Verona, martedì 14 maggio 2019 DOCENTE · Mauro Braga Aggiornamento del 2019 su detrazioni fiscali per riqualificazioni 50% Ristrutturazione edilizia, bonus mobili ed elettrodomestici

DOCENTE:

Mauro Braga

Verona, martedì 14 maggio 2019

Mauro Braga

L’edilizia efficiente ed economicamente sostenibile

Mauro Braga

▪ Cenni normativi

▪ Pompe di calore (nel residenziale ) ➢ Principio di funzionamento

➢ Sistemi ibridi

➢ Schemi applicativi

▪ Solare termico➢ Tipologie dei collettori solari termici

➢ Caratteristiche principali

➢ Schemi di impianti

▪ Ventilazione Meccanica Controllata ( nel residenziale )➢ Tipologie di sistemi VMC

➢ Indicazioni per il dimensionamento

ARGOMENTI

Mauro Braga

ENERGIA PRIMARIA E AMBIENTE

Riduzione consumo di energia primaria per ridurre lo sfruttamento del pianeta

Emissioni inquinanti e cambiamenti climatici

Mauro Braga

Sistemi

SOLUZIONI INTEGRATE E CON FONTI RINNOVABILI

Mauro Braga

INTEGRAZIONE DI SISTEMAInterazione – Connettività - Monitoraggio

Mauro Braga

CHI “GUIDA” IL SISTEMA?

Mauro Braga

Energia prevista per l’acqua calda sanitaria

Somma dell’energia prevista per l’acqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento

50%

50%

Dlgs 28/2011 «rinnovabili»(AGGIORNATO dlgs 244/2016 «mille proroghe»)

FABBISOGNI TERMICI – quota percentuale di copertura da fonti rinnovabili nei nuovi edifici:

Potenza rinnovabile elettrica per ogni m2 di superficie occupata in pianta dall’edificio20 W

FABBISOGNI ELETTRICI – quota di copertura da fonti rinnovabili:

RES IN ITALIAContesto legislativo e fiscale

50%

65%

C.T.

Detrazione fiscale 50% per ristrutturazioni edilizie,

massimo 96.000 € in 10 anni, fino al 31/12/2019 50%

Detrazione fiscale 65% per efficientamento energetico, in 10 anni, fino al 31/12/2019,

massimo 30.000 € per sostituzione impianti di climatizzazione invernale o

100.000 € per riqualificazione energetica

65%

in alternativa

DETRAZIONI E INCENTIVIContesto legislativo e fiscale

Nel caso di riqualificazione, pompe di calore e sistemi

ibridi che rispettano i requisiti prestazionali minimi

richiesti, possono accedere a:

in alternativa

C.T. Conto Termico 2.0, fondi per 900 milioni di euro annui, incentivo

erogato dal GSE per 2 o 5 anni, in unica soluzione fino a 5.000 €,

massimo 65% della spesa sostenuta.

Incentiva pompe di calore e sistemi ibridi (made in factory, solo

se il rapporto tra potenza pdc e potenza caldaia è inferiore a 0,5)

Calcolato in base a potenza nominale pompa di calore, COP e

zona climatica dell’installazione.

Mauro Braga

Chi lo può richiedere:

Privati : generatori a biomassa, solare termico, pompe di calore e sistemi

ibridi made in factory

Amministrazione pubblica : come privati + caldaia a condensazione e

schermature solari

Conto Termico 2.0 (DM 16 febbraio 2016 ed in vigore dal 31 maggio 2016)

- Sostituzione impianti climatizzazione con impianti a pompa di calore fino a 2 MW (aggiornato)

- Sostituzione impianti climatizzazione con caldaie e apparechi a biomassa fino a 2 MW (legna, cippato,

pellet,..)

- Installazione collettori solari termici fino a 2500 m2 (aggiornato)

- Sostituzione scaldacqua elettrici con boiler a pompa di calore

- Sostituzione impianti climatizzazione con nuovi sistemi ibridi a pompa di calore factory made e

rapporto di potenza PDC/Caldaia < 0,5

DECRETO MINISTERIALE 28 DICEMBRE 2012

Incentivi

Conto Termico Incentivazione fonti rinnovabili ed efficientamento energetico impianti:

Mauro Braga

Aggiornamento del 2019 su detrazioni fiscali per riqualificazioni

Ristrutturazione edilizia, bonus mobili ed elettrodomestici50%

65%

Detrazioni Irpef - Ires

Riqualificazione energetica globale, caldaia a condensazione classe A+ con sistemi

di regolazione Evoluti, Impianti solari termici, pompe di calore e sistemi ibridi, Micro-

cogeneratori * ( se con risparmio di energia primaria > 20% ), parti comuni

condomini ( impianto centralizzato )

Ecobonus per caldaia a condensazione classe A / caldaia a biomassa

LEGGE 30 DICEMBRE 2018, N. 145

o LEGGE DI STABILITÀ 2019 - Detrazioni fiscali

* Fino a 50 kW elettrici

36% Bonus sistemazione aree a verde

80%

85%«Sismabonus» Interventi combinati per riduzione rischio sismico ed efficienza

energetica negli edifici ubicati in zone sismiche in classe 1, 2 o 3. Valido fino al 2021

70%

75%

Riqualificazione energetica permette una detrazione pari al 70% per parti comuni

condominiali che interessano l’involucro dell’edificio con una incidenza superiore

al 25% della superficie disperdente lorda. Pari al 75% se si consegue anche un

miglioramento energetico almeno pari alla qualità media di cui al decreto 26 giugno

2015 (requisisti minimi di efficienza degli edifici). Valido fino al 2021.

