Efficienza Energetica 

- Studio preliminare per l’installazione di generatori fotovoltaici presso la sede della Romana diesel S.p.a. di Roma

Roma 2014
Analisi Energetica e dimensionamento impianti
Compendio del documento integrale

Il  presente  studio  ha  come  obiettivo  la  realizzazione  di  impianti  per  la  produzione  di energia solare tramite l’impiego di pannelli solari fotovoltaici. Il  solare  elettrico  o  fotovoltaico  consiste  nella  conversione  diretta  dell'energia  solare  in elettricità  attraverso  un  fenomeno  fisico-chimico  denominato  effetto  fotovoltaico.  Il  processo ha come risultato la produzione di energia elettrica. Lo scopo è quello di produrre energia elettrica per soddisfare i fabbisogni elettrici, in tutto o in parte, dell’utenza a cui  l’impianto  sarà  collegato.  Gli impianti presi  in  esame  saranno realizzati  sugli edifici dell’azienda, su coperture piane e su un tetto a falda.
1. DATI GENERALI
Il complesso immobiliare è sito nel Comune  Roma,  in via Collatina n. 440, n.456 e in via G. Capresi 37. Attraverso  la  scelta  di moduli  fotovoltaici  a  buon  efficienza  di  cella,  ad una  buona  esposizione  e  a  fenomeni  di ombreggiamento  trascurabili  si  riuscirebbe  a  garantire  la produzione  di  oltre  530.000  KWh  di energia  elettrica  all’anno.
Si sono analizzati i consumi prendendo come riferimento i valori medi di una mensilità e proiettandoli nei consumi dell’intero anno.
Si sono altresì considerati i consumi sulle tre fasce orarie:
F1 dal lunedì a venerdì dalle 8.00 alle 19.00
F2 dal lunedì a venerdì dalle 7.00 alle 8.00 e dalle 19.00 alle 23.00
F3 dal lunedì al sabato dalle 23.00 alle 7.00, domenica e festivi
 
Immobile di Via Collatina, 456
Contatore POD ……….1159A     MT Trifase 400V      Impegno 100 kW     

• F1 18.164 kWh/mese
• F2 8.626   kWh/mese
• F3 17.000 kWh/mese

Tot. annuo F1+F2+F3 = 525.480 kWh/anno  Costo energia circa 0.17 €/kWh
Tot annuo F1 = 217.968 kWh/anno  42% del tot. annuo sulle 3 fasce
Superficie disponibile:
 circa 1300 mq. falda inclinata 
 circa1000 mq. superficie piana
Immobile di Via Collatina, 440
Contatore POD ……….4391A     MT Trifase 380V      Impegno 25 kW     

• F1 3.000 kWh/mese
• F2 1.217 kWh/mese
• F3 2.600 kWh/mese

Tot. annuo F1+F2+F3 = 81.804 kWh/anno  Costo energia circa 0.17 €/kWh
Tot annuo F1 = 36.000 kWh/anno  44% del tot. annuo sulle 3 fasce
Superficie disponibile:
circa 600 mq. superficie piana
Immobile di Via G. Capresi,37
Contatore POD ……….8435A     MT Trifase 400V      Impegno 150 kW     

• F1 27.328  kWh/mese
• F2 10.760  kWh/mese
• F3 20.195  kWh/mese

Tot. annuo F1+F2+F3 = 699.936 kWh/anno  Costo energia circa 0.17 €/kWh
Tot annuo F1 = 327.936 kWh/anno  47% del tot. annuo sulle 3 fasce
Superficie disponibile:
circa 6100 mq. superficie piana
2. Analisi climatica del sito
      I dati a disposizione per una valutazione preliminare del sito dal punto vista della radiazione
solare disponibile sono quelli derivanti dalle tabelle della norma UNI 10349.
Attraverso la conoscenza della radiazione media annua disponibile nel sito sarà possibile, una
volta  scelta  la  dimensione  del  generatore  fotovoltaico  e  il  suo  layout,  stabilire  con  buona
approssimazione quale sarà l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico .
Per  la  zona  della  città di  Roma  presa  in  esame  si  ha  che  la  radiazione  solare  annua disponibile su un piano inclinato di 30° ed orientato a 45° Sud-Ovest è di 1213 KWh/kWp,  
prendendo  come  valido  un  BOS  (rendimento  del  sistema)  pari  al  75%
(valore  cautelativo,sicuramente inferiore a quello reale ma più adatto a questo tipo di analisi).

