IL MASSIMO COMFORT
CLIMATIZZAZIONE INTELLIGENTE
15/05/2006
Energy+Design
1
Gruppo IMMOSOLAR
Inizio delle attività nel 1993
9 Specialità: Gestione energetica
(combinazione della tecnologia solare termica con pompe di calore)
9 Sede centrale in Germania
9 Attività di vendita in 7 nazioni (75 specialisti in vendita e tecnologia)
9 Nome della ditta scelto dal suo fondatore: Immo Ströher
9 SOLON AG (leader mondiale in Fotovoltaica) è parte del gruppo
9 Offerta comprensiva di ogni servizio: Simulazione, pianificazione,
design, supporto tecnico, gestione del progetto, messa in
funzionamento dell‘impianto
9 Leadership tecnologica
9 Cooperazioni con istituti e università leader in R&S
9 Molti investimenti su svariate tecnologie
9 Visione : diventare il gruppo leader in gestione energetica in Europa
nel 2010
9
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Energy+Design
2
Struttura della ditta
Gestione tecnica e vendita
Germania
Marocco
Portogallo
Spagna
Italia
Austria
Sviluppo, pianificazione
& applicazioni tecnologiche
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Progetti ed
investimenti
Marketing & vendite
Energy+Design
Partners industriali,
Istituti di ricerca
& Università
3
Ditte del gruppo IMMOSOLAR
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Energy+Design
4
Ditte del gruppo IMMOSOLAR
9 Ottima combinazione di varie tecnologie (collettori solari, pompe di
calore, accumuli di calore, riscaldamento per pannelli radianti) per
applicazioni di energia solare, geotermia, climatizzazione
9 Gestione energetica intelligente e sofisticata
9 Accumulo di energia incrementale in vari livelli
9 Maggiore efficienza delle pompe di calore grazie all‘accoppiamento coi
collettori solari
9 Aumento delle superfici di dissipazione usando pareti radianti
9 Accumulo addizionale di energia calda/fredda grazie agli elementi
termoattivi (TABS)
Dimunizione dei costi energetici
Maggior sicurezza nel somministro
energetico
Maggiore indipendenza dagli aumenti dei
prezzi dell‘energia
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Energy+Design
5
MS2
introduzione
Consumi di energia in Italia per
fonte, anno 2005
Dipendenza energetica dell’Italia
rispetto ad alcuni Paesi e alla
media UE
3.6 tep pro capite (1 tep = 11634 kWh)
15/05/2006
Energy+Design
6
Diapositiva 6
MS2
prima di iniziare a parlare della gestione energetica secondo il nostro punto di vista, vorrei mostrare un paio di diapositive per delineare la
situazione energetica italiana, anche se probabilmente molti di voi la conosceranno giá. Questa "torta" mostra i consumi energetici in Italia per
fonte. Come si apprezza, i combustibili fossili sono la maggior fonte di energia. Nelle rinnovabili si include l'idroelettrica, per cui l'apporto di fonti
come eolica e fotovoltaica sono una minima parte. L'elettricità che compriamo viene principalmente dalla Francia, per cui possiamo dire che é
principalmente nucleare.
La nostra dipendenza dall'estero é altissima, 80%, superiore alla media europea. Interessante il caso della Danimarca, dove l'energia eolica ha
una penetrazione elevata, un 30% del consumo elettrico, giacimenti nel Mare del Nord e riescono ad essere addirittura esportatori di energia.
Nel 1995 la dipendenza dell'UE dall'estero era del 44%.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS3
introduzione
Andamento 1990-2004 delle
emissioni di gas serra dei Paesi
dell’UE-15
e obiettivo 2008-2012 (valore
1990=100)
15/05/2006
Consumi di energia per settori di
uso finale, trend 1994-2005
(Mtep)
Energy+Design
7
Diapositiva 7
MS3
In questa diapositiva vediamo la tendenza stabilita nel protocollo di Kyoto nella riduzione dei gas serra. Le emissioni dovrebbero ridursi di un
8% nel periodo 2008-2010 rispetto ai valori del 1990. Si vede che un po' sono diminuite, ma che la tendenza attuale non é ancora sufficiente.
