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WineCenter Caldaro
una nuova soluzione energetica
KLIMAHOUSE 07
Dott. Ing. Georg Felderer
Via Negrelli Straße 13
39100 Bolzano / Bozen
Tel.: 0471 054040
[email protected]
Il WineCenter a Caldaro
Il WineCenter a Caldaro è il nuovo punto vendita della cantina di Caldaro
strategicamente posizionato vicino alla Strada che porta al centro di Caldaro e al
Lago di Caldaro
Utilizzo della struttura:
„ edificio
commerciale
di vendita vini aperto
tutto l’anno
volume climatizzato:
„ 2.950 m3
Obbiettivi della committenza
Oltre alle aspettative architettoniche e funzionali, gli obiettivi della
committenza nell‘ambito energetico erano:
„
Creare un ambiente confortevole tutto l‘anno per favorire il piacere
di degustare dei buoni vini e per poter sfruttare la struttura anche
per manifestazioni sempre per meglio promuovere i vini
…
…
„
Riscaldamento e raffrescamento dell‘edificio
Ventilazione meccanica dell‘edificio
Trovare un concetto energetico al risparmio anche per contribuire
alla tutela del clima
…
…
Sfruttamento di sistemi di approvvigionamento energetico possibilmente
rinnovabili o di utilizzo razionale dell‘energia
Ventilazione meccanica con elevato recupero termico
Il concetto proposto e realizzato
„
La necessità del raffrescamento estivo ha portata alla scelta di un
sistema razionale per il riscaldamento e raffrescamento e di
conseguenza ad un sistema a pompa di calore con scambio
geotermico a bassa temperatura.
…
…
…
…
…
…
Pompa di calore con scambio geotermico reversibile per la copertura
del carico di base del riscaldamento invernale
Integrazione della punta invernale di riscaldamento e produzione di
acqua calda sanitaria mediante una caldaia a gas naturale a
condensazione
Raffrescamento estivo mediante pompa di calore con scambio
geotermico che può funzionare anche in free cooling
Scambio termico con il terreno mediante sonde geotermiche
Scambio termico con gli ambienti climatizzati mediante panelli radianti
a pavimento con l’integrazione delle punte mediante ventilazione e
ventilconvettori
Ventilazione meccanica per il ricambio igienico dell’aria e per la
deumidificazione estiva
La pompa di calore
La pompa di calore è una macchina
che con energia meccanica riesce a
trasferire calore da una temperatura
bassa ad una temperatura più
elevata
„
„
Evaporatore: fa evaporare totalmente il
fluido ed assorbe calore a bassa
temperatura
Compressore: comprime il gas,
riscaldandolo e portandolo dal livello
basso di pressione al livello alto
cessione di calore
condensatore
compressore
valvola di laminazione
„
Condensatore: condensa il gas ad alta
temperatura e cede calore
„
Valvola di espansione: espande il
liquido, lo fa parzialmente evaporare e
lo porta dal livello „alto“ di pressione al
livello „basso“
Condizioni necessarie per un efficiente
funzionamento della pompa di calore
è un basso salto termico fra energia
assorbita ed energia ceduta.
energia
meccanica
(elettrica)
evaporatore
assorbimento di calore
Possibilità di sfruttamento del calore del
terreno e della cessione di calore al
terreno:
„
Acqua di falda
molto spesso problemi di autorizzazione, costi degli impianti relativamente limitati,
spesso problemi di insabbiamento
„
Calore del terreno tramite strutture in cemento a contatto
col terreno
sistema chiuso, non ci sono problemi amministrativi per autorizzazioni, utilizzo di
componenti della struttura con funzioni statiche, pochi costi aggiuntivi
„
Calore del terreno tramite sonde o collettori orizzontali
sistema chiuso, pochi problemi a livello amministrativo
realizzazione delle sonde con lavoro aggiuntivo costoso
Sonde geotermiche verticali
Perforazioni verticali nelle quali
si annegano tubazioni in
materiale plastico (PE).
Profondità tra ca. 30 m e ca.
200 metri.