3. Conclusioni
In questo studio si è scelto consapevolmente di elaborare un analisi costi- benefici senza considerare gli incentivi del V° Conto energia,DM 5/07/2012 attualmente vigente, per alcune ragioni importanti:

• L’incentivo è dedicato principalmente a piccoli impianti da 3kW a 12kW;
• Per gli impianti di taglia superiore viene istituita una graduatoria con parametri di accesso che non rientrano nel caso valutato;
• Il budget messo a disposizione dal GSE (Gestore energia elettrica) è attualmente sceso dai 700ML di euro iniziali a 246ML di euro, in soli 2 mesi.
• L’iter burocratico per arrivare all’installazione di impianti come quelli stimati avrebbe una tempistica lunga, almeno 10 mesi, tempo dove il budget a disposizione si esaurirebbe.

Pertanto il beneficio economico sviluppato da un impianto fotovoltaico viene calcolato assumendo come principale “entrata” l’autoconsumo dell’energia ovvero il consumo simultaneo dell’energia prodotta dall’impianto.
Questo permette di ridurre considerevolmente il consumo di energia in Fascia 1 o comunque nelle ore dove il sole stimola l’impianto.
Un'altra “entrata” sarà data dal meccanismo di scambio sul posto(difficilmente stimabile) che consiste in un bilancio annuale con conguagli semestrali tra l’energia immessa in rete, ad esempio quando l’impianto ne produce più di quella utilizzata e l’energia consumata dalla rete, ad esempio di notte.
Una considerazione andrà svolta sull’aspetto fiscale dell’operazione
Per impianti superiori ai 20 kW è necessario istituire un officina elettrica che comporta:
 
- il pagamento delle Accise sull’energia autoconsumata (pagamenti che vengono effettuati con acconti e conguagli);
- compilazione di un registro di produzione (eventualmente laresponsabilità delle misure è delegabile alla società di vendita dell’energia elettrica previo corrispettivo); 
- pagamento annuale all’Agenzia delle dogane di un diritto di licenza;
- eventuali variazioni della Società o dell’impianto dovranno obbligatoriamente essere comunicate all’Agenzia delle Dogane (entro 30 gg);
- dichiarazione annuale all’agenzia delle dogane sui consumi annuali effettuati (comunicazione telematiche attraverso il sito dell’Agenzia).
L’impianto utilizzato costituisce bene strumentale all’attività. Di conseguenza, la relativa disciplina fiscale è la seguente:

• Costi di acquisto o realizzazione dell’impianto; IVA 10% assolta al momento dell’acquisto o costruzione;
• Poiché il bene è strumentale all’esercizio dell’attività, i costi di acquisto o realizzazione dell’impianto sono deducibili tramite ammortamento. L’IVA assolta all’atto dell’acquisto o realizzo del bene è detraibile ai sensi dell’articolo 19 delD.P.R. n. 633/72.

Per quanto riguarda le autorizzazione per realizzare gli impianti esaminati, il labirinto burocratico diviene complesso si dovrà:

1. Avviare una Dichiarazione Inizio Attività, l’impianto fotovoltaico si configura pertanto comeun’opera edile,la Legge 96/2010, in vigore dal 10 luglio 2010, stabilisce“l’assoggettamento alla disciplina della DIA di cui  agli articoli 22 e 23 del DPR380/2001 per gli impianti di produzione di energia elettrica con capacità di generazione non superiore a 1 MW elettrico di cui all’art.2, lettera e, del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n.387, alimentate dalle fonti di cui alla lettera a”.

2.   Controllo dell’esistenza di vincoli di natura territoriale.
3.   Iter con il GSE gestore di rete:
• Domanda di connessione rete (con allegati)
• Sopralluogo ente distributore
• Emissione di preventivo di allacciamento
• Accettazione pagamento del preventivo
• Trasmissione di fine lavori (DK) (con allegati progetto, lay-out etc)
• Montaggio contatore con rilascio do documentazione di entrata in esercizio (piombatura se competente Agenzia Dogane).
4.   Controllo CPI (Certificato Prevenzione Incendi) presso Comando provinciale vigili del fuoco(Nota  Prot n. 5158 del 26/03/2010):
• Installazione in coperture di attività non soggette a CPI: non è soggetto a CPI
• Installazione in coperture di attività soggette a CPI, a seguito di valutazione del
   rischi, ai sensi del DM 04-05-88 :
- se non modifica il rischio incendio, non serve nuovo parere di conformità
- se modifica il rischio incendio si richiede nuovo parere di conformità e nuovo CPI
In sostanza ove esiste CPI si deve prevedere un dispositivo di sezionamento sotto
carico che garantisca la messa in sicurezza all’interno del compartimento
antincendio etc….
L’ultima considerazione da valutare è relativa all’analisi dei consumi nelle 3 fasce (F1,F2,F3) dalla quale si evince che i consumi nelle ore diurne, F1,  sono di molto inferiori a quelle nelle fasce serali e nel sabato e domenica.
Tale circostanza non può essere trascurata, pertanto si rende efficace, prima del dimensionamento esecutivo di un impianto ad energie rinnovabili o di un sistema di efficientamento energetico, la comprensione di tali anomalie nei consumi attraverso misurazioni(audit) e provvedimenti per ridurli.
 
