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SONDE GEOTERMICHE ORIZZONTALI A TRINCEA

Si effettua uno scavo di 60 cm di larghezza per una profondità di circa 2,5 m allo scopo di:

Ridurre la quantità di terreno da rimuovere rispetto allo sbancamento Ridurre i costi di realizzazione Utilizzare solo determinate fasce di terreno Ricercare le configurazioni che assicurano il miglior rapporto fra costi di installazione e resa termica specifica.

Esistono diverse tipologie possibili di installazione.Il miglior compromesso tra costo di realizzazione e rese ottenute è costituito dai sistemi a 4-6 tubi.

La lunghezza delle trincea dipende dalla lunghezza della tubazione reperibile in commercio e il diametro delle tubazioni dal numero di circuiti previsti.

L'interasse minimo consigliato tra una trincea e l'altra è di 2,5 m.

Considerando di avere a disposizione un terreno argillosomediamente umido le rese specifiche ottenibili sono:

4 Tubi = 30/35 W/m lineare di trincea6 Tubi = 40/45 W/m lineare di trincea

60 cm

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COP Vitocal 200 G terra/acqua Tipo BWC in riscaldamento


DIAGRAMMA DATI TECNICI

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COP Vitocal 200 S aria/acqua Tipo 104 in riscaldamento


DIAGRAMMA DATI TECNICI

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SCHEMA IMPIANTO

Aria/acqua

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SCHEMA IMPIANTO

Aria/acqua

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0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Luglio - Dicembre 2013



3037,78 kWh

3207,35 kWh

Consumi elettrici PdC villa Padova

EFFETTO DEL PUFFER SUI CONSUMI ELETTRICICase study: villa in classe B, impianto a pavimento a zone e scaldasalvietteVitocal 242 – S, 16 kW (A7/W35). Installazione puffer 1 luglio 2015

Inserimento puffer

inerziale 200 litri~ 20 %

2538,78 kWh

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EFFETTO DEL PUFFER SUI CONSUMI ELETTRICICase study: villa in classe B, impianto a pavimento a zone e scaldasalvietteVitocal 242 – S, 16 kW (A7/W35). Installazione puffer 1 luglio 2015

Il miglioramento dell’efficienza misurato di quasi il 20%, si è verificato nonostante il

trimestre invernale con la temperatura esterna media più bassa degli ultimi 3 anni, a

conferma dell’importanza dell’adeguato contenuto d’acqua nell’impianto.

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FUNZIONAMENTO DELLA POMPA DI CALOREPunto di bivalenza

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Potenza in riscaldamentodella pompa di calore

Fabbisogno di caloreimpianto

Punto di bivalenza

Temperatura esterna in °C

Po

ten

za in

%

Con temperature inferiori al punto di bivalenza

è necessario valutare una fonte energetica integrativa

FUNZIONAMENTO DELLA POMPA DI CALOREPunto di bivalenza

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Potenza in riscaldamento della

pompa di calore

Fabbisogno di caloreimpianto

Punto di equivalenza

Temperatura esterna in °C

Po

ten

za in

%

Con temperature inferiori al punto di bivalenza è necessario valutare una fonte energetica integrativa, che

può integrare (funz.parallelo) o sostituire (funz. alternativo) la pompa di calore

-5

0 5 10

15

SISTEMI IBRIDIStrategia di funzionamento

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Quota di copertura della pompa di calore alla massima potenza in %

Qu

ota

dic

op

ertu

raan

nu

ain

%

Modo di funzionamento bivalente-parallelo Modo di funzionamento bivalente-alternativo

SISTEMI IBRIDIScelta potenzialità della pompa di calore

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SISTEMI IBRIDIVitocal 200-S con caldaia a supporto

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COLLETTORI SOLARI TERMICI

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INFLUSSO DELL’ATMOSFERA

63000 kW per m²

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Irra

gg

iam

en

tog

ob

ale

[ W

h/(

m²·

gio

rno

)]

IRRAGGIAMENTO AL SUOLO

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In Italia l’irraggiamento medio annuo va dai 1200

kWh/m²a di Bolzano ai 1700 kWh/(m²a) di Trapani.