Mauro Braga

65% Detrazione apparecchi ibridi e pompe di calore (Art.1 – Comma 3)

Impianti dotati di apparecchi ibridi, costituiti da pompa di calore integrata con caldaia a condensazione, assemblati in fabbrica ed espressamente concepiti dal fabbricante per funzionare in abbinamento tra loro

Requisiti essenziali (allegato I al D.M. 06-08-09) - il COP della pompa di calore deve essere almeno pari ai pertinenti valori minimi- il rapporto tra la potenza termica utile nominale della pompa di calore e la potenza termica utile

nominale della caldaia deve essere ≤ 0,5- La caldaia del tipo a condensazione deve avere rendimento termico utile al 100% della potenza termica

utile ≥93 + 2log(Pn)

Valore massimo della detrazione: 30.000 €

Sostituzione di impianti di climatizzazione invernale con impianti dotati di pompa di calore ad alta efficienza o con impianti geotermici a bassa entalpia.

Sostituzione di scaldacqua tradizionali con scaldacqua a pompa di calore dedicati alla produzione di acqua calda sanitaria

Aggiornamento del 2019 su detrazioni fiscali per riqualificazioni

LEGGE 30 DICEMBRE 2018, N. 145

o LEGGE DI STABILITÀ 2019 - Detrazioni fiscali

Mauro Braga

ACQUA TERRA ARIA

Acque superficiali (fiumi,

laghi) e acque di falda

Circuito aperto: si devono

richiedere permessi di

prelievo e reimmissione

acqua /acqua W10/W35

Sonde geotermiche

verticali in perforazioni di

profondità, orizzontali in

sbancamento / trincea

Circuito chiuso

terra /acqua B0/W35

Aria esterna

Semplicità di sfruttamento

Temperatura dipendente

dalle condizioni climatiche

aria /acqua A7/W35

POMPE DI CALORE – Fonti naturali

Mauro Braga

UNA TECNOLOGIA MATURA

Oltre 100 anni di esperienza

1834 – macchina frigorifera Jakob Perkins1855–1857: Peter von Rittinger inventa e produce la prima pompa di calore

1920 – Room Coolerprimi climatizzatori ambiente tipo split

Mauro Braga

SVILUPPO TECNOLOGICO

Incremento performance acqua calda sanitaria

Fabbisogno ACS predominante

nell’edilizia moderna

Sviluppo tecnologico pompe di calore:

▪ Aumento temperature operative

▪ Aumento COP

▪ Flessibilità di utilizzo

▪ Integrazione fonti energetiche

Mauro Braga

Secondo principio della termodinamica:

▪ Il calore passa da un corpo caldo

ad un corpo freddo

▪ Per invertire il flusso di calore si deve

impiegare una macchina frigorifera

▪ Il calore è una forma di energia, correlata

all'energia termica, che viene trasferita tra due

corpi a temperatura differente (energia in transito).

▪ La temperatura è una proprietà della materia,

indica la tendenza dei corpi a trasferire calore

dall'uno all'altro.CONDUTTORE TERMICO

40°C

20°C

(50°C)

(10°C)

POMPE DI CALOREPrincipio di funzionamento

Mauro Braga

Il ciclo frigorifero è un ciclo termodinamico in grado di

trasferire calore da un ambiente a bassa temperatura ad

uno a temperatura superiore. Per far ciò è necessario

fornire un determinato lavoro.

La macchina che compie un ciclo frigorifero può essere

interpretata e utilizzata come:

▪ macchina frigorifera, con lo scopo di raffreddare

▪ pompa di calore, per il riscaldamento

La pompa di calore preleva energia termica rinnovabile

disponibile nell’ambiente (aria, terreno, acque di falda).

Il lavoro del compressore elettrico permette di rendere

questa energia disponibile all’utenza termica a temperature

più elevate.


