SUSTAINABLE DESIGN
AND
URBAN PLANNING
soluzioni tecnologiche per il risparmio
energetico nell’edilizia ed applicazioni
andrea massa
Cagliari, 20/06/2014
Rotex
è la divisione del riscaldamento di Daikin Air Conditioning Italy SpA
andrea massa
Analisi del mercato dell’edilizia residenziale
Unità abitative ITALIA
Ristrutturazioni/Riqualificazioni
Nuove costruzioni
Cambio emettitori
25.000
100.000
80.000
POMPE DI CALORE BT
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Emettitori esistenti
Sostituzione caldaie
a Gasolio/GPL/BTZ
Sostituzione
caldaie a Gas
100.000
700.000
CALDAIE A CONDENSAZIONE , SISTEMI
IBRIDI, POMPA DI CALORE BT e HT
Soluzioni tecnologiche per tutte le applicazioni
Pompe di calore BT e HT, caldaie a condensazione, ACS, solare termico, emettitori
Sostituzione
caldaie a gas
Nuove
abitazioni
Sostituzioni
caldaie a gasolio
andrea massa
normativa
La crescente attenzione al rispetto per l'ambiente ed all'efficienza energetica, ha determinato
una evoluzione del mercato dal singolo prodotto verso soluzioni integrate in grado di gestire le
diverse fonti OTTIMIZZANDOLE.
QUESTO
PERCHE’
La normativa ed in particolare il D. Lgs. n. 28/2011 stabiliscono obblighi di integrazione delle fonti
rinnovabili, negli edifici di nuova costruzione ed in quelli esistenti sottoposti a ristrutturazione
rilevante, sempre più stringenti…
CIO’ DETERMINA
…l'esigenza di una forte integrazione delle tecnologie di riscaldamento tradizionali con quelle
ad energie rinnovabili…
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normativa
…“Sistemi Ibridi Integrati“…
L’insieme di componenti e soluzioni impiantistiche in cui diverse tecnologie e fonti energetiche
interagiscono, per garantire costantemente comfort ed elevati rendimenti indipendentemente
dalle condizioni ambientali esterne.
QUESTO
PERMETTE
Di combinare alle prestazioni di una pompa di calore aria acqua, i contributi ‘‘gratuiti’’ di un
impianto solare termico e l'integrazione di una caldaia a gas a condensazione.
Mediante un continuo monitoraggio dei fattori climatici ed una elaborazione da parte di un
sistema elettronico di gestione dedicato, è possibile attingere energia termica dalla fonte più
efficiente disponibile in quel momento.
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Pompa di calore
Trasferire energia
La pompa di calore non genera energia ma
trasferisce calore da una sorgente fredda ad una
calda attraverso il lavoro del compressore.
Per massimizzare le performance è
necessario pensare il sistema in modo da ottimizzare
Temperatura di MANDATA
in riscaldamento, raffrescamento e produzione ACS.
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Dimensionamento, modalita’ di funzionamento
Tbi
Curve Caratteristiche
del sistema
Impianto - PdC
v
Tbi
v
La PdC può essere Dimensionata (Norma UNITS 11300-4 punto 9.9.3):
a) Coprire il carico termico di progetto senza alcuna Integrazione (MONOVALENTE);
b) PdC copre solo parzialmente il carico termico di progetto, si avvale di una Resistenza
Elettrica o di altra generatore integrati nella PdC per la copertura totale (BIVALENTE);
c) La PdC funziona in collaborazione con un generatore di calore esterno alimentato a GPL,
GASOLIO, LEGNA (BIVALENTE);
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Tecnologia Inverter Vs ON-OFF
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La regolazione Climatica
Migliora automaticamente e dinamicamente l’efficienza del sistema
Regolazione Climatica CALDO
Regolazione Climatica FREDDO
T mandata
T mandata
45°C
18°C
35°C
7°C
T progetto
15°C
T esterna
25°C
35°C T esterna
La temperatura in uscita dell’acqua viene VARIATA automaticamente in funzione della
temperatura esterna ambiente.