Se vediamo i consumi per settore vediamo che industria e trasporti hanno iniziato ad invertire la tendenza, mentre il settore civile non ancora:
+ gas per riscaldamento e + elettricità per condizionamento.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS4
introduzione
Emissioni di CO2 evitate nella generazione
Risparmio di energia primaria negli
elettrica per scenario e per fonte rispetto edifici (settore residenziale e terziario)
allo scenario tendenziale al 2050 (milioni di
per
t)
tipologia di uso finale (milioni di tep)
15/05/2006
Energy+Design
8
Diapositiva 8
MS4
In questa ultima diapositiva introduttiva si analizzano varie possibilità su come ridurre le emissioni di CO2, come aumentando + o - l'efficienza
energetica, sviluppando + o - il nucleare, l'idroelettrica e altre rinnovabili, eccetera. In ogni scenario si vede che il contributo maggiore è
sempre l'efficienza energetica, cioè il risparmio che ognuno di noi può ottenere.
Particolarmente significativa è la quota di risparmio energetico, e quindi delle
emissioni di CO2 evitate, attraverso interventi di incremento dell’efficienza energetica
degli edifici, sia nel settore residenziale che in quello terziario.
E qui è dove entriamo noi.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS5
energia solare
FOTOVOLTAICA
Pannelli solari per produrre …
TERMICA
Pannelli solari per produrre …
ELETTRICITÁ
ACQUA CALDA
Il nostro focus:
Climatizzazione e gestione energetica con energia solare termica
15/05/2006
Energy+Design
9
Diapositiva 9
MS5
Quando si parla di energia solare si fa spesso confusione fra fotovoltaica e solare termica. Sono due tecnologie completamente diverse: la
solare termica si riferisce al classico pannello solare per produrre acqua calda sfruttando il "calore" del sole, mentre la solare fotovoltaica sfrutta
un altro principio fisico detto "effetto fotoelettrico" che è l'emissione di cariche elettriche negative da una superficie quando questa viene colpita
da una radiazione elettromagnetica, come ad esempio la luce visibile o la radiazione ultravioletta.
Immosolar é specialista in energia solare termica, anche se il gruppo a cui appartiene si occupa anche di fotovoltaica con una ditta Leader
mondiale (Solon).
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS6
sistema solare termico
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Energy+Design
10
Diapositiva 10
MS6
Un impianto solare termico consiste basicamente in qualche collettore solare che produce acqua calda. Questa acqua calda viene accumulata in
un serbatoio che viene chiamato appunto "accumulo" e da qui inviata verso i punti di consumo che posono essere i servizi sanitari (doccia,
cucina, ecc) o anche il riscaldamento. Quando l'energia solare non é sufficiente, si ricorre ad una fonte di energia ausiliare che può essere una
caldaia, una resistenza elettrica o una pompa di calore. Il sistema di controllo si incarica di gestire tutti i componenti.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS7
la pompa di calore
riscaldamento
15/05/2006
Energy+Design
11
Diapositiva 11
MS7
Ma cos'é questa pompa di calore che puó sostituire una caldaia? È una macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più
bassa ad un corpo a temperatura più alta, utilizzando energia elettrica. Esempi di pompe di calore sono refrigeratori e condizionatori, che tutti
ben conosciamo. Una pompa di calore può venire usata anche per climatizzare un edificio, riscaldandolo e raffrescandolo. Per esempio, se
vogliamo riscaldare si estrae energia termica da una sorgente come il terreno e la si trasferisce all'interno dell'edificio attraverso, ad esempio,
un pavimento radiante.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS8
la pompa di calore
condizionamento
15/05/2006
Energy+Design
12
Diapositiva 12
MS8
Se invece vogliamo raffrescare, invertiamo il ciclo: estraiamo energia dall'edificio raffreddanto il pavimento radiante e la dissipiamo all'esterno,
per esempio nel terreno.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS9
la pompa di calore
Sonde orizzontali
Aria esterna
15/05/2006
Sonde verticali
Acqua di falda
Energy+Design
13
Diapositiva 13
MS9
La sorgente o dispersore di calore può essere di vario tipo: può essere il terreno mediante sonde orizzontali o verticali (le cosiddette sonde
geotermiche), può essere l'aria esterna (come fanno gli attuali condizionatori), ma può essere anche acqua di faglia mediante uno o più pozzi.