Mauro Braga

4

2

1

3

Evaporatore

Compressore

Condensatore

Valvola di espansione

vapore

liquido

4

2

1 3

sorgente di calore utenza termica

POMPE DI CALORECiclo frigorifero

Mauro Braga

sorgente di calore utenza termica

Vapore

7 bar

+ 1°C

Vapore

24 bar

+ 65°C

Liquido

24 bar

+ 36°C

Vapore umido

7 bar

- 3°C

Aria est. +7°C

Mandata risc.35°C

Aria +3°C Ritorno risc.30°CR410A

POMPE DI CALORECiclo frigorifero

Mauro Braga

Evaporatore Condensatore

Utenza caloreFonte di caloreCompressore



Mauro Braga

Condensatore

Compressore

Utenza calore

Evaporatore

Fonte di calore


Aria temp. + 7°C

Aria temp. 0°C

Vap. 6°CPress.7,8 bar

Vap. 70°CPress.34. bar

Liq. 47°CPress.34 bar

Acqua temp. + 45 °C

Acqua temp. + 40 °C

Liq.+ Vap.- 0,5°CPress.7,8 bar


Mauro Braga

Fonte di calore


Compressore

Circuito diriscaldamento


Mauro Braga


CompressoreFonte di calore


Mauro Braga

Potenza sottratta

all’aria 7,5 kW

Potenza elettricaassorbita 2,5 kW

Potenza termica

erogataa10 kW

Efficienza dichiarata dal costruttore secondo EN 14511

potenza termica erogata

potenza el. assorbitaCOP = = = 4

10 kW

2,5 kW

POMPE DI CALORECoefficient Of Performance - COP

Mauro Braga

Potenza dissipataall’aria 10 kW

Potenza elettricaassorbita 2,5 kW

Potenza termicasottrattaa7,5 kW


potenza frigorifera erogata

potenza el. assorbitaEER = = = 3

7,5 kW

2,5 kW

POMPE DI CALOREEnergy Efficiency Ratio - EER

Mauro Braga


COP nominale nelle condizioni A7/W35

Vitocal 200-S AWB-AC 201.C10

5,1

EFFICIENZA – COPCurve di prestazione pompa di calore aria-acqua

Mauro Braga


Influenza sull’efficienza

Temperatura di mandata

1K riduzione = COP +4,5%


3,5

5,1

+45%

EFFICIENZA – COPTemperatura di mandata e della fonte primaria

Mauro Braga


Influenza sull’efficienza

Temperatura di mandata

1K riduzione = COP +4,5%

Temperatura esterna

1K aumento = COP +3,9%


3,8

5,3

+39%

EFFICIENZA – COPTemperatura di mandata e della fonte primaria

Mauro Braga

1 Stm3

di gas

9,45 kWht

9,45 kWht Caldaia a condensazione

con rendimento termico

ηt = 1

Impianto termoelettrico

Rendimento termico

medio in centrale

ηt=0,45

4,24

kWhel

Trasmissione e distribuzione

Perdite medie in rete

~ 5,0 %

4,02

kWhel

Pompa di calore

con COPh = 9,45/4,02

COPh=2,359,45 kWht

CONVENIENZA SULL’ENERGIA PRIMARIA

Mauro Braga

αCO2 assume valori diversi per le varie nazioni. ( αCO2 = kgCO2 / kWhe )

Per l’Italia, il valore di riferimento attuale, è αCO2 = 0,52 kgCO2 / kWhe

Il calcolo del COP di equivalenza risulta:

64,286,1

145,952,0

2

2 =

=

=CO

tCO PCICOP

*

* Emissioni date dalla combustione di un m³ di metano

CONVENIENZA SULLE EMISSIONI DI CO₂

EFFICIENZA STAGIONALESPF - Seasonal Performance Factor

La direttiva ErP introduce il concetto di prestazione stagionale per le pompe di calore.

Progettazione ecocompatibile (Reg.813/2013) fino a 400 kW fissa requisiti in termini di

prestazioni, rumorosità, informazioni di prodotto. Etichettatura (Reg.811/2013) fino a 70 kW.

apporto energetico stagionale (kWh)

consumo energetico stagionale (kWh)

SPFSCOP-SEER =

ηs «efficienza energetica stagionale del riscaldamento d’ambiente» Rapporto fra la

domanda di riscaldamento d’ambiente per una data stagione di riscaldamento, erogata da

un apparecchio di riscaldamento, e il consumo energetico annuo necessario a soddisfare

tale domanda, espresso in %

Passaggi chiave

▪ 26 set 2015

Classi da A++ a G

▪ 26 set 2017

requisiti minimi più stringenti:

*ηs min 110 % MT; 125% BT

▪ 26 set 2019

Classi da A+++ a D

CLASSI DI EFFICIENZA

ηs,h SCOParia/acqua

SCOPterra/acquaacqua/acqua

A+++(dal 2019)

MT ≥ 150 % 3,825 3,950

BT ≥ 175 % 4,450 4,575

A++MT ≥ 125 % 3,200 3,325

BT ≥ 150 % 3,825 3,950

A+MT ≥ 110 %* 2,825 2,950

BT ≥ 125 %* 3,200 3,325

EFFICIENZA STAGIONALESPF - Seasonal Performance Factor

apporto energetico stagionale (kWh)

consumo energetico stagionale (kWh)

SPFSCOP-SEER =

Occorrenza T. esterne

PRODUTTORESCOP (ηs)

a Strasburgo

PROGETTISTACalcolo fabbisogni

secondo UNI/TS 11300

RIFORMA TARIFFE ELETTRICHEVerso la tariffa non progressiva

Introduzione per i consumatori domestici di tariffe non progressive: superamento del sistema con scaglioni di consumo introdotti in seguito alla crisi petrolifera degli anni ‘70.

Per approfondire: https://www.arera.it/it/schede/C/faq-riftariffe.htm ( differimento al 2020 conclusione della riforma: https://www.arera.it/it/docs/18/626-18.htm )

1° Gennaio 20201° Gennaio 2017

1° Gennaio 2016

«Stop all’extra-costo per i consumi efficienti, maggiore semplicità ed equità tra consumatori»

AEEGSI - 2/12/2015

https://www.arera.it/it/docs/18/626-18.htm

RIFORMA TARIFFE ELETTRICHEStato attuale

D1 - pompe di calore (residente)

D2 - residente < 3kW

D3 - residente > 3kW e non residente

3 - 4,5 - 6 kW

scaglioni di consumo

TD = Tariffa Domestica:

TD residente

TD non residente

Più taglie disponibili (step 0,5 kW)

Riduzione costo kW impegno potenza

scaglioni solo per oneri di sistema

dal 1° Gennaio 2017

Oggi è conveniente collegare la PDC al contatore principale:

▪ la sperimentazione tariffaria D1 pompe di calore si è conclusa, viene mantenuta una tariffa dedicata per chi

aveva aderito entro il 2016

▪ Il secondo contatore tariffa BTA non è conveniente in nessun caso

TARIFFE ELETTRICHEMarzo 2019

TD usi domestici - monofase o trifase

RESIDENTE NON RESIDENTE

Potenza impegnata 3 kW 6 kW 3 kW 6 kW

Costi fissi €/anno € 68 € 195

Costo impegno di potenza €/anno € 64 € 128 € 64 € 128

Costi variabili €/kWh< 1800 kWh/anno € 0,13 € 0,13

Costi variabili €/kWh> 1800 kWh/anno € 0,17 € 0,17

SIMULAZIONE costo totale del kWh *

3500kWh

21€cent/kWh

8000kWh

22€cent/kWh

3500kWh

26€cent/kWh

8000kWh

23€cent/kWh

Condizioni economiche per i clienti del Servizio di maggior tutela

33% F1, 31% F2, 36% F3 (dati statistici ARERA)

