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La recente direttiva 2010/31/UE sulle prestazioni energetiche nell’edilizia, definisce per la prima volta il concetto di “Edifici a energia quasi zero”, ovvero edifici ad altissime prestazioni energetiche, in cui il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo deve essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze.
Presento la sintesi della tesi di laurea dell’architetto Tiziano Andrea Salamone, relatore Arch. Ph.D. Salvatore Pitruzzella, il cui scopo è stato quello di verificare e dimostrare la reale fattibilità di un “Edificio a energia quasi zero” così come previsto dalla predetta direttiva europea, combinando geotermia e fotovoltaico.
E’ stato assunto come base di partenza per tale verifica il progetto S.H.E. di Villa Fastiggi (Pesaro) riprogettandone l’aspetto energetico.
S.H.E. è l’acronimo di Sustainable Housing in Europe, un progetto finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito del 5° Programma Quadro di Ricerca e Sviluppo, sottoprogramma “Energia, Ambiente e Sviluppo Sostenibile”.
Il tema della sostenibilità applicato al campo dell’architettura rappresenta un’importante strada da seguire per assicurare lo sviluppo nel rispetto di una sostenibilità economica ed ambientale. Ogni serio provvedimento in materia di contenimento dei consumi energetici, non può prescindere dal fatto che l’energia impiegata nel settore residenziale e nel terziario, rappresenta ben oltre il 40% del consumo finale di energia della Comunità Europea.
In Italia questi settori hanno fatto registrare, nell’ultimo anno, una percentuale totale del 48%.
Se si persegue la riduzione dei consumi energetici dell’edilizia residenziale si concorre, in buona parte, alla diminuzione del fabbisogno energetico globale con il vantaggio di un risparmio economico e la conseguente riduzione di emissioni nocive nell’atmosfera.
Vediamo di seguito tutti i dettagli:
Analisi del Risparmio Energetico ed Economico Grazie a una Corretta Gestione del Sistema Impiantistico
Da un’attenta fase di analisi delle prestazioni energetiche dell’involucro, abbiamo rilevato un EPI di 61,5 kWh/m2 anno, attestandosi così in classe C ai fini della certificazione energetica, ed un fabbisogno annuo totale di 88.257 MJ per la stagione di riscaldamento e 60.780 MJ per la stagione di raffrescamento.
Per soddisfare tale fabbisogno abbiamo ipotizzato una centrale termica che sfruttasse le potenzialità di un impianto geotermico a sonde verticali (SGV) con pompa di calore a bassa entalpia e sistema di riscaldamento a pannelli radianti; combinandola poi con un impianto fotovoltaico idoneamente dimensionato al fine di soddisfare il residuo consumo elettrico richiesto dalla pompa di calore.
Sotto i nostri piedi abbiamo quindi una quantità di energia inesauribile, gratuita, rinnovabile, ecocompatibile e a disposizione 365 giorni l’anno. La geotermia a bassa entalpia sfrutta il calore presente nel sottosuolo per la climatizzazione degli edifici estraendolo tramite una sonda e cedendolo successivamente a una pompa di calore che, con un limitato consumo energetico (circa il 25% dell’energia totale prodotta), lo incrementa ulteriormente (sfruttando il principio di compressione ed evaporazione di un fluido per trasferire calore da un corpo freddo ad uno caldo).
Una volta raggiunta così la temperatura necessaria, viene distribuita all’edificio da riscaldare attraverso impianti a bassa temperatura (pannelli radianti a pavimento). Lo stesso processo, ma inverso, avviene durante il periodo estivo per raffrescare i locali.
L’evoluzione tecnologica degli ultimi anni ha reso disponibili sistemi impiantistici che da un lato migliorano sensibilmente il livello di comfort negli ambienti e dall’altro riducono i consumi energetici in maniera significativa.
La realizzazione di un impianto geotermico completo (riscaldamento + raffrescamento) è senz’altro la soluzione più conveniente, in quanto comporta un minor tempo di ammortamento del costo dell’impianto.
Comparazione dei Costi e dei Consumi Energetici
L’analisi costi comparata che abbiamo elaborato mostra chiaramente un costo specifico medio per unità di calore prodotto pari a 1/3 di quello di un impianto tradizionale con caldaia a gasolio e 1/2 di quello di un impianto tradizionale con caldaia a metano.
Dalla valutazione economica si evidenzia inoltre un risparmio annuo con la geotermia del 68% rispetto al metano e del 80% rispetto al gpl.