Ognuna ha i suoi vantaggi e inconvenienti: la temperatura del terreno è più stabile rispetto all'aria per cui permette alla PDC di funzionare
meglio, però il costo delle sonde geotermiche è notevole.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS10
la pompa di calore
Qrisc / cond
COP =
E .E .
COP = 4
15/05/2006
COP = 6
Energy+Design
14
Diapositiva 14
MS10
Adesso che abbiamo visto come funzionano le PDC cerchiamo di capire che vantaggi hanno rispetto a una caldaia, oltre al fatto evidente che
con una PDC possiamo anche raffrescare. Le prestazioni di una PDC si esprimono con un coefficiente chiamato COP (o EER) che dice quanta
energia termica abbiamo prodotto con rispetto alla elettricità consumata. Cioè, per ogni kWh elettrico consumato quanti kWh termici abbiamo
prodotto. Valori tipici del COP possono essere compresi tra 2 e 7. Cioè, per ogni kWh elettrico consumato posso produrre fino a 7 kWh di acqua
calda. Il COP é molto variabile perché dipende dalle condizioni a cui si fa lavorare la PDC: maggiore è la differenza di temperatura fra il circuito
freddo e il circuito caldo, perggiore il rendimento. L'analogia è con la fatica che si fa ad estrarre acqua da un pozzo: + il pozzo è fondo + si fa
fatica. Per cui lo scopo di un buon sistema di climatizzazione con PDC é tenere il più basso possibile questa differenza di temperatura. Per
esempio: utilizzando il terreno come sorgente (temperature sui 5/10°C) e un riscaldamento a pannelli radianti (30/35°C).
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS11
la pompa di calore
La pompa di calore è
ormai uno standard in
paesi come Svizzera e
Svezia ed è in costante
crescita
15/05/2006
Energy+Design
15
Diapositiva 15
MS11
Come si può vedere la PDC è ormai uno standard in altri paesi come La Svezia e la Svizzera ed è in costante crescita.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
riscaldamento a pavimento
Il riscaldamento a pavimento consente di avere una temperatura più
comfortevole rispetto a un sistema con radiatori, inoltre funziona a temperature
più basse, per cui puó essere usato con pompe di calore e collettori solari
15/05/2006
Energy+Design
16
elementi termoattivi
Gli elementi termoattivi differiscono da un riscaldamento a pavimento in quanto
sono imbevuti nella struttura dell’edificio e servono ad immagazzinare energia
termica
15/05/2006
Energy+Design
17
MS12
l’intelligenza della semplicità
Attraverso una sofisticata
simulazione matematica
rendiamo semplice la gestione
della climatizzazione nel
massimo comfort in assoluta
efficienza ed efficacia.
Il tutto in completa autonomia,
senza dipendeza dall´energia
fossile.
La primavera a casa vostra 365
giorni l’anno!
15/05/2006
Energy+Design
18
Diapositiva 18
MS12
Abbiamo visto che le tecnologie per potere risparmiare energia e garantire un ottimo livello di comfort nella climatizzazione esistono e sono in
continuo miglioramento. Ma tutto ciò è inutile se continuiamo a pensare come 50 ani fa e ostinarci non metterle in pratica. Una casa adesso va
costruita in maniera diversa, una volta non si usavano isolanti, adesso si; una volta si usavano radiatori e caldaia, adesso ci sono i pavimenti
radianti, pompe di calore e collettori solari. Se non ci mettiamo in testa che bisogna cambiare, non si va avanti.