 

- Analisi energetica edificio-impianto di una Casa unifamiliare sita in Trevignano Romano (RM)

Roma 2012
Analisi Energetica e dimensionamento impianti
Compendio del documento integrale

Nello studio presentato viene analizzata dal punto di vista tecnico ed economico la riqualificazione dell’involucro edilizio di una unità immobiliare unifamiliare sita in Trevignano Romano (Roma) e le possibili soluzioni impiantistiche, per la climatizzazione estiva ed invernale, adottabili contestualizzandole al sito ed all’efficienza energetica dell’edificio.
La necessità di riscaldare o di raffrescare gli ambienti, dipende strettamente dai sistemi e dalle caratteristiche del fabbricato. Le scelte progettuali impiantistiche sono determinanti al fine di ottenere il miglior comfort termico sia invernale che estivo, con il minor dispendio di energie. A tal fine sono state valutate quelle tecniche che contribuiscono al miglioramento del microclima interno ed al contempo consentano di ridurre il consumo di combustibile e le emissioni inquinanti in atmosfera.
Lo studio si articola quindi nei seguenti punti:

• Dati generali e dati climatici;
• Dati di riferimento strutture esistenti;
• Analisi consumi e fabbisogni energetici;
• Proposte di miglioramento dell'efficienza energetica e prestazioni energetiche previste;
• Valutazioni riguardo ad impianti efficienti e di quelli ad energia da fonti rinnovabili contestualizzati al luogo/edificio

• Proposte di miglioramento dell'efficienza energetica e prestazioni energetiche previste
   
  Sotto il profilo del confort ambientale e dell’efficienza dell’immobile, l’adeguamento di alcuni elementi componenti l’involucro dello stesso consente la rimozione dei ponti termici e l’incremento delle prestazioni termiche delle strutture opache verticali ed orizzontali a beneficio del microclima interno nonché, al contempo, un contenimento dei consumi energetici.
  Ipotizzando di intervenire costruttivamente sulle pareti perimetrali esterne, sul solaio del piano interrato e sulla terrazza di copertura con pannelli isolanti di natura, consistenza e spessore idonei e differenziati asseconda dell’area di intervento, si ottiene un risparmio energetico annuo pari a circa 8.680 kWh.

Tale riduzione dei consumi, rapportati ad un combustibile per es. metano (con relativo costo) e ad un rendimento globale medio di sistema elevato (caldaia a condensazione), comporta economie quantificabili in:
(8.680/9,12) x 0,94 = 895 €/anno in c.t.
Nella valutazione dei benefici vanno anche evidenziati quelli di tipo ambientale che saranno espressi in termini di diminuzione di consumi di energia primaria da fonti fossili e conseguentemente di riduzione delle emissioni climalteranti.
Pertanto la suddetta riduzione dei consumi energetici consente una riduzione di consumo di fonti energetiche primarie di circa
0,8 tep/anno (tonnellate di petrolio equivalente);
ed una riduzione di emissione di anidride carbonica (CO₂) in atmosfera pari a circa
192,25 ton/anno.

• Valutazioni impianti efficienti e impianti ad energia da fonti rinnovabile
   
   Si considerano n.3 proposte per  impianti ad alta efficienza per la produzione di energia termica per il riscaldamento invernale ed il raffrescamento estivo, abbinati a n.2 sistemi ad energie rinnovabili per la produzione di acs(pannelli solari termici per acqua calda sanitaria) e per la produzione di energia elettrica(pannelli solari fotovoltaici).
  I 3 impianti efficenti valutati sono:

• 1. Caldaia a condensazione alimentata a gas metano con gruppo refrigerante per riscaldamento e raffrescamento con pavimento radiante;
• 2. Pompa di calore aria-acqua reversibile caldo-freddo per la produzione di acqua calda/fredda, per riscaldamento e raffrescamento;
• 3. Pompa di calore geotermica reversibile caldo-freddo per la produzione di acqua calda/fredda in regime estivo ed invernale a “sistema chiuso” con sonde geotermiche.