In Scandinavia è circa 800 kWh/(m²a)

Nel deserto del Sahara è circa 2200 kWh/(m²a)

1000 kWh/m2 = 100 litri di gasolio

IRRAGGIAMENTO AL SUOLO

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PARAMETRI FONDAMENTALI DEI COLLETTORI

A) Irraggiamento sul collettore

B) Dispersioni ottiche (riverberi sulla

lastra di vetro)

C) Assorbimento nella lastra di vetro

D) Riflessione sull'assorbitore

E) Riscaldamento dell'assorbitore dovuto a

potenza di irradiazione

F,G,H) Dispersioni termiche (conduzione del

materiale, radiazione termica

dell'assorbitore, convezione)

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PARAMETRI FONDAMENTALI DEI COLLETTORI

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PARAMETRI FONDAMENTALI DEI COLLETTORIDenominazioni delle superfici

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INCLINAZIONE E ORIENTAMENTO

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Angolo di inclinazione α

Angolo compreso tra il pannello e il piano orizzontale

Ideale in Italia: tra 30 e 45°

Funzionale in Italia: tra 25°e 60°


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Irraggiamento

annuo %

Angolo

inclinazione

Est

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ovest


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I DATI IN SINTESI...

%

%

%

%

%

95%

65%

%

E

O

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CURVE CARATTERISTICHE DEL RENDIMENTO

Il rendimento diminuisce all’aumentare della temperatura di esercizio del collettore o al diminuire della

temperatura esterna, perché maggiore è la differenza di temperatura tra il collettore e l’aria esterna

maggiori sono le dispersioni.

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CIRCOLAZIONE NATURALE PIANO

Da valutare sempre l’nclinazione minima

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CIRCOLAZIONE NATURALE SOTTOVUOTO

Da valutare sempre l’nclinazione minima

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CIRCOLAZIONE NATURALEVarianti di integrazione di riscaldamento

Per l’integrazione del riscaldamento viene impiegata sostanzialmente la resistenza elettrica.

L’uso di uno scaldabagno è costoso, ma significativo energeticamente.

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Sistema a circolazione forzata con fluido termovettore

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

In questi sistemi con antigelo viene utilizzato

un fluido termovettore che è composto da

una miscela di acqua, anticorrosivo e

antigelo ( glicole ). Azionato da una pompa, il

fluido termovettore viene sospinto attraverso i

tubi dell’assorbitore, assorbe l’energia

termica catturata da questo per cederla poi

allo scambiatore di calore dell’accumulo.

D’inverno il glicole impedisce il congelamento

dell’impianto. Questo sistema offre la

massima protezione dalla corrosione poiché i

fluidi termovettori comunemente reperibili in

commercio, contengono anche inibitori della

corrosione.

I sistemi a circolazione forzata richiedono un

vaso di espansione, per assorbire la

dilatazione del fluido termovettore con la

temperatura e l’eventuale formazione di

vapore nel collettore.

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La differenza è nel fluido termovettore che è

costituito da acqua dell’impianto di riscaldamento,

senza aggiunta di antigelo e di anticorrosivo.

Per evitare il congelamento dell’acqua d’inverno il

calore generato nell’accumulo da fonte integrativa,

viene trasportato al collettore.

D’inverno l’impiego di energia ausiliaria

dipende dalle relative temperature e di regola

non è inferiore al 10% dei contributi solari.

La presenza di impurità e di ossigeno

nell'acqua di riscaldamento coinvolge ora

anche i collettori e può causare

intasamenti, corrosione e perdita di

rendimento dell'impianto solare

E' consigliato l'utilizzo di tubazioni non

permeabili all'ossigeno, che non sono

sempre presenti, soprattutto negli edifici di

non recente costruzione

Sistema a circolazione forzata con l’acqua come fluido termovettore


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Sistema drain back

La caratteristica distintiva dei sistemi drain

back ( o a svuotamento) consiste nel

deflusso del fluido termovettore dal collettore

quando l’impianto non è in esercizio e in

presenza di irraggiamento sufficiente.

Tutte le tubazioni che partono dal collettore

devono essere realizzate con la corretta

pendenza. Il fluido termovettore viene

raccolto in un recipiente.