E se si considera il problema come un unico problema e non la somma di vari, la soluzione sarà sempre migliore.
Marco Sangiorgi; 04/05/2007
MS15
una soluzione per ogni domanda
Soltanto chi pensa a tutto
può risolvere tutti i
problemi. I diversi
componenti, dai collettori
solari alle pompe di calore,
dai compressori ai sistemi
di elementi termoattivi e ai
pannelli radianti per pareti
e pavimenti, vengono
collegati fra loro in modo
da creare un impianto su
misura, perfetto per le
effettive esigenze.
15/05/2006
Energy+Design
19
Diapositiva 19
MS15
Visti tutti gli elementi di cui abbiamo a disposizione per climatizzare un edificio, si pone il problema di come gestirli. Infatti, senza una buona
gestione anche ottimi componenti possono fornire prestazioni mediocri. Per quello parliamo di soluzioni a 360, per riuscire a gestire al meglio il
sistema adatto ad ogni esigenza.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS16
gestiamo l’energia
Alte
temperature per
accumuli di
ACS,
refrigeratori o
deumidificatori
L’energia in
eccesso viene
immagazzinata
Gestione
energetica di un
impianto solare
secondo il livello
di temperatura
Medie
temperature per
elementi
costruttivi
termoattivi,
preriscaldamento
o piscine
Basse temperature
per pompe di calore
(in combinazione
con sonde
geotermiche)
15/05/2006
Energy+Design
20
Diapositiva 20
MS16
L'impianto solare viene gestito in funzione delle temperature che i collettori riescono a dare (cioè indirettamente dall'energia solare disponibile)
cercando di assecondare la domanda. Es. alte temperature (blablabla... leggi figure).
Quando l'energia solare non è sufficiente, si ricorre alla pompa di calore.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
casa energymanagementsystem
MS17
9. – 10.04.2007
Schulung Mörfelden
21
Diapositiva 21
MS17
In questa diapositiva si mostrano integrati in una casa tutti gli elementi di cui abbiamo parlato finora: collettori solari, pavimenti e pareti
radianti, elementi termoattivi, pompa di calore, sonde geotermiche. Anche una piscina può essere riscaldata.
Questo è uno dei sistemi più completi, naturalmente esistono anche soluzioni più semplici.
In questo esempio si possono utilizzare i collettori solari per scaldare l'accumulo per ACS e per il pavimento radiante, gli elementi termoattivi, la
piscina e le sonde geotermiche. La PDC si usa per scaldare l'accumulo per ACS e per il pavimento radiante.
Marco Sangiorgi; 14/05/2007
MS18
energy management system
Livelli di temperatura
accumulo
pavimento
elementi termoattivi
sonde geotermiche
9. – 10.04.2007
Schulung Mörfelden
22
Diapositiva 22
MS18
Qui vediamo come si organizza in livelli di temperatura l'energia dei collettori solari. Prima vengono gli elementi che richiedono maggior
temperatura (come l'accumulo), poi il pavimento radiante, gli elementi termoattivi e le sonde geotermiche. I collettori possono caricare uno o
più livelli simultaneamente in sequenza a seconda dell'energia disponibile e della domanda.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS19
ottimizzazione del sistema
Il sistema viene simulato
15/05/2006
Energy+Design
23
Diapositiva 23
MS19
Naturalmente le soluzioni possibili sono tante, per cui prima di decidersi per una o per un altra il sistema viene simulato, i risultati vengono
analizzati e si ottimizza la soluzione proposta.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS20
ottimizzazione del sistema
sistema “standard” con PDC e collettori solari
ACS 600 kWh
1600 kWh
RISC. 1000
kWh
3400 kWh
PDC
4400 kWh
1000
kWh
15/05/2006
Energy+Design
24
Diapositiva 24
MS20
Per esempio, qui consideriamo un sistema "classico" di impianto solare per ACS e riscaldamento con appoggio di PDC. Tutta l'energia prodotta
dai collettori passa all'accumulo, mentre la pompa di calore alimenta l'accumulo per produrre ACS e alimenta il pavimento radiante.