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La regolazione Climatica e tecnologia Inverter
Migliora automaticamente e dinamicamente l’efficienza del sistema
TLWC 25°C
Tsetpoint
(TLWC)
Setpoint dinamico
Target TLWC
COP
38°C
TLWC 38°C
16°C
Temperatura
ambiente
0°C
25°C
Ta
0°C
5°C
16°C
Velocita’ compressore
35%
Carico termico
Regolazione Climatica e Compressore Inverter permettono con la loro
combinazione di Massimizzare l’efficenza del sistema ad ogni
temperatura esterna massimizzando il SCOP e SEER
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100%
Dimensionamento, modalita’ di funzionamento
Norma UNITS 11300-4 punto 9.9.3
a) PdC Copre il carico termico di progetto senza alcuna Integrazione
Sistema Monovalente
La pompa di calore è l’unica fonte
di produzione di calore ed è
dimensionata in modo da coprire al
100% il fabbisogno di riscaldamento
nel giorno più freddo dell'anno.
Questa soluzione è consigliata per
climi temperati e in assenza di
inverni molto rigidi.
I costi di investimento iniziali possono
essere più alti, ma rendimento della
macchina è superiore
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Pompa di Calore compatta
Integra elevati rendimenti e gestione semplificata delle fonti rinnovabili
SOLARE TERMICO
Gestione termoaccumulo
ENERGIA DA FOTOVOLTAICO
SMART GRID ready
Acqua calda sanitaria
R-410A
Riscaldamento &
Raffrescamento
FAN COIL
POMPA DI
CALORE
4kW 6 kW 8 kW 11 kW 14 kW 16 kW
Soluzione Monovalente + FONTE RINNOVABILE
Riscaldamento a bassa temperatura, Raffrescamento
produzione istantanea di acqua calda sanitaria
andrea massa
SISTEMA
RADIANTE
Sistema ideale per nuove
costruzioni e riqualificazioni con
cambio emettitori
Dimensionamento, modalita’ di funzionamento
Norma UNITS 11300-4 punto 9.9.3
c) La PdC funziona in collaborazione con un generatore di calore esterno alimentato a GPL,
GASOLIO, LEGNA (BIVALENTE);
Sistema Bivalente
Questa configurazione combina due distinte fonti
energetiche, in corrispondenza della temperatura
di BiValenza si possono avere le seguenti modalità
di funzionamento
1) FUNZIONAMENTO ALTERNATO
2) FUNZIONAMENTO PARALLELO
3) FUNZIONAMENTO PARZIALMENTE PARALLELO
Alla Tbiv la PdC nel caso 1 viene disattivata a
favore del funzionamento della fonte esterna
mentre, nel caso 2 e 3, essa lavora assieme al
generatore esterno per la copertura del carico.
In queste configurazioni la fonte esterna (caldaia)
è dimensionata per coprire, nel caso 1 e 3 tutto il
carico termico; nel coso 2 invece per coprire solo
la quota di potenza residua.
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Pompa di Calore compatta bivalente
Integra elevati rendimenti e gestione semplificata delle fonti rinnovabili
Caldaie
SOLARE TERMICO
Gestione termoaccumulo
ENERGIA DA FOTOVOLTAICO
SMART GRID ready
Acqua calda sanitaria
Termocamini
o stufe
R-410A
POMPA DI
CALORE
Riscaldamento &
Raffrescamento
4kW 6 kW 8 kW 11 kW 14 kW 16 kW
Soluzione Bivalente + FONTE RINNOVABILE
Riscaldamento a bassa temperatura, Raffrescamento
produzione istantanea di acqua calda sanitaria`
andrea massa
FAN COIL
SISTEMA
RADIANTE
Sistema ideale
per nuove costruzioni e riqualificazioni
con cambio emettitori PER CLIMI CON
MARCATO CALO DI RESA DELLA P/C
Dimensionamento, modalita’ di funzionamento
c) La PdC funziona in collaborazione con un generatore di calore esterno alimentato a GPL,
GASOLIO, LEGNA (BIVALENTE);
GPL
Tflow
Tamb
Load
%
COPheat pump
andrea massa
P/C
Caldaia a condensazione ibrida con P/C
Elevati rendimenti del sistema, mantenendo gli stessi emettitori
Unità INTERNA
Caldaia a
condensazione
Riscaldamento e ACS
Dimensioni di una
caldaia tradizionale
R-410A
Unità ESTERNA
Dimensioni di una
motocondensante
tradizionale
andrea massa
Sistema ideale
per mantenere gli emettitori
e migliorare l’efficienza di una
caldaia a condesazione
Caldaia a condensazione ibrida con P/C
Bilancio energetico semplificato SIMULAZIONE PER CLIMI RIGIDI
Energia termica [kWh / °C^]
Abitazione da 18.000 kWh - zona climatica E
45°C
Modalità Hybrid:
10 % di risparmio
energetico rispetto
alla sola caldaia.