Continuo apporto di ossigeno sulle parti

metalliche con fenomeno di corrosione.

Quindi le tubazioni di allacciamento di

questo impianto richiedono una particolare

attenzione nell’installazione.

L’impiego di energia ausiliaria ( corrente elettrica per la

pompa) nei sistemi drain back è sempre superiore

rispetto ai sistemi a circolazione forzata, poiché

l’impianto deve essere riempito nuovamente ogni volta

all’inizio di ogni fase di esercizio.


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Collettori

solari

Circolazione

naturale

Collettore

piano

Collettore

sottovuoto

Circolazione

forzata

Collettore

parabolico

Collettore

piano

A meandro Ad arpa

Collettore

sottovuoto

HeatpipeIrraggiamento

a riflessione

Circ. natur.

Circ. forzata

Irraggiamento

diretto

Circ. naturale

Circ. forzata

TIPOLOGIE DI COLLETTORI SOLARI TERMICI

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Telaio con profilo continuo in alluminio(colore RAL 8019)

Copertura in vetro speciale

Assorbitore

Isolamento termico(Espanso di resina melamminica idrorepellente)

Raccordo di collegamento dei collettori

Disposizione tubo a meandro

COLLETTORE SOLARE PIANO

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Profilo di fissaggio

Hetapipe

Assorbitore con rivestimento selettivo

Scambiatore

Collegamento a secco

Isolamento termico melamminico

COLLETTORE SOLARE SOTTOVUOTO

+25°

-25°

+0°

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Sensore temperatura collettore

Separatore d'aria

Sfiato rapido

Sfiato manuale

Solar DiviconSensore temperatura bollitore

COMPONENTI D'IMPIANTO

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PRODUZIONE ACQUA CALDA SANITARIA

S1

S2

R1

S1>S2 R1 ON

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ACS E INTEGRAZIONE RISCALDAMENTOAbitazione mono/bifamiliare con accumulo combinato e bollitore esistente

R1

S1

R6

S2S6

S5

Regolazione solare a circolazione forzata

S1 > S2 = R1 ON

S5 > S6 = R6 ON

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S1

S5

S6

R6

R1

S2

S4

ACS CON INTEGRAZIONE RISCALDAMENTOVitosolic 200:

S1 > S2 = R1 ON

S1 > S4 = R4 ON

S5 > S6 = R6 ON

R4

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ACS CON INTEGRAZIONE SOLARE

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ACS CON INTEGRAZIONE SOLARE

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Ambiente

Sostenibilità

Efficienza

L’edilizia efficiente ed economicamente sostenibile Integrazione edificio-impianto

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Edifici di una volta…

Ricambio aria attraverso gli spifferi ≥ 4

ricambi/h

Rimozione naturale di umidità e inquinanti

ma perdite energetiche significative(soprattutto d´inverno con riscaldamento acceso)

http://goo.gl/RS9qN

http://www.ökowert.de/passivhaus-dresden

Edifici di oggi (nuovi o ristrutturati):

Ricambio aria attraverso gli spifferi:

obiettivo = 0 ricambi/h

Dispersioni di energia ridotte al minimo

ma…

Rimozione naturale di umidità e inquinanti

non garantita

Efficienza energetica o salubrità ambientale?Ricambio aria NATURALE negli edifici e necessità VENTILAZIONE MECCANICA

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→ COMFORT: elevata qualità dell’aria, clima confortevole e sano in tutti i locali abitativi;

meno rumore e particolato in casa (es. in zone fortemente urbanizzate)

→ IGIENE: evita la formazione di muffe e condense, diluisce la concentrazione di virus e

delle sostanze inquinanti;

→ RISPARMIO: meno perdite di calore, meno consumi energetici inutili e quindi minori

costi di riscaldamento (recupero invernale ed estivo).

La ventilazione meccanica controllata:Vantaggi per la salute ed il risparmio energetico

L’installazione di un sistema di ventilazione meccanica controllata garantisce:

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30

L’evoluzione e lo sviluppo tecnologico del settore edilizio, orientati ad ottenere il massimo risparmio

energetico, hanno portato a costruire locali sempre più “ermetici”.