Con questa configurazione si ottiene una frazione solare del 17% e un consumo della PDC di 1100 kWh.
Marco Sangiorgi; 14/05/2007
MS21
ottimizzazione del sistema
sistema IMMOSOLAR con PDC e collettori solari
ACS 100 kWh
800 kWh
RISC. 700 kWh
2200 kWh
TABS 2600 kWh
1900 kWh
PDC
2600kWh
700
kWh
15/05/2006
Energy+Design
25
Diapositiva 25
MS21
Utilizzando un sistema di gestione più complesso che sfrutti gli elementi termoattivi e scaldi anche le sonde geotermiche arriviamo a una
frazione solare del 50% e un consumo della PDC di 800 kWh, con un 27% di risparmio.
Si vede quindi come può influire la gestione sulle prestazioni di un impianto giá buono come il precedente.
Marco Sangiorgi; 14/05/2007
MS22
sistemi integrati
EnergyControllerTM – Sistemi più semplici
15/05/2006
Energy+Design
26
Diapositiva 26
MS22
L'EnergyController permette di gestire impianti solari suddividendo la temperatura dei collettori su tre livelli, per esempio: accumulo ACS,
elementi termoattivi, piscina. L'EnergyController non controlla la PDC.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS23
sistemi integrati
EnergyManagerTM – Sistemi avanzati
15/05/2006
Energy+Design
27
Diapositiva 27
MS23
L'EnergyManager combina le funzionalità dell'EnergyController con una PDC, permettendo ai collettori solari di aumentare la temperatura di
sorgente della PDC.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS24
sistemi integrati
EnergyRouterTM – Sistemi Complessi
15/05/2006
Energy+Design
28
Diapositiva 28
MS24
L'EnergyRouter controlla fino a 5 valvole con 5 livelli di temperatura ciascuna. Il sistema viene controllato con un software installato su un PC
dedicato per cui le possibilità diventano pressochè illimitate.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
la primavera 365 giorni l’anno
• Massimo comfort
• Massima semplicità
• Piena libertà nella
progettazione
• Maggior valore dell’immobile
nel tempo
• Un clima sempre gradevole
• Sicurezza di pianificazione
• Riduzione delle spese di
esercizio
15/05/2006
Energy+Design
29
MS25
consumi e risparmi
Esempio di casa monofamiliare (4 persone, 170 m2) nel Nord Italia
Consumo ACS 2.000 kWh
Riscaldamento 9.000 kWh
Raffrescamento 3.000 kWh
Costo gas metano
Costo elettricità
Rincaro prezzo energia
Inflazione
Tasso di riferimento
15/05/2006
Energy+Design
0.72 €/m3
0.23 €/kWh
8%
2.0%
2.0%
30
Diapositiva 30
MS25
Per esempio, consideriamo una casa attualmente in costruzione nel Padovano, 170 mq e 4 persone. Per questa casa abbiamo calcolato le
domande per ACS, riscaldamento e condizionamento. Abbiamo confrontato 2 sistemi di climatizzazione convenzionali con caldaia a gas e
condizionatori tipo split. Per questo sistema abbiamo proposto due soluzioni: una più semplice con una PDC compatta e 2 collettori solari, ed
una più complessa con un EMS con elementi termoattivi.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS26
consumi e risparmi
Esempio di casa monofamiliare (4 persone) nel Nord Italia
15/05/2006
Energy+Design
31
Diapositiva 31
MS26
Abbiamo analizzato i costi di questi 4 sistemi durante un periodo di 20 anni. Si può vedere che sebbene l'investimento iniziale sia minore per i
sistemi convenzionali, le spese di esercizio incidono parecchio e i sistemi da noi proposti risultano più convenienti. Abbiamo tenunto in conto
anche il fatto che essendo il sistema Immosolar più caro, si chieda un prestito alla banca del 100% dell'investimento, per cui in rosso vengono
rappresentati gli interessi pagati.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
MS27
consumi e risparmi
Esempio di casa monofamiliare (4 persone) nel Nord Italia
15/05/2006
Energy+Design
32
Diapositiva 32
MS27
Se si includono anche le detrazioni che ammontano a un 55% del valore dell'impianto ecco che la convenienza diventa ancora più lampante ed
il sistema più caro risulta alla fine più conveniente.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
Hotel/spa in Austria
Hotel a quattro stelle, 125 stanze / 250 posti
letto, ampio settore wellness con bagni turchi,
sauna, idromassaggio, piscina interna ed
esterna.