25%
T_mandata [°C]
65°C
CLIMI MITI
Copertura P/C
80/90%
50%
38°C
25%
-5°C
5°C
Caldaia a condensazione
Alta capacità richiesta
e T.mandata alta
η EP
(ref: condensing boiler)
90%
andrea massa
120%
15°C
T_ambiente
Pompa di calore:
50 % della stagione invernale risparmio
e rispetto l’ambiente
HYBRID
CO2 e emission
4.5 ton
3 ton
Soluzioni tecnologiche per tutte le applicazioni
Pompe di calore BT e HT, caldaie a condensazione, ACS, solare termico, emettitori
TERMOACCUMULO
Sostituzione
caldaie a gas
Nuove
abitazioni
Sostituzioni
caldaie a gasolio
andrea massa
ACCUMULARE E CEDERE ENERGIA TERMICA
Da accumulo sanitario a accumulatore termico e scalda acqua a flusso continuo
Accumuli sanitari
andrea massa
Accumuli di energia
ACCUMULARE E CEDERE ENERGIA TERMICA
Da accumulo sanitario a accumulatore termico a vaso aperto e scalda acqua a flusso continuo
l’accumulo viene scaldato
mantenendo la Taccumulo e Tmandata
estremamente prossime grazie
alla grande capacità di scambio 1,4
kW/°K
(4,2 kW con una differenza di soli 3°C)
alla grande stratificazione
alla distribuzione dello scambiatore
di carico
Accumuli sanitari
La PDC finché scambia tutta la sua
potenza non aumenta la Tmandata.
E conseguentemente mantiene il COP
di produzione più alto.
• Isolamento ad alta densita’
perdite di calore inferiori a 1,5 kwh/g
•
No cicli disinfezione
Accumuli di energia
andrea massa
GESTIONE DELL’ENERGIA TERMICA
Accumulare energia
Solare Svuotamento
Pompe
di calore
ON
OFF
Caldaie
Solare in pressione
Termocamini
o stufe
andrea massa
GESTIONE DELL’ENERGIA TERMICA
Cedere energia
Quando l’accumulo viene
surriscaldato da solare* parte della
portata viene convogliata al
serpentino di carico dell’accumulo
per integrare il riscaldamento.