Vantaggi: necessitano di poco
spazio in superficie; le
oscillazioni stagionali di
temperatura in prossimità della
superficie del terreno hanno un
influenza minima
Scambio di calore con gli ambienti da
climatizzare
„
Il sistema pompa di calore funziona bene ad elevate
efficienze con sistemi radianti:
…
…
…
…
„
riscaldamento e raffrescamento a pavimento
riscaldamento e raffrescamento a parete
riscaldamento e raffrescamento mediante controsoffitti radianti
riscaldamento e raffrescamento mediante attivazione termica delle
masse
Il sistema geotermia con pompa di calore non è adatto a
sistemi di riscaldamento ad elevata temperatura (radiatori)
Vantaggi del calore del terreno
„
Il sottosuolo mantiene una
temperatura costante in
inverno ed estate
„
Pompe di calore che sfruttano
l’aria esterna hanno un
coefficiente di effetto utile
relativamente basso quando
vengono maggiormente
richieste
„
Le pompe di calore che
sfruttano il calore del terreno
hanno un coefficiente di
effetto utile decisamente
migliore
Comportamento dell‘impianto nell‘arco
dell‘anno
L‘applicazione della geotermia al
WineCenter
I dati di progetto
„
„
Edificio commerciale di vendita vini della Cantina di Caldaro con un volume climatizzato pari a 2.950 m3
Sfruttamento del calore del terreno attraverso sonde geotermiche
…
…
„
„
„
„
„
in raffrescamento: 51 kW
in riscaldamento: 80 kW
Potenza della pompa di calore:
…
…
„
16, fra 80 e 100 m di profondità
1.400 m
Riscaldamento e raffrescamento ambientale di base attraverso panelli radianti a pavimento
Copertura delle punte di riscaldamento e raffrescamento mediante ventilazione controllata
Copertura della deumidificazione di punta mediante 2 ventilconvettori
Ventilazione con un ricambio d‘aria pari a ca. 2 volumi ora ed una portata volumetrica di 5.000 m3/h con
recuperatore termico di efficienza superiore al 90% e con recupero dell‘umidità che raggiunge il 67%
Fabbisogno termico:
…
…
„
numero di sonde:
lunghezza complessiva delle sonde:
in raffrescamento:
2 pompe potenza totale: 48 kW
in riscaldamento:
2 pompe potenza totale: 60 kW
Tempo di realizzazione:
…
…
Inizio lavori: 3 Novembre 2005
inaugurazione: 14 Aprile 2006
Inizio lavori: perforazione delle sonde
geotermiche
Foto del 16.11.2005 e del 06.12.2005
Preparazione del getto del tetto e
installazioni nella centrale
07.02.2006
21.02.2006
Getto del tetto e avanzamento
dell‘installazione in centrale
21.02.2006
Posa della ventilazione e delle tubazioni nel sottofondo e dopo il
getto di un alleggerito posa dei panelli radianti a pavimento
11.03.2006
16.03.2006
Isolamento termico
…
…
…
parete esterna: parete in calcestruzzo da 30 cm, isolata con lana di roccia da 12 cm; U = 0,31 W/m2K
tetto: solaio in calcestruzzo da 40 cm, isolato con vetro cellulare da 18 cm; U = 0,23 W/m2K
facciate vetrate: Ug = 1,1 W/m2K, Uw = < 1,3 W/m2K, fattore solare g < 0,33
La centrale di riscaldamento
raffrescamento e di ventilazione finita
Le due pompe di calore
La caldaia a condensazione
con bollitore per l‘acqua calda
La macchina di ventilazione ad
elevatissima efficienza
Il sistema di accumulo inerziale
con sistema di valvole
Il risparmio energetico
ed il calcolo economico
„
Fabbisogno energetico calcolato:
…
…
per riscaldamento:
per raffrescamento:
80.000 kWh/a
40.000 kWh/a
COPERTURA DEL FABBISOGNO CON UN IMPIANTO TRADIZIONALE
CALDAIA A CONDENSAZIONE E GRUPPO FRIGORIFERO ARIA ACQUA:
„
Copertura con impianto tradizionale a gas naturale di efficienza media pari
al 90% e gruppo frigorifero aria acqua con COP medio pari a 2,8:
…
…
„
Fabbisogno di gas naturale:
Energia elettrica per raffrescamento:
9.200 Nm3/a
14.600 kWhel/a