680 m² di collettori solari, 2 pompe di calore da
16 kW combinate con caldaie a gas ed una
centrale termoelettrica a cogenerazione
coprono l’intero fabbisogno energetico.
15/05/2006
Energy+Design
33
Edificio industriale di un noto costruttore di
automobili a Ingolstadt/Germania
Edificio usato come magazzino per prototipi e
auto d’epoca.
171 m² di collettori solari, pompa di calore da
50 kW per condizionamento e deumidificazione.
Pompa di calore da 80 kW per il riscaldamento.
Controllo dell’impianto solare e della
distribuzione di energia su 5 livelli, tramite un
software appositamente sviluppato.
15/05/2006
Energy+Design
34
Casa privata nella regione del
Nord Reno-Vestfalia/Germania
420 m², 4 persone, con uffici integrati che
ospitano una ditta di software.
28 m² di collettori solari, pompa di calore da 10
kW, pannelli radianti nel pavimento e nelle
pareti. Riscaldamento e condizionamento sono
controllati da un EnergyManagementSystem.
630 €/anno inc. Cond.
15/05/2006
Energy+Design
35
Casa ristrutturata in Austria
Edificio di 160 m² più sauna di 20 m², utilizzato
come seconda casa.
24 m² di collettori solari, sonde geotermiche
verticali, condizionamento attivo. Pannelli
radianti con sistema di misura integrato nel
pavimento , nelle pareti e nel soffitto. Controllo
mediante EnergyManagementSystem.
Per i lavori di ristrutturazione si è impiegato un
intonaco speciale con materiali a cambio di fase
(PCM – Phase Change Material), che serve ad
aumentare l’inerzia termica dell’edificio
stabilizzandone la temperatura interna.
15/05/2006
Energy+Design
36
Villa privata a Marrakesh/Marocco
450 m², abitata tutto l’anno, con piscina.
46 m² di collettori solari, pompa di calore da 20
kW per riscaldamento e condizionamento,
sonde geotermiche orizzontali sotto le
fondamenta. Serbatoio di ACS e serbatoio
tampone.
Controllo del caricamento e scaricamento su 8
livelli di temperatura, con la più avanzata
tecnologia. Monitoraggio a distanza tramite PC.
15/05/2006
Energy+Design
37
MS28
la semplicità dell’intelligenza
ogni giorno
infinita
energia arriva
dall‘alto
ORA
tu sai come
usarla
15/05/2006
Energy+Design
38
Diapositiva 38
MS28
Abbiamo visto che le tecnologie per potere risparmiare energia e garantire un ottimo livello di comfort nella climatizzazione esistono e sono in
continuo miglioramento. Ma tutto ciò è inutile se continuiamo a pensare come 50 ani fa. Una casa adesso va costruita in maniera diversa, una
volta non si usavano isolanti, adesso si; una volta si usavano radiatori e caldaia, adesso ci sono i pavimenti radianti, pompe di calore e collettori
solari. Se non ci mettiamo in testa che bisogna cambiare, non si va avanti.
E se si considera il problema come un unico problema e non la somma di vari, la soluzione sarà sempre migliore.
Marco Sangiorgi; 03/05/2007