* Costo totale del kWh = incluse accisa e IVA 10%

https://www.ilportaleofferte.it/portaleOfferte/

CONFRONTO CONVENIENZA

IPOTESI FABBISOGNO ENERGETICO 12.500 kWh

POMPA DI CALORE

METANO GASOLIO GPL

rendimento medio stagionale

SCOP = 3,5 η = 1,0 η = 0,97 η = 0,99

contenuto energetico

- 1 m3 = 9,45 kWh 1 l = 9,88 kWh 1 l = 7,21 kWh

consumoenergetico annuo

3571 kWh 1323 m3 1304 l 1751 l

CONFRONTO CONVENIENZA

PDC METANO GASOLIO GPL

prezzo energia 0,22 € / kWh 0,85 € / Smc 1,29 € / l 1,13 € / l

spesa annuale 786 € 1124 € 1683 € 1979 €

VALUTAZIONI ECONOMICHESCOP



spesa annuale 611 € 1124 € 1683 € 1979 €

VALUTAZIONI ECONOMICHESCOP



spesa annuale 1100 € 1124 € 1683 € 1979 €

Mauro Braga

Conclusioni

➢ Verificare APF > 2,64 per convenienza CO2

(la pompa di calore è più ecologica rispetto ad una caldaia a condensazione)

➢ Verificare APF > 2,35 per convenienza energia primaria

(la pompa di calore è più efficiente rispetto ad una caldaia a condensazione)

➢ Essenziale la scelta della corretta tariffa elettrica

CONSIDERAZIONI PROGETTUALI

Mauro Braga

Particolare stabilità delle condizioni termiche della sorgente

Si ottengono i migliori valori di efficienza in assoluto

Non risulta disponibile ovunque e i problemi sono per lo più di

carattere burocratico, legati alle disposizioni delle singole

regioni/provincie.

Di solito è preferibile utilizzare uno scambiatore intermedio per

separare i due circuiti. Nel circuito intermedio si carica glicole.

.

Ideale scomponibile per consentirne l'ispezione

ACQUA

FONTE PRIMARIA

Mauro Braga

Acqua di falda

▪ Profondità

▪ Portata

▪ Composizione chimica – Caratteristiche

Autorizzazione uso acque sotterranee

▪ Separazione con circuito intermedio

▪ Durata e costanza nel tempo

▪ Convenienza (Elettropompa primaria)

▪ Manutenzione ordinaria

FONTE PRIMARIA

ACQUA

Acque superficiali

▪ Range di temperature

▪ Sporcamento

▪ Portata

Mauro Braga

E' una sorgente termica le cui temperature tendono a stabilizzarsi

con l'aumentare della profondità.

Richiede importanti opere di scavo e posa di serpentini in

polietilene a circuito chiuso. Assenza di manutenzione.

Esistono numerose tipologie di installazione per la posa delle sonde a

terreno. Tra le più praticate come rapporto costo-prestazioni

menzioniamo: sonde con trivellazione verticale, sonde con

sbancamento orizzontale e sonde orizzontali in trincea.

Utilizzo di miscela acqua-glicole per evitare problemi di formazione di

ghiaccio.

Elevati costi di installazione con differenze sostanziali a seconda

della tipologia adottata. Differenti anche le rese ottenute.

In pianura padana la temperatura media del terreno per profondità

superiori ai 10 m si attesta su valori attorno ai 13° C

TERRENO

FONTE PRIMARIA

Mauro Braga

Superficie terreno (°C)

Pro

fon

dit

àm

etr

i

3 8 13 18 23

13°C

Febbraio

Maggio

Agosto

Novembre

Trincea

Sbancamento

TEMPERATURE ANNUALI

Mauro Braga

Regolamentate da UNI11466

TIPOLOGIE DI COLLETTORE GEOTERMICO

Mauro Braga

Collettore di terra

La capacità termica volumetrica e la conduttività termica dipendono fortemente dalla

composizione e dalle caratteristiche del terreno.

Più il terreno è umido, tanto più elevato è il calore accumulato

Esempio :Per una abitazione monofamiliare che richiede un potenza di riscaldamento di

10 kW (8,4 kW prelievo dalla fonte primaria e 1,6 kW assorbimento elettrico compressore)

con un terreno argilloso umido è necessaria una superficie di ca. 336 m2.

CAPACITÀ TERMICA SONDA GEOTERMICA ORRIZONTALE

Mauro Braga

Si effettua uno scavo di 60 cm di larghezza per una profondità di circa 2,5 m allo scopo di:

▪ Ridurre la quantità di terreno da rimuovere rispetto allo sbancamento

▪ Ridurre i costi di realizzazione

▪ Utilizzare solo determinate fasce di terreno

▪ Ricercare le configurazioni che assicurano il miglior rapporto fra costi di installazione e resa termica specifica.

Esistono diverse tipologie possibili di installazione.

Il miglior compromesso tra costo di realizzazione e rese ottenute è costituito dai sistemi a 4-6 tubi.

La lunghezza delle trincea dipende dalla lunghezza della tubazione reperibile in commercio e il diametro delle tubazioni dal

numero di circuiti previsti.

L'interasse minimo consigliato tra una trincea e l'altra è di 2,5 m.

Considerando di avere a disposizione un terreno argilloso

mediamente umido le rese specifiche ottenibili sono:

4 Tubi = 30/35 W/m lineare di trincea

6 Tubi = 40/45 W/m lineare di trincea60 cm

SONDE GEOTERMICHE ORRIZONTALI A TRINCEA

Mauro Braga

E' una sorgente termica sempre disponibile.

Richiede minimi ingombri e ridotti costi di installazione

Estrema variabilità delle condizioni termiche. I livelli di

temperatura esterna sono in discordanza di fase con le

necessità termiche dell'edificio. Si ottiene inoltre una

diminuzione della potenza termica con il diminuire della

temperatura esterna

Va considerata la rumorosità emessa dai ventilatori e

l'eventuale ingombro delle canalizzazioni. Movimentare

aria rimane più oneroso che far circolare acqua.

