Climatizzazione

IMPIANTI
Stefano Rugginenti
Climatizzazione
Per impianti di condizionamento o
climatizzazione si intendono quei
sistemi adatti al controllo
contemporaneo della temperatura
e dell’umidità negli ambienti,
mentre impropriamente, molto
spesso vengono così intesi gli
impianti per il benessere estivo
anche se solo termico
(raffrescamento).
Climatizzazione
1.
Problema del dimensionamento energetico dell’impianto:
Dimensionamento in energia
Dimensionamento in potenza
2.
Individuazione dei carichi termici estivi:
Trasmissione dall’involucro
Ventilazione
Carichi solari sulle superfici trasparenti
Carichi solari sulle superfici opache
Apporti interni
3.
Individuazione di una filosofia progettuale
Quanto mi serve
Quanto ne ho disponibile
Climatizzazione
ENERGIA:
HO SUFFICIENTE ENERGIA RISPETTO A QUANTO NECESSITA’
ALL’EDIFICIO DURANTE IL PERIODO (E QUALE PERIODO MI
INTERESSA)
POTENZA:
QUALE E’ LA CONDIZIONE NELLE SITUAZIONI DI PICCO?
DEVO PENSARE AD UN PICCO ISTANTANEO O GIORNALIERO O
SETTIMANALE?
Importanza del dimensionamento quando ho a che fare con le
rinnovabili e differenza delle convenzionali
Climatizzazione
Climatizzazione
BILANCIO ENERGETICO ALL’EDIFICIO:
Qt + Qv + Qst + Qso + Qi = ENERGIA O POTENZA DA DISSIPARE
TRATTIAMO OGNI SINGOLO COMPONENTE E
VEDIAMO DA COSA DIPENDE
Climatizzazione
Qt = k × S × Δϑ × τ
(Wh, J) Energia
qt = k × S × Δϑ
(W) Potenza
Dove:
K
= Condutanza (trasmittanza) della parete
Teta
= Temperatura
S
= superficie disperdente
Tao
= Tempo
(W/m2K)
Qt può essere positivo o negativo
Qt dipende (indirettamente) dall’irraggiamento
Climatizzazione
TRASFORMAZIONE ISOBARA
Qv = Γ × C p × Δϑ
(Wh, J) Energia
Dove:
Gamma = Portata dell’aria da scaldare
(m3/h)
Teta
= Temperatura
(K)
Cp
= calore specifico del gas a pressione costante
(KJ/KgK)
Γ =V ×n
Qv può essere positivo o negativo
Qv dipende (indirettamente) dall’irraggiamento
Climatizzazione
Qst = Hs × A × F × g × 0,85
(Wh, J) Energia
Qst = calore dovuto alla radiazione solare su superfici
trasparenti, espresso in kWh;
Hs = irradiazione globale giornaliera media mensile incidente
sulla superficie trasparente, espressa in kWh/m2.
A = superficie del serramento vetrato, (assunta pari a quella
dell’apertura realizzata sulla parete), espressa in m2;
F = coefficiente di riduzione dovuto al telaio ed
all’ombreggiatura, numero puro;
g = trasmittanza dell’energia solare totale della superficie
trasparente del serramento, numero puro;
0,85 = fattore di correzione per inclinazione dei raggi solari
rispetto alla superficie verticale interessata;
Climatizzazione
U
Qso = Hs × A × F × α × × 0,85
h
(Wh, J) Energia
Qso = calore dovuto alla radiazione solare su superfici opache,
espresso in kWh;
Hs = irradiazione globale giornaliera media mensile incidente sulla
superficie trasparente, espressa in kWh/m2.