Mentre dall’analisi pluriennale dei flussi di cassa si evince infine come il maggiore investimento iniziale da sostenere per un impianto geotermico così come ipotizzato è facilmente ammortizzabile in circa 13 anni rispetto al metano ed in circa 7 anni rispetto al gpl.
Integrando tale impianto con il fotovoltaico si elimina totalmente il consumo elettrico e con l’incentivo statale previsto dall’ultimo conto energia si riducono ulteriormente i costi. Per l’impianto combinato otteniamo così un curva dei flussi di cassa discendente, i quali potrebbero trasformare l’impianto persino in una fonte di guadagno nel caso in cui si effettua un’analisi superiore a vent’anni.
Come e Quando è Possibile Realizzare un Edificio a Energia Quasi Zero
Tuttavia, nonostante i vantaggi sin qui mostrati, abbiamo rilevato che è impossibile ottenere i risultati richiesti dalla direttiva in quanto il profilo della produzione energetica dell’impianto ipotizzato coincide con il fabbisogno energetico dell’involucro solo nel caso di un bilancio totale sull’intero anno, ma non nei singoli mesi.
Il fabbisogno totale per la stagione di riscaldamento risulta essere inversamente proporzionale alla produzione energetica nello stesso periodo e viceversa avviene nella stagione di raffrescamento.
Considerati tre mesi tipo: Gennaio, Maggio e Luglio è evidente come:
- nel primo caso la produzione sia inferiore al fabbisogno e dunque sia necessario prelevare energia dalla rete;
- nel secondo caso la produzione sia superiore al fabbisogno e dunque sia possibile cedere energia alla rete;
- nell’ultimo caso la produzione coincida con il fabbisogno e dunque entrate ed uscite si equivalgono.
Si palesa un ulteriore problema dovuto allo sfasamento orario tra produzione e fabbisogno: se infatti nella stagione di raffrescamento si produrrà e consumerà energia nelle stesse fasce orarie, prevalentemente durante il giorno, nella stagione di riscaldamento invece si produrrà energia durante il giorno mentre verrà consumata prevalentemente la sera.
L’insieme dei risultati ottenuti ci ha portati ad affermare che un edificio “Zero energy” è fattibile e realizzabile – non solo sperimentalmente ma anche nella prassi comune – con costi di investimento relativamente bassi, in relazione ai benefici economici, ambientali e sociali, ma solo tramite un continuo backup con la rete.
Tesi di Laurea a cura di:
Laureando: Arch. Tiziano Pablo Andrea Salamone
Relatore: Arch. Ph.d. Salvatore Pitruzzella
Sono d’accordissimo con Roberto Saija: “Cambiare il sistema normativo che regola il settore è il modo migliore per disincentivare gli investimenti, mettere l’Italia nelle condizioni di non sviluppare una filiera e diventare terra di conquista degli stranieri”
molto interessante…
una polemica..chi è che potra permettersi questi edifici
sicuramente non le persone come me
Tutto ciò è realta’ !!!
Il nostro studio sta gia’ realizzando una villetta unifamigliare “ATTIVA” cioè che produce più energia di quanta ne consuma !!!
Con le tecnologie ora presenti è possibile facilmente, e non con costi proibitivi, anzi e’ possibile anche riportare, con investimenti accettabili edifici esistenti a diventare “ATTIVI”.
Ciao Marco e grazie per la testimonianza.
Se vuoi presentare una sintesi del tuo lavoro e dei risultati ottenuti, sarò bel lieto di ospitarlo su MyGreenBuildings.org
A presto e buon lavoro.
bella disquisizione ed interessante, ma mi sembra che ancora si faccia fatica a capire che dobbiamo rendere più performante l’involucro, dopodichè gli impianti sono solo un mero accessorio, al limite anche non necessari.
Il mio studio di architettura ha progettato un edificio a basso consumo energetico certificato CasaClima A per un’impresa di Costruzioni molto virtuosa. Il primo anno la bolletta del gas per il riscaldamento è stata di 600 euro l’anno per tre appartamenti di 80 mq circa l’uno. Considerando che il primo anno è peggiorativo probabilmente la spesa per ogni alloggio si attesterà sotto i 200 euro annui. Stiamo anche realizzando, sempre per la stessa committenza, una villa che bifamigliare in grado di produrre più energia di quella che consuma.
I mezzi per realizzare edifici a consumo zero ci sono, con qualche investimento più del “normale”, si possono ottenere edifici che consumano poco o niente.Siamo noi progettisti che dobbiamo essere consapevoli degli strumenti contemporanei e proporli ai committenti.
