Applicazione di controlli evoluti per impianti VAV : analisi del risparmio energetico

The ability to fully apply the potential of variable airflow systems is made possible by the development of air systems, the invention of new fan speed control systems, and the growing adoption of innovative air quality management systems based on real-time assessment of pollutant concentrations. The control method for multi-zone systems uses terminal VAV boxes to modify the supplied air flow rate and adopts performance-related standards. The thesis aims to evaluate the effects of the implementation of control logic with increasing complexity in variable flow rate systems in terms of saving electricity used by fans and heat generators. This paper also explores an aspect usually neglected in air systems: the tightness of the networks and its impact on the whole energy consumption. The study employs dynamic modeling of an all-outdoor air system that serves the Italian headquarters of the “Belimo” company, located in Grassobio (BG). The study shows the extent of the inefficiencies caused by system’s incomplete air tightness and how with the implementation of appropriate energy management system they can be reduced saving more than 25% of electricity per year. These control logics require the use of additional devices concerning those generally used into HVAC system. Following the energy simulations, it has been proposed a strategy for the experimental validation and tuning of the model through measurements made on site under specific conditions.

Lo sfruttamento completo delle potenzialità dei sistemi a portata d'aria variabile è reso possibile dalla diffusione di nuovi sistemi di controllo della velocità dei ventilatori e dalla crescente adozione di sistemi innovativi di gestione della qualità dell'aria, basati sulla valutazione in tempo reale delle concentrazioni di inquinanti. La modalità di regolazione per impianti multizona utilizza le cassette VAV terminali per modificare la portata d'aria erogata e adotta standard prestazionali. La tesi si propone di valutare gli effetti, in termini di risparmio di energia elettrica impiegata dai ventilatori e dai generatori di calore, dell'implementazione di logiche di controllo degli impianti a portata variabile a complessità crescente. Questo elaborato approfondisce anche un aspetto solitamente trascurato degli impianti ad aria: la tenuta delle reti e l’impatto di questa sui consumi energetici dell’impianto. Lo studio è basato sulla modellazione dinamica dell’impianto ad aria primaria presente nella sede italiana dell’azienda “Belimo”, sita nel comune di Grassobbio (BG). La ricerca mostra quali siano le entità dell’inefficienze legate alla non completa tenuta dell’impianto e come con un appropriato sistema di gestione energetica si può ridurre tali aggravi risparmiando annualmente più del 25% di energia elettrica. Tali logiche di controllo richiedono l'utilizzo di ulteriori dispositivi rispetto a quelli generalmente impiegati negli attuali impianti HVAC. A seguito delle simulazioni energetiche è stata proposta una strategia per la validazione sperimentale e il tuning del modello tramite misurazioni effettuate in loco in condizioni specifiche.