A = superficie opaca, espressa in m2;
F = coefficiente di riduzione dovuto all’ombreggiatura, numero puro;
alfa = trasmittanza dell’energia solare totale della superficie
trasparente del serramento, numero puro;
U = trasmittanza termica della parete opaca, assolata, espressa in
W/m2k;
he è il coefficiente di scambio termico superficiale esterno, pari a 25
W/m2K;
0,85 = fattore di correzione per inclinazione dei raggi solari rispetto
ll
fi i
ti l i t
t
Climatizzazione
Qst può essere solo positivo
Qso può essere solo positivo
Qst può essere influenzato da fattori di
ombreggiatura diversi da costante
Qso può essere debolmente influenzato da
fattori di ombreggiatura diversi da costante
Qst e Qso dipendono (direttamente)
dall’irraggiamento
Climatizzazione
Qi = Qp + Qe + Ql
Qp = gli apporti dovuti al metabolismo degli
occupanti;
Qe = il calore sprigionato dalle apparecchiature
elettriche
Ql= il calore sprigionato dagli apparecchi di
illuminazione
Qi può essere solo positivo
Qi NON dipende dall’irraggiamento
Climatizzazione
Solo una componente è indipendente dall’irraggiamento e quindi non
è in fase con la disponibilità di energia del nostro impainto alimentato
ad energia solare;
Le altre componenti sono in fase con la disponibilità di energia;
Il peso relativo della componente indipendente cambia nel tempo ed
è importante osservarne la quantità;
Posso operare sulla potenza, cercando di avere una domanda di
potenza più costante e senza picchi;
POSSO CAMBIARE FILOSOFIA PROGETTUALE
Climatizzazione
Filosofia “Take, what you get”.
Si climatizza solo nella misura consentita dagli effettivi apporti solari.
Quando il sole c’è, c’è energia e quindi si può anche raffreddare con il
sole. Il principio funziona al meglio quando il surriscaldamento è
principalmente causato dagli apporti solari, cioè quando il bisogno di
raffreddare e gli apporti solari si manifestano contemporaneamente,
come avviene in edifici interamente vetrati.
Filosofia “conta solo la richiesta dell’utente finale”
Si integra con solare o con fonte fossile.
Il principio è da valutare quando il surriscaldamento è principalmente
causato dagli apporti interni e non dai solari, cioè quando il bisogno di
raffreddare e gli apporti solari non si manifestano
contemporaneamente, come avviene in edifici con elevati carichi
interni da persone o da apparecchi elettrici.
Climatizzazione
Il surriscaldamento estivo si verifica in gran parte degli ambienti abitati
degli edifici costruiti dal secondo dopoguerra. Il surriscaldamento
provoca la percezione di malessere dovuto alla
temperatura elevata maggiore di 28°C e la necessità di ricorrere al
condizionamento dell’aria. Generalmente, all’elevata temperatura
dell’aria calore sensibile si accompagna un’elevata umidità relativa
calore latente dell’aria che aumenta la percezione del calore.
Il calore sensibile è la somma degli apporti di calore che hanno come
effetto l’aumento della temperatura del sistema
Il calore latente, è la somma degli apporti che concorrono ad
aumentare il contenuto di vapore presente nell’aria, quindi dell’umidità,
senza per questo aumentare la temperatura
Climatizzazione
Descrizione delle possibili soluzioni di contenimento:
strutture trasparenti
- elevato irraggiamento solare incidente sulle vetrate:
per contrastare l’energia solare entrante è opportuno
predisporre degli efficaci schermi esterni alle finestre che
riflettano il più possibile l’energia incidente e che tengano
tale energia al
di fuori degli ambienti; tendaggi interni o nel vetrocamera
dei vetri sono poco efficaci perché l’energia è oramai
all’interno dell’ambiente. Nei casi di vetrate ampie
difficilmente schermabili è possibile operare con vetri
riflettenti o selettivi; tali soluzioni comportano
generalmente la perdita della completa trasparenza del
Climatizzazione
strutture opache
- temperatura superficiale della copertura troppo elevata: è
opportuno intervenire isolando la copertura per diminuire l’energia
entrante; bisogna impiegare materiali che abbiano buone capacità
isolanti, ma anche buone capacità inerziali, ovvero che siano anche in
grado di accumulare l’energia che transita verso l’interno. Altre
soluzioni sono la realizzazione della ventilazione della copertura e
l’impiego di materiali di rivestimento esterni che abbiano coefficienti di
assorbimento solare molto bassi.