Se il fabbisogno di calore per la ventilazione degli ambienti in un edificio

convenzionale è pari a circa il 25 % del fabbisogno totale, nei nuovi edifici ben

coibentati tale valore arriva solitamente al 50 % del fabbisogno totale di calore.

Efficienza energetica o salubrità ambientale?Perdite energetiche per ventilazione degli ambienti

< 30

< 50

< 70

< 90

< 120

< 160

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Perdite energetiche per ventilazione degli ambienti

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Esempio: abitazione ca.100m2, classe B (fabbisogno energia < 50 kWh/m2anno)

Quantificazione delle dispersioni per Ventilazione:

annomkWh

v

annokWh

v

giornoh

annogiornoK

KmWh

ariahv

SupQ

Q

GGCnmVQ

2

3

51,281002,2851

2,285124240033,05,0300

][24][][][][ 13

Le dispersioni di calore necessarie al ricambio dell’aria rappresentano una quota

consistente del fabbisogno energetico dell’edificio, soprattutto nel periodo invernale in

cui è in funzione il riscaldamento.

Efficienza energetica o salubrità ambientale?

Perdite energetiche per ventilazione degli ambienti

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Sistemi di VMC per il settore residenzialeL’impianto di ventilazione

Ventilazione CENTRALE

1 unità di ventilazione a servizio

di una intera abitazione

Sistema di canali per la

distribuzione dell’aria

Ventilazione DECENTRALIZZATA

TANTE unità di ventilazione locali

Nessuna canalizzazione

Ogni unità serve un singolo locale

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VMC a Flusso bilanciato

con estrazione dell’aria viziata ed immissione di aria fresca di rinnovo

(2 ventilatori e 2 condotti separati): usualmente prevedono dispositivi di

recupero del calore dall’aria espulsa

VMC a Flusso semplicecon sola estrazione dell’aria viziata

(1 condotto, solo per ventilazione)

Ventilazione meccanica controllataTecnologie per la ventilazione meccanica in ambito residenziale

Distinzione in base al FLUSSO DELL’ARIA:

Alberto Zardini


Modalità di RECUPERO TERMICO:

VMC con recupero «PASSIVO»

Recupero del calore contenuto nell’aria viziata in uscita mediante

scambio termico diretto con l’aria fresca in ingresso, che viene così

pre-riscaldata.

Il recuperatore passivo può essere STATICO (scambio di calore

sensibile) o ENTALPICO (con superfici maggiorate per consentire

lo scambio di calore sensibile e umidità).

VMC con recupero «attivo» o TERMODINAMICO

Recupero termico attraverso un circuito frigorifero

(no scambio termico diretto tra aria in entrata e in uscita

dall’edificio)

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VMC a flusso semplice:

• solo estrazione dell’aria viziata (1 condotto)

• Ingresso aria da “spifferi” e fenditure

• senza recupero di calore


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VMC a flusso doppio

o

“bilanciato”:

• Estrazione aria viziata

• Immissione aria fresca

• 2 sistemi di condotti separati

• Filtrazione aria immessa

• Possibile il recupero del calore

aìdall’aria in uscita


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VMC decentralizzato

• Flusso doppio incrociato

• Flusso singolo alternato

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Principio di funzionamento:

L’unità di ventilazione è dotata di uno scambiatore aria-aria che garantisce lo scambio

termico tra aria espulsa e immessa.

Scambiatore a piastre a

flussi incrociati

Scambiatore a piastre a

flussi controcorrente

Scambiatore

rotativo

Recupero mediante scambio di calore diretto tra aria in ingresso e in uscita


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VANTAGGI:

Nessun organo in movimento

Recupero del calore sensibile con rendimenti anche > 90%

Rendimento di recupero globale oltre l’80%

Facile pulizia e assenza di contaminazione

tra i flussi

SVANTAGGI:

Trasferimento calore latente solo se la temperatura

superficiale dello scambiatore scende sotto la

temperatura di rugiada di una delle due correnti

→ no controllo umidità

→ no recupero significativo del calore latente

Recupero mediante scambio di calore diretto tra aria in ingresso e in uscita

Tecnologie per la ventilazione meccanica in ambito residenziale

Ventilazione meccanica controllata

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VANTAGGI:

Elevatissimo rapporto Superficie di scambio / Volume

possibilità di recupero calore sensibile e latente

rendimento globale superiore ad altre tipologia di scambiatore

Possibilità di umidificazione/deumidificazione

Possibilità di variare il grado di recupero agendo sulla velocità del rotore

SVANTAGGI:

Possibile contaminazione tra i flussi di aria

Gestione dell’umidità non completamente controllabile

Recupero passivo: gli scambiatori ROTATIVI

Costituiti da rotore cilindrico caratterizzato da elevatissimo

sviluppo superficiale

Scambio avviene per accumulo di calore e umidità sulla matrice

del rotore che ruota lentamente attraversato a turno dai due fluidi.



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RIPRESA

20°C

MANDATA

22°C

SCARICO

ASPIRAZIONE

0°C

Scambiatore esterno =

Evaporatore

Scambiatore interno =

Condensatore

Recupera energia

dall’aria di ripresa.

Riscalda l’aria di

rinnovo.

Recupero attivo o «TERMODINAMICO»


Attenzione!

Il recupero termico è

possibile solo a compressore

ACCESO

(NO RECUPERO PASSIVO).


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Sistemi di VMC per il settore residenzialeComponenti e principio di funzionamento

Le unità aspirano l’aria dai locali umidi e saturi di odori, attraverso lo scambiatore a flussi

incrociati cedono l’energia contenuta nell’aria viziata in espulsione, all’aria esterna di rinnovo,

che quindi si riscalda prima di essere immessa negli ambienti interni.

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ripresa aria ambiente/espulsione aria esterna

ingresso aria esterna/mandata aria ambiente

Sistemi di VMC per il settore residenzialeComponenti e principio di funzionamento

Principio di funzionamento:

Funzione FREE COOLING:Possibilità di bypassare lo scambiatore

nelle mezze stagioni (no recupero

termico).

Bypass automatico in funzione delle

temperature interna ed esterna (rilevate a

bordo macchina).

Ari

a a

mb

ien

teri

pre

sa

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Il recupero del calore avviene grazie allo scambiatore aria-aria a flussi incrociati in

controcorrente, con efficienza media superiore al 90%.

Il preriscaldamento dell’aria esterna avviene mediante il

recupero del calore dell’aria di scarico.

L’efficienza di recupero del calore, WRG, in condizioni di

ventilazione normale è superiore al 90%:

(

Esempio:TAR = 21°CTAE = 5°C

TMA = {0.9 · [ + 21 – ( + 5 )] } + ( + 5 ) = 19.4°C

Componenti e principio di funzionamento

Sistemi di VMC per il settore residenziale

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Componenti e principio di funzionamento

COMPONENTI principali dell’unità di ventilazione: es. Vitovent 300-W

Scambiatore a flussi incrociatiestraibile in materiale plastico

Allacciamenti aeraulicisenza ponti termici

Isolamento termoacustico

Ventilatori classe Ain C.C.- Aspir./espul.

Filtri rimovibili

Preriscaldatore elettrico con funzione antigelo


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Unità di ventilazione passiva con recupero del calore

sistema di condotti per la distribuzione dell’aria

Sistema centralizzato

Sistema decentralizzato


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Attualmente in Italia non esiste una normativa ad hoc che indichi come dimensionare i sistemi di

VMC in ambito residenziale.

NORMA Descrizione

UNI EN 15251Aspetti energetici connessi alla qualità degli ambienti interni (in

particolare tasso di rinnovo aria e caratteristiche termiche locali)

UNI TS 11300-1 Calcolo fabbisogni energetici degli edifici

UNI 10339 Portate di ventilazione minime negli ambienti interni

DLgs 311/06 e DPR 59/09 Caratteristiche necessarie ai sistemi di ventilazione

DIN 1946-T6 Ventilazione meccanica per abitazioni con recupero di calore

Legge 447/95

UNI 8199/98, DIN 4109Protezione contro i rumori negli edifici

UNI EN 13779, DIN 6022

UNI EN 15239, UNI EN 15240

UNI EN 12097, UNI EN 7192

DIN 4102

Ed altre ancora…

Requisiti prestazionali dei sistemi di ventilazione, requisiti d’igiene,

linee guida per la manutenzione, ventilazione ed apparecchi a gas

per uso domestico, norme antincendio ecc.