Gli impianti ad energie rinnovabili a complemento dei principali sono:
 

• a) Pannelli solari  per la produzione di acs con accumulo di 300l ad alta efficienza;
• b) Pannelli solari fotovoltaici per la produzione di energia elettrica, utilizzando l’incentivo del “conto energia” in regime di scambio sul posto, per  l’utilizzo dell’energia prodotta per utenza domestica e/o per l’utilizzo della pompa di calore.

• 1. Caldaia a condensazione alimentata a gas metano con gruppo refrigerante:

Si analizza dal punto di vista tecnico-economico tale soluzione considerando i dati energetici dell’edificio dopo l’efficientamento con valori di energia utile:
 Qh = 4690 kwh/a  energia utile in regime invernale
Qc = 9608 kwh/a  energia utile in regime estivo(valore elevato in ragione delle grandi superfici vetrate)
Considerando una caldaia con rendimento medio del 95 % con ottima termoregolazione ed elevati rendimenti di sistema e distribuzione si possono calcolare i consumi annui per il riscaldamento invernale, tali consumi rapportati al combustibile usato ed ai relativi costi(metano), comporta i seguenti oneri di gestione:
(4690/9,12 )x 0,94= 484 €/anno in c.t.
Per il raffrescamento estivo si valutano i consumi di un gruppo regrigerante aria-acqua per la produzione di acqua con temperatura compresa tra 15-18 °C per pannelli radianti a pavimento con E.E.R. pari a 3,5, tali consumi rapportati al combustibile usato ed ai relativi costi(KWh elettrico), comporta i seguenti oneri di gestione:
(9608/3,5 )x 0,20= 550 €/anno in c.t.
Trasformando l’energia primaria in tep (tonnellate di petrolio equivalente) si avrà un consumo
di: 1,11 tep/anno con un emissione di Co2 pari a 105,5 ton/anno.

1. 2. Pompa di calore reversibile, caldo/freddo aria-acqua per riscaldamento e raffrescamento:

 
Ipotizzando una potenza approssimata(al lordo delle perdite di generazione, distribuzione e accumulo) della pompa di calore pari a  8,3 KW di potenza in raffrescamento e 7 in riscaldamento con COP(coefficient of performance) pari 3,5 e E.E.R. pari a 3 i consumi annuali rapportati al combustibile usato ed ai relativi costi(KWh elettrico),saranno:
 In regime invernale    1340 KWh elettrici
In regime estivo         3202 KWh elettrici
Il costo annuo con 0,20 €/KWh è  908,00 €
Trasformando l’energia primaria in tep (tonnellate di petrolio equivalente) si avrà un consumo
di: 1,14 tep/anno con un emissione di Co2 pari a 2,410 ton/anno.

• a) Pannelli solari  per la produzione di acs con accumulo di 300l ad alta efficienza:

I pannelli solari termici vengono ipotizzati per la produzione di acs,
occorreranno circa 6 metri quadrati di collettori a tubi sottovuoto, orientati nella peggiore delle ipotesi a est o ovest, per produrre circa il 90% dell’energia annuale necessaria per il fabbisogno di acqua calda sanitaria dell’abitazione.
L’impianto potrà essere installato su una delle falde, esclusa quella con orientamento nord, oppure in qualunque altra posizione dove non esista ombreggiamento con inclinazione preferibile di 30°.
Tale impianto prevede la presenza di un accumlo di acqua almeno di 300l (valore calcolato per max 8 abitanti) ad alta efficienza con n. 2 scambiatori uno per l’ acqua proveniente dai collettori ed uno per l’integrazione dell’energia proveniente dal generatore (caldaia a condensazione o pompa di calore) nelle situazioni ove la temperatura dell’acqua, dovuta al solo apporto solare, non raggiunga valori di comfort.

• b) Pannelli solari fotovoltaici per la produzione di energia elettrica, utilizzando l’incentivo del “conto energia” in regime di scambio sul posto, per  l’utilizzo dell’energia prodotta per utenza domestica e/o per l’utilizzo della pompa di calore:
   

L’impianto solare fotovoltaico viene dimensionato con una potenza di 4kWp per poter alimentare in regime di scambio sul posto gli utilizzatori domestici( l’impianto elettrico dell’intero edificio, compresa depandance, avrà un assorbimento di circa 6kW max al contatore con un consumo ipotetico di circa 5500 kWh/anno) oppure coprirà il fabbisogno di energia elettrica della pompa di calore in riscaldamento e raffrescamento o in solo raffredamento(ipotesi n.1/2/3).
L’entità della producibilità annua nella località di intervento è 1.366 kWh/kWp con producibilità complessiva di 5.465 kWh/anno.
Per un impianto così ipotizzato, si può usufruire dell’incentivo “conto energia”, di circa 42 €cent/kWh prodotto se l’impianto è architettonicamente integrato all’edificio e di circa 38 €cent/kWh se parzialmente integrato.
Tale valutazione necessità di una superficie captante di circa 28-30mq(in relazione al tipo di pannello utilizzato) da installare necessariamente con orientamento sud o sud-est/sud-ovest senza ombreggiamento.
L’analisi economica preliminare costi e benefici dell’investimento risulta in via approssimativa:

Quadro riassuntivo delle prestazioni energetiche delle tipologie di impianti esaminati con involucro edilizio efficientato anche attraverso l’apporto di quelli ad energie rinnovabili.
 
 

	Metano (mc/anno)	En. Elettr. assorbita * (kWh/anno)[11]	Emissioni CO2 (ton/anno)	Fonti primarie (Tep/anno)	Costo gestione (€/anno)	En. Elettr. prodotta ** (kWh/anno)
CONDENSAZIONE + GRUPPO REFR.	515	2745	105,5	1,11	1.033,10	5465
POMPA DI CALORE ARIA-ACQUA PER RAFFR. E RISC.		4542	2,4	1,14	908,40	5465
GEOTERMIA PER RAFFR. E RISC.		2493	1,3	0,62	498,60	5465

 
La quota di energia per il riscaldamento dell’acqua sanitaria e sta considerata quasi completamente(90%) prodotta dai pannelli solari, se così non fosse andrebbero considerati consumi di energia primaria, parametricamente di circa il 30-40% di quelli dovuti al riscaldamento invernale.
Attraverso l’apporto dei sistemi ad energie rinnovabili l’organismo edificio-impianto potrà essere certificabile con classe energetica A .
 

- Analisi energetica ed Efficientamento di un edificio in regime semistazionario ed in regime Dinamico

Roma 2012
Compendio del documento originale
 

1. Introduzione
2. Analisi energetica edificio ante e post efficientamento in regime semistazionario
3. Confronto dei dati di output con simulatore in regime semistazionario
4. Analisi dati di output dell’edificio efficiente con simulazione in regime dinamico (software Ecotect)
5. Confronto dei dati complessivi di output delle due simulazioni
6. Analisi  energetica ed economica edificio ante/post operam (software Retscreen)
7. Conclusioni

 
 1.Introduzione
 
Lo studio oggetto di questa trattazione analizza un edificio di n.4 unità immobiliari valutandolo attraverso un bilancio energetico. Questa costruzione potrebbe essere considerata non conclusa dal punto di vista tipologico ma ripetibile, come se fosse una porzione di una tipologia “in linea” di un edificio di dimensioni più ampie.
Il caso studiato è reale, si tratta di un fabbricato per il quale era sta stato richiesto il “permesso di costruire” prima dell’entrata in vigore del Dlgs n. 192/2005 e del Dlgs n. 311/2006 con progetto non approvato.
Tale progetto è stato ripresentato dopo l’entrata in vigore del DPR 59/2009, strumento di attuazione del Dlgs n. 192/2005, pertanto ha subito buona parte degli efficientamenti che riguardano l’involucro e che fanno parte di questa ricerca.
L’analisi energetica viene eseguita in primis, con un simulatore in regime semistazionario, sul progetto del fabbricato prima dell’entrata in vigore del Dlgs n. 192/2005 (ante efficientamento)  e poi ripetuta sullo stesso edificio dopo l’efficientamento dell’involucro.
E’ stata successivamente eseguita una terza simulazione sullo stesso modello  con involucro efficientato, variando l’efficienza dell’ impianto, al fine di poter ponderare il suo valore rispetto all’involucro.
L’edifico è stato efficientato principalmente nei seguenti ambiti:

• Sono state ridotte le finestrature soprattutto sulla facciata nord ed alcune a sud;
• E’ stata aumentata l’inerzia termica sulle facciate sud ed ovest;
• E’ stato realizzato un isolamento a cappotto sulla facciata nord e est;
• Sono stati efficientate le trasmittanze degli infissi;
• Sono state efficientate le trasmittanze U dei componenti verticali e orizzontali per rispettare i valori del DPR 59/2009 dal 1° gennaio 2010.

In ultima analisi si sono considerati con dimensionamento di massima, per seguire le linee guida della certificazione energetica,saranno riportati solo gli apporti energetici:

• Impianto a pannelli solari;
• Impianto fotovoltaico.