- temperatura superficiale delle pareti troppo elevata: le operazioni
che si possonocompiere sulle pareti sono del tutto simili a quelle delle
coperture.
Quindi, i coefficienti da governare sono lo sfasamento e
l’attenuazione delle pareti.
Climatizzazione
risposta inerziale dell’edificio
Climatizzazione
ventilazione
Scopo della gestione della ventilazione è la riduzione dei carichi interni.
La ventilazione naturale, va favorita con la realizzazione di riscontro
d’aria, oppure controllata con aspirazione ed immissione.
La ventilazione naturale efficace quanto maggiori sono le differenze di
temperatura tra un affaccio e l’altro.
Per flussi verticali è necessario invece sfruttare l’effetto camino.
ventilazione notturna
Un’adeguata progettazione della ventilazione notturna permette di
sfruttare l’aria esterna notturna con temperatura “bassa” per ridurre la
temperatura dell’aria interna e le temperature superficiali interne delle
strutture opache. E’ opportuno che oltre alla ventilazione, naturale o
meccanica, vengano progettati anche i componenti dell’involucro di
modo che i picchi oscillatori della temperatura superficiale si
sviluppino nel periodo dedicato alla ventilazione notturna
Climatizzazione
L’utilizzo dell’energia solare per il raffrescamento degli edifici risulta
essere un’ipotesi interessante perché il periodo che fa registrare la
maggiore richiesta di condizionamento è quando la radiazione solare
è al massimo e le giornate sono più lunghe.
Schema impianto a tutt’aria senza ricircolo
Schema impianto a tutt’aria con ricircolo
Trasformazioni di base (1)
Q=Ga (h2-h1)
Trasformazioni di base (3)
Gv=Ga (x2-x1)
Trasformazioni di base (4)
Trasformazioni di base (5)
Macchine ad assorbimento
In una macchina frigorifera ad assorbimento il
fluido frigorigeno è costituito da una miscela di due
fluidi che devono formare una miscela omogenea in
fase liquida. Il componente a più bassa tensione di
vapore prende il nome di solvente, l’altro soluto.
Nelle macchine ad assorbimento vengono
solitamente impiegate queste coppie di fluidi:
1) bromuro di litio – acqua;
2) acqua – ammoniaca.
Trasformazioni di base (6)
Trasformazioni di base (7)
Trasformazioni di base (8)
Trasformazioni di base (9)
Macchine ad assorbimento
a
Macchine ad assorbimento
Macchina ad assorbimento
Pannello solare
Applicazione Filosofia
“Take, what you get”.
Circolazione naturale
Macchine ad assorbimento
Macchina ad assorbimento
Vaso esp
pompa
Pannello solare
Applicazione Filosofia
“Take, what you get”.
Circolazione naturale
Macchine ad assorbimento
Macchine ad assorbimento
Dissecant cooling
Schema dell’impianto di climatizzazione solare
installato nella Camera di Commercio di Freiburg
i.B. (Germania)
Dissecant cooling assistito
Schema di un impianto di climatizzazione solare con
refrigeratore alimentato da una macchina frigorifera
Prospettive
Possibili tecnologie di trasformazione della radiazione
solare in freddo o utilizzabili per il condizionamento dell’aria
Contrattualistica
energia
manutenzione ordinaria
Esercizio
Varie
energia
gestione e manutenzione
Tipici costi di un impianto di condizionamento
“gestito”
Contrattualistica
Energia
Manutenzione ordinaria
Manutenzione Straordinaria
Esercizio
Varie
Inteventi Riqualif. Energetica
energia
gestione e manutenzione
Interventi Riqualif. Energetica
Tipici costi di un impianto di condizionamento
“gestito” con interventi di riqualificazione e
risparmio energetico
Contrattualistica
Manutenzione ordinaria
Manutenzione Straordinaria
Esercizio
Varie
Inteventi Riqualif. Energetica
gestione e manutenzione
Interventi Riqualif. Energetica
Tipici costi di un impianto di condizionamento
“gestito” con interventi di riqualificazione sulle
rinnovabili
Gli oneri variano nel tempo?