Riferimenti

parziali o indiretti

compaiono sulle

norme riguardanti

la certificazione

energetica degli

edifici e la qualità

dell’aria negli

ambienti interni.

L’impianto di ventilazione centrale: struttura e componenti

1) la scelta del RECUPERATORE


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UNI 10339 – portate di ventilazione minime negli ambienti interni

Indica la necessità di avere un apporto di aria di rinnovo minimo di 40 m3/h per persona che abita

stabilmente i locali

Tasso di ricambio: 0,5 1/h

Tasso di ricambio riconosciuto da studi di settore come ottimo compromesso tra necessità di avere

una buona qualità dell’aria interna e contenere le dispersioni di energia:

0,3 1/h = ricambio aria minimo da garantire con ventilazione naturale (finestre)

0,7-0,8 1/h = tasso di ricambio oltre cui i benefici di un maggior apporto di aria fresca non sono più percepibili

Consiglio: selezionare un recuperatore che

1) sia in grado di elaborare una portata aria che soddisfi sia i 40 m3/h per persona

sia il ricambio di 0,5 1/h

2) Rispetto a tale portata abbia un ulteriore margine di aumento portata




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Esempio: abitazione di 150 m2, con 3 stanze da letto (4 abitanti abituali)

𝑃𝑜𝑟𝑡𝑎𝑡𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎𝑈𝑁𝐼 10339 = 40𝑚3

ℎ×𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎× 4 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑒 = 𝟏𝟔𝟎

𝒎𝟑

𝒉

𝑃𝑜𝑟𝑡𝑎𝑡𝑎 𝑟𝑖𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 0,5 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑟𝑖𝑠𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎𝑡𝑜 × 𝑡𝑎𝑠𝑠𝑜 𝑑𝑖 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒

= 150 𝑚2 × 2,7𝑚 × 0,5 Τ𝑟𝑖𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖ℎ = 𝟐𝟎𝟐, 𝟓

𝒎𝟑

𝒉

L’unità di ventilazione deve avere una portata di almeno 202,5 m3/h


Alberto Zardini




Inoltre, rispetto alla portata calcolata (che corrisponderà alla «ventilazione NORMALE») la

macchina deve avere ancora un margine di possibile aumento della portata

Per consentire il funzionamento in «ventilazione INTENSIVA» nei momenti di

affollamento dei locali

Perché il recupero termico, i consumi e la rumorosità della macchina siano ottimizzati

deve operare con continuità lontano dalla propria portata massima.

Regola empirica*:

selezione unità con portata massima maggiore non della portata

corrispondente a 0,5 ricambi/h ma a 0,7 ricambi/h

*da utilizzarsi per un primo calcolo approssimativo, senza alcuna pretesa tecnico/progettuale


Alberto Zardini




Portata minima da UNI 10339 160 m3/h

Portata corrispondente a 0,5 ricambi/h 202,5 m3/h

REGOLA EMPIRICA: selezione unità con portata massima ≥ 283,5 m3/h (

0,7m³/h )


Alberto Zardini

ERRORI DA EVITARE:

Posizionare la macchina troppo distante dai locali trattati

I ventilatori non hanno sufficiente prevalenza

Far lavorare perennemente la macchina alla sua massima portata

Recupero termico non ottimizzato

Ventilatori alla massima velocità (rumorosità, consumi elevati)

Scordare i silenziatori

Rischio di trasmissione rumore

Mettere pochi canali/bocchette rispetto alla portata da trattare

Se in canali e bocchette passa più portata della massima consentita (da dato

tecnico) FISCHIANO

Il PROGETTO e la corretta installazione dell’impianto sono

fondamentali per garantire comfort ed efficienza



Alberto Zardini

fine

Date post:	09-Aug-2020
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