 
L’edifico nella nuova configurazione è stato ricostruito tridimensionalmente con un simulatore dinamico (Ecotect) dove sono state ridefinite quasi tutte le condizioni proprie della simulazione avvenuta in regime semistazionario.
Il bilancio energetico in regime semistazionario è quello utilizzato dalla maggior parte dei software usati per la certificazione energetica degli edifici.
Il bilancio energetico in queste condizioni viene fatto su dati climatici molto aggregati, su base mensile o stagionale. Questo significa che la differenza di temperatura tra interno ed esterno in un edificio (causa della dispersione termica) viene fatta su valori costanti nel tempo, da cui scaturisce la stazionarietà del calcolo; si trascura quindi, ad esempio, l’efficacia dell’inerzia termica dell'involucro edilizio
Per bilancio in regime semi-stazionario si intende un calcolo in cui viene tenuto conto del funzionamento dinamico dell’edificio attraverso un opportuno fattore di utilizzazione degli apporti termici gratuiti (persone, radiazione solare, elettrodomestici, ecc..), vedi UNI TS 11300-1 e EN ISO 13790:2008, applicato sia in regime invernale che estivo.
Il calcolo del fabbisogno energetico di un edificio parte quindi da questa formula:
Qh = QL - µ Qg dove:
- QL sono le dispersioni termiche
- µ è il fattore di utilizzazione
- Qg gli apporti termici gratuiti
 µ  questo valore viene valutato in regime semistazionario con metodo empirico.
 
In un bilancio energetico in regime semistazionario si otterranno risultati più approssimati:
 
- imprecisione nel calcolo delle superfici finestrate e della tipologia di infisso; 
 - nelle  perdite  per  ventilazione  QV,  i  ricambi  orari  risultano  fissati  di  default  ad  valore  non
   modificabile;
 - gli apporti interni QI non sono definibili dall’utente e si basano su dati di default non chiaramente
  esplicitati che portano a valori inferiori a quelli esaminati in regime dinamico;
 - per gli apporti solari (QS), il valore del fattore solare g non è chiaramente esplicitato e quindi non
  è modificabile dall’utente.

Con un'analisi di tipo dinamico è possibile differenziare, ambiente per ambiente, ora per ora, di ogni mese e per l’intero anno di analisi o frazione di esso:

• Il numero di occupanti;
• Un parametro relativo al tipo di attività praticata;
• L’umidità relativa,
• Ricambio di aria;
• Il livello di illuminazione(lux);
• Apporto calore sensibile e latente;
• Ore di operatività/temperature del sistema di riscaldamento/raffrescamento dell’intero ciclo di funzionamento in relazione alle temperature interne ed il suo rendimento.

Si è scelto di confrontare i dati di output delle due simulazioni sempre considerando il valore del termine QH, ossia del valore dell’energia risultante dal bilancio energetico dell’edificio affinché i risultati non fossero influenzati dai diversi rendimenti d’impianto, considerando che i software italiani hanno legislazione e metodi diversi da quelle inglesi o americani.
 
4. Analisi dati di output dell’edificio efficiente con simulazione in regime dinamico

Come si è accennato nell’introduzione, i presupposti di calcolo del software utilizzato (Ecotect) per la simulazione dinamica, non sono gli stessi di quelli adoperati da qualsiasi altro in regime semistazionario, praticano un’analisi energetica tra edificio e impianto in base alle norme tecniche UNI TS 11300.
I dati di output di Ecotect non saranno tutti confrontabili con quelli precedentemente analizzati, alcuni saranno di altra natura, e non contemplati nella precedente analisi ma daranno delle informazioni interessanti per un tipo di approfondimento che andrà al di là dell’edificio e dell’impianto di climatizzazione coinvolgendo, per chi lo riterrà opportuno, la progettazione architettonica legata ai benefici della radiazione solare ed al legame tra questa e gli impianti che  si avvarranno della sua preziosa energia.
Il tema di questo studio si è rivolto soprattutto alla conoscenza del software (complesso nel suo utilizzo) come strumento di progettazione di edifici efficienti e bioclimatici anche se, probabilmente, è il miglior strumento per la progettazione di un campo solare essendo anche un fantastico simulatore solare tridimensionale.
La simulazione ha approfondito il regime invernale e quello estivo, i dati che compongono il bilancio energetico vengono sempre considerati dal programma per tutti i mesi dell’anno senza una vera distinzione.
Solo per i dati relativi al fabbisogno di energia utile(paragonabile al valore QH della simulazione in regime semistazionario ,Wh,)  dell’edificio viene fatta una distinzione precisa.
Inoltre va precisato che con questo metodo è possibile avere qualunque informazione relativa ad ogni ambiente in qualunque ora del giorno, mese e anno cosa impossibile con software ordinari.