Problema delle perdite di efficienza legate allo

sbrinamento della batteria esterna in particolare con

condizioni:

Tbs

=2 °C e Tbu

=1°C (EN 14511-2)

FONTE PRIMARIA

ARIA

Mauro Braga

DIMENSIONAMENTO DELLA POMPA DI CALOREFunzionamento monovalente

temperatura esterna (°C)

pote

nza term

ica (

kW

)

-15 -10 -5 0 5 10 15

12kW

fabbisogno riscaldamento

potenza termica pdc

Un adeguato contenuto di acqua tecnica è fondamentale per minimizzare gli ON-

OFF di macchina e ottenere comfort ed una buona resa stagionale

potenza minima(inverter)

Condizione di progetto4

8

1

2

1

6

2

0

Pot. nom. 18 kW

Pot. min. 6 kW

Carico medio impianto

Mauro Braga

Esempio di schema Aria/acqua

Mauro Braga

SOLUZIONI TECNICHEImpianto radiante con deumidificatori

Mauro Braga

SOLUZIONI TECNICHERiscaldamento radiante e raffrescamento con ventilconvettori

Mauro Braga

Potenza in riscaldamento della

pompa di calore

Fabbisogno di caloreimpianto

Punto di bivalenza

Temperatura esterna in °C

Po

ten

za in

%

Con temperature inferiori al punto di bivalenza è necessario valutare una fonte energetica integrativa

FUNZIONAMENTO DELLA POMPA DI CALORESistemi ibridi

Con temperature inferiori al punto di bivalenza si rende necessaria una fonte energetica

ausiliaria che possa integrare (funz. parallelo) o sostituire (funz. alternativo) la PDC

-5 0 5 10 15

Pot

enza

(%

)

0

50

100

potenza termica pdc

fabbisogno riscaldamento

punto di bivalenza

T. esterna (°C)

SISTEMI IBRIDI

Strategie di inserimento

Mauro Braga

Quota di copertura potenza termica della pompa di calore in %

Quo

ta d

i cop

ertu

rafa

bbis

ogno

ener

getic

oin

%

Modo di funzionamento bivalente-parallelo Modo di funzionamento bivalente-alternativo

SISTEMI IBRIDIDimensionamento della pompa di calore

Mauro Braga

SISTEMI IBRIDIStrategia di funzionamento bivalente con generatore ausiliario

Mauro Braga

SISTEMI IBRIDIStrategia di funzionamento bivalente con generatore ausiliario

Mauro Braga

SISTEMI SOLARI TERMICI NEL RESIDENZIALE

Mauro Braga

INFLUSSO DELL’ATMOSFERA

1000 W/m² al suolo

63000 kW per m²

Mauro Braga

IRRAGGIAMENTO AL SUOLO

Mauro Braga


Mauro Braga


Mauro Braga

PARAMETRI FONDAMENTALI DEI COLLETTORI

Mauro Braga


Mauro Braga


Mauro Braga


*

*

* ci sono in commercio collettori che non raggiungo queste temperature grazie a soluzioni innovative

Mauro Braga

CURVE CARATTERISTICHE DEL COLLETTORE

Mauro Braga

QUOTA DI COPERTURA

Mauro Braga

TIPOLOGIE PRICIPALI DI COLLETTORI SOLARI TERMICI

Mauro Braga

TIPOLOGIE PRICIPALI DI COLLETTORI SOLARI TERMICI

Mauro Braga

INCLINAZIONE E ORIENTAMENTO

Mauro Braga


Mauro Braga


Angolo di inclinazione

Irraggiamento annuale in %

Mauro Braga

%

%

%

%

%

95%

65%

%

E

O

I DATI IN SINTESI

Mauro Braga

SISTEMI SOLARI TERMICI

Mauro Braga

CIRCOLAZIONE FORZATA

Mauro Braga


Mauro Braga


Mauro Braga

CIRCOLAZIONE NATURALE

Da valutare sempre l’inclinazione minima

Mauro Braga

Da valutare sempre l’inclinazione minima

CIRCOLAZIONE NATURALE PIANO

Mauro Braga

Telaio con profilo continuo in alluminio

(colore RAL 8019)

Copertura in vetro speciale

Assorbitore

Raccordo di collegamento dei collettori

Disposizione tubo a meandro

COLLETTORE SOLARE PIANO

Isolamento termico

(Espanso di resina melamminica idrorepellente)

Mauro Braga

Profilo di fissaggio

Hetapipe

Assorbitore con rivestimento selettivo

Scambiatore

Collegamento a secco

Isolamento termico melamminico

+25°

-25°

+0°

COLLETTORE SOLARE SOTTOVUOTO

INNOVAZIONE Proprietà del diossido di vanadio

Modifica della struttura cristallina del diossido di Vanadio

▪ struttura molecolare a freddo

▪ l‘irraggiamento solare viene captato

dall‘assorbitore e ceduto all‘impianto

attraverso il glicole

▪ aumentando la temperatura si modifica la

struttura molecolare e il calore assorbito viene

ceduto all‘ambiente

▪ ad una temperatura di ca.145°C l‘energia

assorbita è pari all‘energia ceduta

La superficie captante rivestita di diossido di vanadio (VO2) blocca la

radiazione infrarossa (ma non la luce visibile) ad elevate temperature.

α

ε

Fino a 75°C

α

ε

>75°C Temperatura

collettore

Fino a 75°C

Statoimpianto

> a 75°C

Riflessioneε

Carico Utenza

Utenza servita

6%

da 6% a 40%

INNOVAZIONE: THERMPROTECT

Assorbimento e Riflessione

Superfici selettive (Standard e ThermProtect) applicate allo stesso meandro.