Tacc > (Tset accACS) +10%
*solare o altra fonte
andrea massa
RhOME for denCity”, il progetto italiano in gara
a Solar Decathlon Europe 2014
Olimpiade mondiale delle case più sostenibili
http://www.rhomefordencity.it/
“Daikin Italy vuole contribuire attivamente alla realizzazione di idee e iniziative per un’edilizia
più sostenibile sul nostro territorio. Crediamo che le soluzioni tecnologiche applicate e le
competenze dimostrate da Daikin nella realizzazione e monitoraggio di edifici nZEB (nearly Zero
Energy Buildings) costituiscano un importante patrimonio da condividere con i futuri
professionisti della bioedilizia”
andrea massa
RhOME for denCity”, il progetto italiano in gara
a Solar Decathlon Europe 2014
Parco Solar Decathlon
Classe Energetica A+
Epi: 8,55 kwh/m2 anno
Epacs: 9 kwh/m2 anno
Epgl(=Epi+Epacs): 17,55 kwh/m2 anno
RhOME for denCity
Epi: 6 kwh/m2 anno
Epacs: 5 kwh/m2 anno
Epgl(=Epi+Epacs): 11 kwh/m2 anno
Ripartizioni consumi RhOME
Fabbisogno energetico per riscaldamento: 378,8 kWh
Fabbisogno energetico per raffrescamento: 747,6 kWh
Fabbisogno energetico per produzione di acqua calda sanitaria: 311,5 kWh
Epill (illuminazione ed elettrodomestici): 2500 kWh
Fabbisogno energetico complessivo: 3933 kWh | 63 kWh/m2 anno
Produzione Fotovoltaica: 6000 kWh
andrea massa
Nuovo Impianto Appartamento Cagliari
Impianto realizzato
Luogo:
Sup. Appartamento:
Famiglia:
Applicazione:
Impianti:
CAGLIARI
120 mq
5 persone
RISCALDAMENTO RAFFRESCAMENTO AMBIENTI e ACS
PAVIMENTO RADIANTE CALDO FREDDO, SISTEMA DI
VENTIALAZIONE MECCANICA, DEUMIDIFICAZIONE,
CONTROLLO CLIMATICO
TEMPERATURA RICHIESTA
IN AMBIENTE H 24:
22/23 GRADI
CONSUMI RILEVATI
RISCALDAMENTO:
258,00 euro
CONSUMI PER SOLA ACS
CON RICIRCOLO:
366,00 euro
PERIODO:
NOVEMBRE - APRILE
POTENZA DEL GENERATORE:
8 Kw termici
andrea massa
Nuovo Impianto Appartamento Cagliari
GENERATORE P/C BT Accumulo 300 litri
andrea massa
Nuovo Impianto Appartamento Cagliari
VENTILAZIONE MECCANICA RECUPERO DI CALORE / FAN COIL DEUMIDIFICAZIONE
andrea massa
Nuovo Impianto Appartamento Cagliari
SISTEMA RADIANTE
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Sostituzione generatore Condominio Villacidro
Impianto realizzato
Luogo:
Numero Appartamenti:
Superficie ad appartamento:
Applicazione:
Generatore:
Consumo storico annuo:
Costo combustibile 2011/2012:
Manutenzione annuale:
Accensione impianto:
INTERVENTO:
Nuovo generatore centraliz.:
Accensione impianto:
Fonti rinnovabili:
Villacidro
8
141 mq
IMPIANTO TRADIZIONALE, DUE COLONNE, RADIATORI
caldaia Gasolio 117 kw
7.500 litri
12.000 euro
1.500 euro (visite conduttore, manutenzioni, ispezioni)
8 ore – NOVEMBRE - MARZO
POMPA DI CALORE HT 40 Kw termici RESISTENZA ELETTRICA 12 Kw
(mai entrata in funzione)
H 24 – NOVEMBRE MARZO
Fotovoltaico 15 Kwp – Solare termico 15,6 mq
FORNITURA ELETTRICA 2012/2013:
6500,00 euro
RICAVO GSE FOTOVOLTAICO:
3300,00 euro
AMMORTAMENTO Con GSE e 55 %:
5 anni (senza GSE 7 anni)
andrea massa
Sostituzione generatore Condominio Villacidro
Tecnologia pompa di calore HT
SISTEMA IN CASCATA
1
P
2
3
Sino a
Sino a
-20°C
80°C
esterno
interno
25°C
h1
h2
Concepito per un sistema idronico
Pressione intermedia ottimizzata per ogni
temperatura di mandata necessaria;
Scambio termico R134a/R410A ottimizzato
Condensazione R410A flottante
Minor consumo di energia (h1+h2)
andrea massa
h
R410A
R134a
IMPIANTO
Sostituzione generatore Condominio Villacidro
SCHEMA CENTRALE
andrea massa
Sostituzione generatore
Tecnologia pompa di calore HT + CALDAIA BACKUP
POTENZA INSTALLATA
COPERTURA FABBISOGNO
Costi d’investimento e Payback ridotti
Alta efficienza in modo da rivalutare i costi di
esercizio e la classificazione dello stabile
limitare la taglia della centrale termica e
ovviare alle problematiche impiantistiche ad
essa correlate (prevenzioni incendi, VVF…;
andrea massa
GRAZIE
andrea massa