Il software individua i giorni dove l’edificio avrà bisogno di più energia in inverno ed in estate questa è la simulazione solare del 13 febbraio 2012  e del 05 agosto 2012

 

Analisi del confort termico

Questa analisi è rappresentativa del livello di confort percepito all’interno dello spazio dall’essere umano ed ha come parametro principale la temperatura media radiante definita come la temperatura media pesata delle temperature delle superfici che delimitano l’ambiente incluso l’effetto dell’irraggiamento solare incidente. Insieme alla temperatura dell’aria, la TMR è il fattore che influenza maggiormente la sensazione di calore poiché la radiazione che cade sulla cute ne attiva gli organi sensori. Se il corpo è esposto a superfici fredde, una quantità sensibile di calore è emessa sotto forma di radiazione verso queste superfici, producendo una sensazione di freddo. La variazione di 1 °C nella temperatura dell’aria può essere compensata da una variazione contraria da 0.5 a 0.8 °C della TMR: la condizione più confortevole è stata considerata quella corrispondente ad una TMR di 2 °C più alta della temperatura dell’aria. Una TMR più bassa di 2 °C è pure tollerabile se la radiazione emessa dal corpo è quasi la stessa in tutte le direzioni e ciò avviene solo se le temperature superficiali dell’ambiente circostante sono praticamente uniformi. Si definisce anche, temperatura operante intesa come la media fra la temperatura dell’aria e quella media radiante proprio per valutare con un unico valore gli scambi termici per convezione e irraggiamento.

5. Confronto dei dati complessivi di output delle due simulazioni
 I risultati che si confrontano sono quelli che riguardano i fabbisogni complessivi di energia utile, ossia quei dati che riguardano il bilancio energetico relativo all’edificio.
Questo poiché i risultati non fossero influenzati dai diversi rendimenti d’impianto, considerando che i software italiani hanno legislazione e metodi diversi da quelli inglesi o americani.
Come si può notare i valori in regime dinamico divergono del 57 % circa in  raffrescamento, questo è dovuto principalmente:

• Alla diversa simulazione della ventilazione con un valore mai costante;
• Alla valutazione dello sfasamento dell’onda termica, fenomeno importante in regime estivo dovuto alla capacita termica delle pareti ed alla attenuazione dei picchi di trasmissione del calore;
• Il calcolo preciso delle ombre che nel simulatore dinamico avvengono attraverso un preciso modello tridimensionale mentre nel simulatore ordinario attraverso un algoritmo approssimato.
• Vengono calcolate quindi meglio anche gli apporti solari diretti con un valore preciso del fattore solare g del vetro;
• Gli apporti interzonali tra ambiente e ambiente, fattore da non trascurare.

I valori in regime dinamico divergono del 23 % circa in riscaldamento e le ragioni possono essere interpretate con le dovute differenze stagionali per stesse ragioni valutate per quelle in regime estivo aggiungendo il valore degli apporti interni calcolati in maniera scrupolosa.

6. Analisi  energetica ed economica edificio ante/post operam

In questa analisi sembrava necessario considerare la variazione di energia primaria nei due sistemi edificio-impianto ante/post efficientamento, valutare quindi se l’investimento dovuto proprio al miglioramento dell’involucro e al rendimento dell’impianto fosse economicamente conveniente.
Per questa analisi si è utilizzato un software Canadese specializzato sull’efficienza energetica e sulle fonti energetiche rinnovabili con una propensione particolare per l’analisi economica: “Retscreen”, simulatore utilizzato anche dalla NASA.
Pertanto si sono stimati gli interventi considerando le voci di spesa, le unità di misura relative ed i prezzi unitari utilizzando “La tariffa dei prezzi 2012” della Regione Lazio documento ufficiale vigente in materia.
Si riportano per facilità di lettura solo i dati input della stima di spesa del software.