Analisi termografica (telecamera a infrarossi)

6%

6%

40-45%

6%

Temp. <75°C

Temp. >75°C

Standard

Thermochrome


pre

ssio

ne

vap

ore

in b

ar(a

)

temperatura in °C

L‘impianto non avrà più problemi di

formazione di vapore?

Con l‘innalzamento della pressione

dell‘impianto viene evitata la formazione

di vapore nel fluido termovettore

Pressione di vapore con collettore solare Thermochrome

* Riferito al fluido termovettore Tyfocor LS


➢ Possibilità di sfruttare superfici captanti ben maggiori con notevole

aumento del grado di copertura solare del fabbisogno.

Non esiste sovradimensionamento

➢ Contributo significativo all’innalzamento della classe energetica del

sistema impianto

➢ Possibilità di soddisfare la copertura da RES richiesta dal Dlgs.

28/11 (produzione sanitaria 50% e climatizzazione 50%) senza le

tradizionali criticità legate a sovratemperatura o presenza di vapore

➢ Possibilità di sfruttare completamente detrazioni fiscali e il conto

termico sia per l’elevato grado di rendimento certificato Keymark,

come richiesto da quest’ultimo, sia per una maggiore superficie

captante installata e incentivabile

RiepilogoINNOVAZIONE: THERMPROTECT

Mauro Braga

Sensore temperatura collettore

Separatore d'aria

Sfiato rapido

Sfiato manuale

Solar DiviconSensore temperatura bollitore

COMPONENTI D’IMPIANTO

Mauro Braga


Mauro Braga


Mauro Braga


Mauro Braga

S1

S2

R1

S1>S2= R1 On

PRODUZIONE ACQUA CALDA SANITARIA

S1<S2= R1 Off

Mauro Braga

S1

S5

S6

R6

R1

S2

S4

S1 > S2 = R1 ON

S1 > S4 = R4 ON

S5 > S6 = R6 ON

R4

PRODUZIONE ACS E INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO

Mauro Braga

SISTEMI SOLARI TERMICI NEL RESIDENZIALE

Mauro Braga

Ambiente

Sostenibilità

Efficienza

L’EDILIZIA EFFICIENTE ED ECONOMICAMENTE SOSTENIBILEIntegrazione edificio-impianto

Mauro Braga

RICAMBIO ARIAPerché occorre ventilare?

▪ diluizione e rimozione degli inquinanti indoor

▪ diluizione di inquinanti specifici (odori provenienti da

servizi igienici, vapori di cottura, ecc…

▪ garantire l’aria per l’attività metabolica degli

occupanti

▪ garantire il controllo dell’umidità interna ed evitare

la formazione di condense e successivamente

muffe

Mauro Braga

RICAMBIO ARIAEdifici di una volta…

Mauro Braga

RICAMBIO ARIALa sfida

Fabbisognoenergetico

Coibentazione

Muffe e danni da umidità

Ventilazione

Mauro Braga

Edifici di una volta…

▪ Infiltrazione / spifferi▪ Rimozione naturale di umidità e

inquinanti

Ricambio aria NATURALE

Edifici di ogginuovi o ristrutturati

▪ coibentazioni / serramenti efficienti▪ Necessaria rimozione di umidità e

inquinanti

VENTILAZIONE MECCANICA

RICAMBIO ARIAEfficienza energetica o salubrità ambientale?

Mauro Braga

→ COMFORT: elevata qualità dell’aria, clima confortevole e sano in

tutti i locali abitativi; meno rumore e particolato in casa (es. in zone

fortemente urbanizzate)

→ IGIENE: evita la formazione di muffe e condense, diluisce la

concentrazione di virus e delle sostanze inquinanti;

→ RISPARMIO: meno perdite di calore, meno consumi energetici inutili

e quindi minori costi di riscaldamento (recupero invernale ed estivo).

L’installazione di un sistema di VMC garantisce:

LA VENTILAZIONE MECCANICA CONTROLLATAVantaggi per la salute ed il risparmio

Mauro Braga

30

L’evoluzione e lo sviluppo tecnologico del settore edilizio, orientati ad ottenere il

massimo risparmio energetico, hanno portato a costruire locali sempre più “ermetici”.

Se il fabbisogno di calore per la ventilazione degli ambienti in un

edificio convenzionale è pari a circa il 25 % del fabbisogno totale,

nei nuovi edifici ben coibentati tale valore arriva solitamente al 50 %

del fabbisogno totale di calore.

Perdite energetiche per ventilazione degli ambienti

< 30

< 50

< 70

< 90

< 120

< 160

EFFICIENZA ENERGETICA E SALUBRITÀ AMBIENTALE

Mauro Braga


Mauro Braga


Zona

climatica

Ventilazione Qv

[kWh/m2anno]

Edificio

classe D

Edificio

classe C

Edificio

classe B

B – Messina 8,4 9% 12% 17%

D – Roma 16,81 19% 24% 34%

E – Bolzano 33,16 37% 47% 66%

L’utilizzo di un sistema di ventilazione meccanica controllata che recuperi l’energia dispersa per ventilazione riduce i consumi e migliora la classe energetica

Il peso delle perdite di energia per ventilazione aumenta: ▪ con la classe dell’edificio ▪ con la zona climatica


Mauro Braga

Esempio: abitazione ca.100m2, classe B (fabbisogno energia < 50 kWh/m2anno)

Quantificazione delle dispersioni per Ventilazione:

annomkWh

v

annokWh

v

giornoh

annogiornoK

KmWh

ariahv

SupQ

Q

GGCnmVQ

2

3

51,281002,2851

2,285124240033,05,0300

][24][][][][ 13

==

==

=

Le dispersioni di calore necessarie al ricambio dell’aria rappresentano una quota

consistente del fabbisogno energetico dell’edificio, soprattutto nel periodo invernale in

cui è in funzione il riscaldamento.