Saluti Marco
Interessante ma nel complesso poco fluida! Sicuramente è più importante l’opportunità offerta da impianti combinati, mentre nel caso opposto a mio avviso l’impianto a metano resta più conveniente anche da un punto di vista della manutenzione di tali impianti e dei possibili costi che possono scaturire nel tempo.
Buon proseguimento e buon lavoro
Articolo molto interessante.
Inoltre se avete consigli su come far diventare attivi edifici “vecchi”, ogni consiglio è ben accetto!!
Ciao ragazzi e grazie dei commenti.
Sono il primo a sostenere la priorità di attenzione verso l’involucro edilizio. La migliore energia rinnovabile è quella risparmiata!
Questo tesi ha posto esclusivamente l’accento al sistema impiantistico.
Colgo l’occasione per invitarvi a propormi dei vostri progetti attraverso i quali poter leggere risultati importanti ottenuti su questo tipo di edifici, massimizzando le prestazioni dell’involucro edilizio.
Sarò ben lieto di pubblicarli qui su MyGreenBuildings.org
Nel flusso di cassa, avete fatto il confronto col GPL che costa il doppio del metano. Col metano forse era diverso.
Nei flussi di cassa del FV vi dimenticate di quanto pagano gli utenti della rete. Il confronto, per essere equo, va fatto senza gli incentivi, che la colletività paga comunque.
L’energia del terreno o dell’aria non è “fonte” ma solo energia gratuita trascinata dalla pompa di calore. Solo col terreno e con l’aria non si fa nulla. La forza motrice è l’energia elettrica che consuma la pompa di calore.
Non è corretto contare l’energia captata dai pannelli FV in estate per compensare l’energia elettrica consumata in inverno o di notte.
Gli edifici a “consumo quasi nullo” non è ancora stato definito cosa sono.
A parte questo, il resto può andare…
Le pompe di calore sono sicuramente un dispositivo interessante ma non credo serva fare carte false per imporle a tutti i costi.
Sicenramente mi sembra folle considerare un edificio energivoro come questo (61,5 kWh/mq anno !!!!) come un esempio di edificio ad energia quasi zero. Il “coprire” lo spreco di energia dell’edificio con un impianto fotovoltaico è come scopare la polvere e buttarla sotto il tappeto… Tra l’altro il decreto rinnovabili (intelligentemente) non permetterà di considerare solo l’adozione dell’impianto fotovoltaico come fonte rinnovabile per soddisfare i fabbisogni dell’edificio. La quota geotermica in questo caso è probabilmente talmente bassa che (forse) non permetterà di rientrare nei limiti del decreto.
Con gli importi pagati per realizzare le sonde si poteva tranquillamente abbassare drasticamente le dispersioni dell’involucro e mantenere un classico impianto con caldaia a metano. Oltretutto si sarebbe risparmiata un sacco di energia anche in fase di realizzazione dell’opera. My 2 cents…
Abbiamo finito una villetta da 160 mq a energia quasi zero a Manziana. Sistema di realizzazione a pareti prefinite a struttura lignea tralicciata isolante lana di legno, trasmittanza 0,14 sfasamento 15,6 h. Infissi da 94 mm a 6 camere e tre guarnizioni a triplovetro, trasmittanza media 0,8. Solare termico ad accumulo 550 l; fotovoltaico 2,3 kwp; ventilazione meccanica controllata, integrazione pompa di calore inverter potenza impegnata 1500 w con fancoil .
I committenti ci abitano da un mese e mezzo e non hanno mai acceso la pompa di calore neppure per il primo avvio e hanno in casa 20 gradi solo con il recupero degli apporti gratuiti ed acqua calda senza limiti. N.B. nell’ultimo periodo abbiamo avuto due brusche actute termiche e quella mezza alluvione di Roma e in casa non se ne sono neppure accorti.
Ciao e grazie per la testimonianza.
Se vuoi presentare meglio il tuo lavoro qui su MyGreenBuildings.org non esitare a contattarmi su info @ mygreenbuildings.org
Buon lavoro!
Concordando con Cesare, Emanuele e Lorenzo, volevo aggiungere un’osservazione-domanda: è giusto usare un pavimento radiante per espletare sia la funzione di riscaldamento che di raffreddamento?
Credo che mentre per il riscaldamento, la scelta possa rivelarsi confortevole nel caso del raffreddamento possa produrre discomfort.
Inoltre mi chiedevo quanto è customizzabile questo tipo di impianto e soprattutto quali sono i tempi di “reazione”, visto che l’involucro non è poi cosi performante.
Buon lavoro a tutti e complimenti all’Ing. Ursini per il network che sta generando.