Utilizzo dell'acqua di falda per la climatizzazione di un edificio del terziario. Requisiti prestazionali ed analisi energetica

The topic of the discussion concerns the planning of HVAC system for air-conditioning in a new building placed in Milan. The key issue is the use of ground water by means of the free-coling modality designed in order to reduce energy costs linked to summer air-conditioning. The analysis will be focused on two main purposes. The first one deals with quantifying energy consumptions by multipurpose chiller during periods of summer air-conditioning. It will be compared a type of solution developed at a preliminary stage and another one taken as the point of reference. The second one is about the fulfilment of legal requirements, paying particular attention to the "Decreto Legislativo 28/11" in terms of coverage of primary energy from renewable sources for winter and summer air- conditioning services and for domestic hot water production. It wil be shown that the combined use of ground water for free cooling stage, of polyvalent systems functioning in a heat pump and of a photovoltaic plant makes possible to meet the necessary requirements so as to obtain the volumetric volume of 5%, according to the "Drecreto Legislativo 28/11". Firstly it will be provided an overview of the previous and the current legislative system in building and HVAC sectors. This first analysis will show that the standard UNI/TS 11300-4:2016 only considers solar photovoltaic energy, solar thermalenergy , biomasses and a fraction of thermal energy provided by heat sources as renewable sources. This turns out to be problematic. The contribution given by the use of ground water in free-cooling modality is not take in consideration. After providing technical information concerning the building and HVAC plants, the procedures adopted for a dynamics simulation and applied to get the results of the first purpose will be explained. In the end it will be shown a calculation procedure specially designed and developed which takes into account the contribution of free-cooling given by the ground water so as to determine the amount of renewable and non-renewable primary energy required by the building, with its application to the case examined.

L’oggetto della presente trattazione riguarda la progettazione degli impianti meccanici per la climatizzazione in un edificio di nuova costruzione nel comune di Milano. L’argomento principale riguarda l’utilizzo dell’acqua di falda in modalità di free-cooling ideato al fine di ottenere la riduzione dei consumi energetici connessi alla climatizzazione estiva dell’immobile. Il tema verrà sviluppato con due scopi. Il primo verte a quantificare i consumi di energia elettrica da parte delle unità polivalenti della centrale termo-frigorifera nel periodo di climatizzazione estiva. Questa analisi verrà svolta per confronto tra la soluzione impiantistica sviluppata in fase di progetto preliminare ed una soluzione impiantistica assunta come riferimento. Il secondo obiettivo consiste nella verifica del rispetto delle prescrizioni di legge da parte dell’edifico oggetto di trattazione, con particolare attenzione rivolta agli stringenti requisiti minimi imposti dal Decreto Legislativo 28/11 in termini di copertura di energia primaria da fonte rinnovabile per i servizi di climatizzazione invernale, estiva e per la produzione di acqua calda sanitaria. Si mostrerà inoltre come grazie all’utilizzo combinato dell’acqua di falda in pre-raffreddamento, delle macchine polivalenti funzionanti in pompa di calore della presenza di un impianto fotovoltaico è possibile raggiungere i requisiti necessari all’ottenimento del bonus volumetrico del 5% previsto dal Decreto sopra citato. In primo luogo si fornirà una panoramica del sistema legislativo passato e presente che regolamenta il settore edilizio ed impiantistico. Da questa prima analisi emergerà la criticità data dal fatto che la norma UNI/TS 11300-4:2016 considera come fonti rinnovabili unicamente il solare fotovoltaico, solare termico, biomasse e quota parte di energia termica fornita da pompe di calore. Il contributo derivante dall’utilizzo dell’acqua di falda in modalità di free-cooling non è contemplata. Dopo aver fornito informazioni tecniche riguardo il fabbricato e gli impianti HVAC a servizio delle zone termiche presenti verranno spiegati i procedimenti adottati nello svolgimento di una simulazione in regime dinamico condotta per determinare i risultati del primo scopo. Infine si mostrerà un procedimento di calcolo appositamente studiato e sviluppato per poter tenere conto del contributo del pre-raffreddamento dato dall’acqua di falda ai fini del calcolo delle quantità di energia primaria rinnovabile e non rinnovabile richieste dall’edificio, con relativa applicazione al caso in esame.