Perdite energetiche per ventilazione degli ambienti


Mauro Braga

Ventilazione CENTRALE

▪ 1 unità di ventilazione a servizio di una intera

abitazione

▪ Sistema di canali per la distribuzione dell’aria

Ventilazione DECENTRALIZZATA

▪ TANTE unità di ventilazione locali

▪ Nessuna canalizzazione

▪ Ogni unità serve un singolo locale

SISTEMI DI VMC PER IL SETTORE RESIDENZIALE

Mauro Braga

VMC a Flusso bilanciato

con estrazione dell’aria viziata ed immissione di aria fresca

di rinnovo (2 ventilatori e 2 condotti separati): usualmente

prevedono dispositivi di recupero del calore dall’aria espulsa

VMC a Flusso semplice

con sola estrazione dell’aria viziata

(1 condotto, solo per ventilazione)

Tecnologie per la ventilazione meccanica in ambito residenziale

Distinzione in base al FLUSSO DELL’ARIA:


Mauro Braga

Tecnologie per la ventilazione meccanica in ambito

residenziale

Modalità di RECUPERO TERMICO:

VMC con recupero «PASSIVO»

Recupero del calore contenuto nell’aria viziata in uscita mediante scambio

termico diretto con l’aria fresca in ingresso, che viene così pre-riscaldata.

Il recuperatore passivo può essere STATICO (scambio di calore sensibile) o

ENTALPICO (con superfici maggiorate per consentire lo scambio di calore

sensibile e umidità).

VMC con recupero «attivo» o TERMODINAMICO

Recupero termico attraverso un circuito frigorifero

(no scambio termico diretto tra aria in entrata e in uscita dall’edificio)


Mauro Braga

VMC a flusso semplice:

• solo estrazione dell’aria viziata (1 condotto)

• Ingresso aria da “spifferi” e fenditure

• senza recupero di calore



Mauro Braga

VMC a flusso doppio o “bilanciato”:

• Estrazione aria viziata

• Immissione aria fresca

• 2 sistemi di condotti separati

• Filtrazione aria immessa

• Possibile il recupero del calore

aìdall’aria in uscita



Mauro Braga

VMC decentralizzato

• Flusso doppio incrociato

• Flusso singolo alternato



Mauro Braga

Principio di funzionamento:

L’unità di ventilazione è dotata di uno scambiatore aria-aria che

garantisce lo scambio termico tra aria espulsa e immessa.

Scambiatore a piastre a

flussi incrociati

Scambiatore a piastre a

flussi controcorrente

Scambiatore rotativo

Recupero mediante scambio di calore diretto tra aria in ingresso

e in uscita



Mauro Braga

VANTAGGI:

▪ Nessun organo in movimento

▪ Recupero del calore sensibile con rendimenti anche > 90%

▪ Rendimento di recupero globale oltre l’80%

▪ Facile pulizia e assenza di contaminazione

▪ tra i flussi

SVANTAGGI:

▪ Trasferimento calore latente solo se la temperatura

▪ superficiale dello scambiatore scende sotto la

▪ temperatura di rugiada di una delle due correnti

▪ no controllo umidità

▪ no recupero significativo del calore latente

Recupero mediante scambio di calore diretto tra aria in ingresso e in uscita



Mauro Braga

VANTAGGI:

▪ Elevatissimo rapporto Superficie di scambio / Volume

▪ Possibilità di recupero calore sensibile e latente

▪ Rendimento globale superiore ad altre tipologia di scambiatore

▪ Possibilità di umidificazione/deumidificazione

▪ Possibilità di variare il grado di recupero agendo sulla velocità del rotore

SVANTAGGI:

▪ Possibile contaminazione tra i flussi di aria

▪ Gestione dell’umidità non completamente controllabile

Recupero passivo: gli scambiatori ROTATIVI

▪ Costituiti da rotore cilindrico caratterizzato da elevatissimo sviluppo

superficiale

▪ Scambio avviene per accumulo di calore e umidità sulla matrice del

rotore che ruota lentamente attraversato a turno dai due fluidi.



Mauro Braga

RIPRESA

20°C

MANDATA

22°C

SCARICO

ASPIRAZIONE

0°C

Scambiatore esterno =

Evaporatore

Scambiatore interno =

Condensatore

Recupera energia dall’aria di ripresa

Riscalda l’aria di rinnovo

Recupero attivo o «TERMODINAMICO»

Attenzione!

Il recupero termico è

possibile solo a compressore

ACCESO

(NO RECUPERO PASSIVO).



Mauro Braga

Componenti e principio di funzionamento

Le unità aspirano l’aria dai locali umidi e saturi di odori, attraverso lo scambiatore a flussi

incrociati cedono l’energia contenuta nell’aria viziata in espulsione, all’aria esterna di rinnovo,

che quindi si riscalda prima di essere immessa negli ambienti interni.


Mauro Braga

ripresa aria ambiente/espulsione aria esterna

ingresso aria esterna/mandata aria ambiente


Principio di funzionamento:

Funzione FREE COOLING:

Possibilità di bypassare lo

scambiatore nelle mezze stagioni (no

recupero termico).

Bypass automatico in funzione delle

temperature interna ed esterna

(rilevate a bordo macchina).

Ari

a a

mb

ien

teri

pre

sa


Mauro Braga

Il recupero del calore avviene grazie allo scambiatore aria-aria a flussi incrociati in

controcorrente, con efficienza media superiore al 90%.

Il preriscaldamento dell’aria esterna avviene

mediante il recupero del calore dell’aria di scarico.