•Condizioni climatiche (+ o -)
•Aggiornamento prezzi (+ o -)
•Numero/Volume edifici (+ o -)
Energia
• Uso Ore/Destinazione (+ o -)
Interventi di riqualificazione ( - )
•Aggiornamento prezzi (+ o -)
• Attività (+ o -)
Man Eserc
•Norme (+ o -)
Interventi di riqualificazione ( - )
Riqualificazione
Interventi di riqualificazione ( + )
Delta E 1+ Delta M 1 = Delta E 2 + Delta M2 + Delta I
Dove :
Delta E 1 = differenza (risparmio) di Energia per riqualificazione
Delta E 2 = differenza di Energia diversa da riqualificazione
Delta M1 = differenza (risparmio) di Manut. per riqualificazione
Delta M2 = differenza di Manut. diversa da riqualificazione
Delta I
= differenza (aumento) per interventi riqualificazione
Delta E 1+ Delta M 1 - Delta I < 0
(Euro)
Delta E 1+ Delta M 1 - Delta I = 0
(Euro)
Delta E 1+ Delta M 1 - Delta I > 0
(Euro)
Tempo = Durata contrattuale
(Euro)
Tariffa fissa
Tariffa fissa a diminuzione programmata
TARIFFA
Tariffa variabile con energia
Tariffa variabile con risparmio
dichiarato
Tariffa con tetto di consumo e risparmio condiviso
Analisi situazione attuale
• Tipologia contrattuale in corso
• Tipologia tariffaria ed entità
• Quali informazioni sono in mio possesso o posso recuperare
• Dati climatici reali
• Dati impiantistici (n., P., t, T, eta)
•Dati costruttivi ( V., S., nz., Ki, ap)
•uso degli edifici (h, tipo)
Redazione prima relazione progettuale
Diagnosi energetica
• Necessaria “solo” se intervengo
• Utilizzo dati già acquisiti precedentemente e integro
• Devo misurare l’efficacia degli interventi di riqualificazione
Obbligatoria nei servizi energia, un
obbligo può divenire una risorsa
Redazione seconda relazione progettuale
Proposta contrattuale livello preliminare
• Definisco con uffici competenti i punti cardine del contratto
• Tipologia contrattuale
• Durata presunta
• Tipologia tariffaria
• Suddivisione degli oneri
• Elementi di variabilità della tariffa
•Scelte tecniche prioritarie
Proposta contrattuale livello definitivo
• Definisco con uffici competenti i particolari del contratto
Bozza contratto
Parte economica
Capitolato speciale
Bando di gara
Con chi paga
Con chi ha
competenze
tecniche.
Modalità di gara
Il Confronto va fatto articolo per articolo
Con chi ha
esperienza di
contratti
Proposta contrattuale livello esecutivo
• Completa rilettura del contratto in ogni sua parte
• Simulazione di gara
• Strumenti di gara
APPROVAZIONE DEL CONTRATTO ED
AVVIO DELLA GARA
Qualche indicazione
• Attenzione alle risorse disponibili, soprattutto per la gestione
del contratto
• Da come si compone la mia torta contrattuale ho già
alcune importanti indicazioni su quale contratto fare
• Dopo questo contratto ce ne sarà un altro
• Un buon contratto per A può essere pessimo per B
buon lavoro