Costi di esercizio per combustibile ed energia elettrica per il funzionamento
di un impianto tradizionale:
…
…
…
Costo per il gas naturale:
Costo per l‘energia elettrica:
Costo complessivo:
6.400,00 €/a
1.750,00 €/a
8.150,00 €/a
COPERTURA DEL FABBISOGNO CON IMPIANTO RELIZZATO A POMPA DI
CALORE GEOTERMICA REVERSIBILE CON CALDAIA A GAS A
CONDENSAZIONE PER LA COPERTURA DELLE PUNTE INVERNALI:
„
Copertura del 85% del fabbisogno per riscaldamento con impianto a pompa
di calore geotermica con COP pari a 3,8 e copertura dei restanti 15% con
caldaia di punta a gas naturale di efficienza media pari al 90%:
…
…
„
1.375 Nm3/a
17.900 kWhel/a
Copertura del fabbisogno per raffrescamento con impianto a pompa di
calore geotermica con COP pari a 4,2:
…
„
Fabbisogno di gas naturale:
Energia elettrica per riscaldamento:
Energia elettrica per raffrescamento:
9.700 kWhel/a
Costi di esercizio per combustibile ed energia elettrica per il funzionamento
di un impianto a pompa di calore geotermica con caldaia di punta a gas
naturale a condensazione:
…
…
…
…
…
Costo per il gas naturale:
Costo energia elettrica per riscaldamento:
Costo energia elettrica per raffrescamento:
Costo aggiuntivo per manutenzione
Costo complessivo:
960,00 €/a
2.150,00 €/a
1.150,00 €/a
350,00 €/a
4.610,00 €/a
LA STIMA DEI MAGGIORI ONERI ED IL RISPARMIO ECONOMICO:
„
Il risparmio economico del costo d‘esercizio annuali:
…
…
„
3.540,00 €/a
43 %
Costi aggiuntivi per l‘impianto a pompa di calore reversibile con scambio
geotermico rispetto all‘impianto tradizionale
…
„
In termini assoluti:
In percentuale:
con incentivi Provinciali a Bolzano pari al 30% sull’investimento
pompa di calore con sonde geotermiche:
33.600,00 €
Tempo di ritorno economico:
…
tenendo conto degli incentivi:
9,5 anni
IL CONFRONTO DELLE EMISSIONI DI CO2 PER DEFINIRE L’EFFICIENZA
ENERGETICA DEL SISTEMA
„
Impianto tradizionale con caldaia a condensazione e gruppo frigorifero aria
acqua:
…
…
…
„
22.200 kgCO2/a
9.400 kgCO2/a
31.600 kgCO2/a
Impianto a pompa di calore geotermica con caldaia di punta a gas naturale
a condensazione:
…
…
…
…
„
Emissioni di CO2 per il gas naturale:
Emissioni di CO2 per l‘energia elettrica per raffrescamento:
Somma delle emissioni:
Emissioni di CO2 per il gas naturale :
Emissioni di CO2 per l‘energia elettrica per riscaldamento:
Emissioni di CO2 per l‘energia elettrica per raffrescamento:
Somma delle emissioni:
Riduzione delle emissioni di CO2:
…
…
In termini assoluti:
In percentuale:
3.400 kgCO2/a
11.600 kgCO2/a
6.300 kgCO2/a
21.300 kgCO2/a
10.300 kgCO2/a
33 %
Conclusioni
„
In termini economici
l‘applicazione della geotermia
porta a dei risparmi in
percentuale elevatissimi,
in termini assoluti sono limitati in
quanto l‘applicazione in edifici a
basso consumo energetico ha
già di partenza un potenziale di
risparmio abbastanza contenuto.
„
Gli impianti a pompa di calore
geotermica sono energeticamente ed economicamente
vantaggiosi, se sono usata
anche per il raffrescamento.
„
Il risparmio energetico in termini di energia primaria e di
conseguenza la riduzione delle emissioni di CO2 sono pari al 33%
e quindi molto elevati.
„
L’impianto a pompa di calore porta a possibili applicazioni di
copertura completa del fabbisogno energetico per riscaldamento e
raffrescamento con energia rinnovabile, abbinando l’impianto ad
un impianto fotovoltaico.
„
Committente:
Kellerei Kaltern - Caldaro
Via Cantine, 12
39052 Caldaro
„
Architettura:
Dott. Arch. Peter Zoderer
Feld72
Schottenfeldgasse 72
a 1070 Vienna
„
Concetto energetico:
Dott. Ing. Georg Felderer
INGENIEURE Felderer & Klammsteiner
Via Negrelli 13
39100 Bolzano
„
Fotografie architettoniche: Hertha Hurnaus, Vienna