L’efficienza di recupero del calore, WRG, in

condizioni di ventilazione normale è superiore al

90%:

(

Esempio:

TAR = + 21°C

TAE = + 5°C

TMA = {0.9 · [ + 21 – ( + 5 )] } + ( + 5 ) = 19.4°C



Mauro Braga


COMPONENTI principali dell’unità di ventilazione:

Scambiatore a flussi incrociatiestraibile in materiale plastico

Allacciamenti aeraulicisenza ponti termici

Isolamento termoacustico

Ventilatori classe Ain C.C.- Aspir./espul.

Filtri rimovibili

Preriscaldatore elettrico con funzione antigelo


Mauro Braga

sistema di condotti per la

distribuzione dell’aria

Sistema centralizzato

Sistema decentralizzato


L’impianto di ventilazione centrale: struttura e componenti


Mauro Braga

+ =


Mauro Braga

▪ Attualmente in Italia non esiste una normativa ad hoc che indichi come dimensionare i sistemi di

VMC in ambito residenziale.

NORMA Descrizione

UNI EN 15251Aspetti energetici connessi alla qualità degli ambienti interni (in

particolare tasso di rinnovo aria e caratteristiche termiche locali)

UNI TS 11300-1 Calcolo fabbisogni energetici degli edifici

UNI 10339 Portate di ventilazione minime negli ambienti interni

DLgs 311/06 e DPR 59/09 Caratteristiche necessarie ai sistemi di ventilazione

DIN 1946-T6 Ventilazione meccanica per abitazioni con recupero di calore

Legge 447/95

UNI 8199/98, DIN 4109Protezione contro i rumori negli edifici

UNI EN 13779, DIN 6022

UNI EN 15239, UNI EN 15240

UNI EN 12097, UNI EN 7192

DIN 4102

Ed altre ancora…

Requisiti prestazionali dei sistemi di ventilazione, requisiti d’igiene,

linee guida per la manutenzione, ventilazione ed apparecchi a gas

per uso domestico, norme antincendio ecc.

▪ Riferimenti

parziali o indiretti

compaiono sulle

norme riguardanti

la certificazione

energetica degli

edifici e la qualità

dell’aria negli

ambienti interni.


La scelta del RECUPERATORE


Mauro Braga

▪ UNI 10339 – portate di ventilazione minime negli ambienti interni

Indica la necessità di avere un apporto di aria di rinnovo minimo di 40 m3/h per persona che abita

stabilmente i locali

▪ Tasso di ricambio: 0,5 1/h

Tasso di ricambio riconosciuto da studi di settore come ottimo compromesso tra necessità di avere

una buona qualità dell’aria interna e contenere le dispersioni di energia:

0,3 1/h = ricambio aria minimo da garantire con ventilazione naturale (finestre)

0,7-0,8 1/h = tasso di ricambio oltre cui i benefici di un maggior apporto di aria fresca non sono più percepibili

Consiglio: selezionare un recuperatore che

1) sia in grado di elaborare una portata aria che soddisfi sia i 40 m3/h per persona

sia il ricambio di 0,5 1/h

2) Rispetto a tale portata abbia un ulteriore margine di aumento portata




Mauro Braga


Esempio: abitazione di 150 m2, con 3 stanze da letto (4 abitanti abituali)

▪ 𝑃𝑜𝑟𝑡𝑎𝑡𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎𝑈𝑁𝐼 10339 = 40𝑚3

ℎ×𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎× 4 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑒 = 𝟏𝟔𝟎

𝒎𝟑

𝒉

▪ 𝑃𝑜𝑟𝑡𝑎𝑡𝑎 𝑟𝑖𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 0,5 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑟𝑖𝑠𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎𝑡𝑜 × 𝑡𝑎𝑠𝑠𝑜 𝑑𝑖 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒

= 150 𝑚2 × 2,7𝑚 × 0,5 Τ𝑟𝑖𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖ℎ = 𝟐𝟎𝟐, 𝟓

𝒎𝟑

𝒉

L’unità di ventilazione deve avere una portata di almeno 202,5 m3/h



Mauro Braga



Inoltre, rispetto alla portata calcolata (che corrisponderà alla «ventilazione NORMALE») la

macchina deve avere ancora un margine di possibile aumento della portata

▪ Per consentire il funzionamento in «ventilazione INTENSIVA» nei momenti di

affollamento dei locali

▪ Perché il recupero termico, i consumi e la rumorosità della macchina siano ottimizzati,

deve operare con continuità lontano dalla propria portata massima.

Regola empirica*:

selezione unità con portata massima maggiore non della portata

corrispondente a 0,5 ricambi/h ma a 0,7 ricambi/h

*da utilizzarsi per un primo calcolo approssimativo, senza alcuna pretesa tecnico/progettuale



Mauro Braga



▪ Portata minima da UNI 10339 160 m3/h

▪ Portata corrispondente a 0,5 ricambi/h 202,5 m3/h

▪ REGOLA EMPIRICA: selezione unità con portata massima ≥ 283,5 m3/h (

0,7m³/h )



Mauro Braga

DA EVITARE:

▪ Posizionare la macchina troppo distante dai locali trattati

➢ I ventilatori non hanno sufficiente prevalenza

▪ Far lavorare perennemente la macchina alla sua massima portata

➢ Recupero termico non ottimizzato

➢ Ventilatori alla massima velocità (rumorosità, consumi elevati)

▪ Scordare i silenziatori

➢ Rischio di trasmissione rumore

▪ Mettere pochi canali/bocchette rispetto alla portata da trattare

➢ Se in canali e bocchette passa più portata della massima consentita (da dato

tecnico) FISCHIANO

Il PROGETTO e la corretta installazione dell’impianto sono

fondamentali per garantire comfort ed efficienza



Mauro Braga

fine

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Verona, martedì 14 maggio 2019 DOCENTE · Mauro Braga Aggiornamento del 2019 su detrazioni fiscali per riqualificazioni 50% Ristrutturazione edilizia, bonus mobili ed elettrodomestici