L’argomento trattato è solo l’inizio di un analisi più vasta che comprenderebbe l’efficientamento dell’impianto in ragione di un edificio ben studiato e progettato per contenere una basso quantitativo di energia e offrire un alto grado di confort.
Questo lavoro tuttavia non avrebbe approfondito in maniera esaustiva entrambi gli argomenti, comunque
vale la pena esaminare brevemente le possibilità di perfezionamento di un impianto di riscaldamento e le sue parti.
L’impianto di riscaldamento ad esempio è composto da:
- sottosistema di emissione
- sottosistema di regolazione dell’emissione di calore in ambiente
- sottosistema di distribuzione
-sottosistema di generazione
Ogni sottosistema è caratterizzato da un algoritmo per il calcolo delle perdite e del rendimento.
Nel migliorare il rendimento di uno o più sottosistemi è possibile migliorare:
 ηg = ηe x ηc x ηd x ηp     rendimento globale medio stagionale
tale vale valore se posto nella:     Q = QH / ηg
con Q fabbisogno di energia primaria
QH fabbisogno di energia utile (oggetto del nostro bilancio energetico)
rappresenta, se ridotto nelle perdite dei suoi componenti, una non irrilevante porzione del risparmio di energia primaria.
Ma se al termine di questa analisi dovessimo fare una analisi ponderale in termini di efficienza edificio-impianto ci renderemo conto che l’inefficienza dell’involucro ha un peso energetico molto più rilevante di quella relativa al rendimento o al dimensionamento dell’impianto, altresì qualunque energia rinnovabile è sciupata se utilizzata da un edificio non ottimizzato per non disperderla.
 
 
 

- Produzione di acqua calda uso sanitario stabilimento RAVO S.p.a. Via Vicchio, 23 Roma

Roma 2010
Analisi Energetica e dimensionamento impianti
Compendio del documento integrale

a) Analisi Energetica

Se installiamo un boiler da 800 litri e vogliamo produrre acqua calda, la temperatura dell’acqua dall’acquedotto è mediamente di 10 °C, e vogliamo riscaldarla sino a 50°C la differenza di temperatura sarà  di 40 °C, per cui la quantità di calore necessaria è data da:
 
Q =  800 x 1 x 40 = 32.000 kcal, ovvero 133.952 kJ  = 37,2 kWh
 
Per mantenere questa temperatura dobbiamo compensare la dispersione calorica del contenitore
verso l’ambiente, supponiamolo posto in un ambiente a 5 °C, quindi si ha una differenza di 45 °C; dobbiamo fornire al boiler la seguente energia oraria:
Supponiamo che l’isolamento termico abbia un coefficiente 0,04.
Lo spessore sia di 4 cm. Il boiler abbia una superficie interna di 6,32 m²
Quindi avremo:
Q  =  0,04  x 6,82 x 45/0,04= 307  kcal/h ovvero 1.285 kJ/h    
con un utilizzo di tale energia mediamente per 5 ore al giorno per reintegrare le dispersioni.
Il fabbisogno energetico giornaliero per il solo boiler da 800 litri è dato da:
 
32.000 + 1.535  =  33.535 kcal  ovvero 33.535/860 = 39 kWh 
 
A questo valore vanno aggiunte le perdite dovute alla tubazioni del ricircolo, delle tubazioni della centrale termica sia  in funzione della lunghezza del percorso tra l’accumulo e le utenze che dello spessore della coibentazione delle tubazioni stesse. In via approssimata si possono considerare perdite nell’ordine del 10%.
 
 33.535 + 3.353 kcal, ovvero 36.888/860 = 42,9 kWh                              

Considerando il potere calorifico superiore del metano pari a circa 9,7 kWh/Nm³, per riscaldare gli 800 litri contenuti nel boyler saranno necessari circa 3,7 Nm³ di metano al giorno con prezzo del metano, finito, pari a € 0,87 con una spesa giornaliera di € 3,84.
Se il boiler fosse elettrico: con prezzo del kWh medio di 0.2 €/kWh si avrebbe una spesa giornaliera di € 8,60.
Se l’accumulo fosse alimentato da una pompa di calore con COP(coefficient of performance) medio di 3,5 la spesa giornaliera sarebbe di € 2,45.
 
Spesa annuale:
gas                                                     1.401,00 €/anno
elettrico boiler                                    3.139,00 €/anno
pompa calore COP 3,5                        894,00 €/anno
Risparmio pompa di calore rispetto al generatore alimentato gas: circa 64%
 
Considerando la produzione energetica di un campo solare termico in un sistema con generatore ausiliario una pompa di calore aria/acqua si avrà un ulteriore risparmio proporzionale all’energia solare prodotta dal sole.
La simulazione descritta rappresenta un sistema solare dimensionato in maniera analoga a quello proposto per il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria degli spogliatoi e dei bagni del nuovo stabilimento RAVO spa di Via Vicchio, 23 con un profilo di carico contestualizzato all’uso dell’acqua calda in determinate ore della giornata.

In ultima analisi è da considerare che il valore dell’investimento riferito ad uno scaldabagno industriale a gas da 800 litri, fornito è posto in opera è di circa € 3.700,00 con un incremento annuo del combustibile GPL costante negli ultimi anni con una aspettativa di ulteriore incremento del prezzo.