Speciale SCUOLE POST COVID-19 Scuole NZEB
Pompadi calore a doppia sorgente per la climatizzazione di palestra e laboratoriNZEB L’utilizzo di pannelli ibridi (PVT) accoppiati al terreno consente risparmi energetici importanti e la completa autosufficienza elettrica di un innovativo impianto con pompa di calore a doppia sorgente termica Renato Lazzarin, Marco Noro*
I
L FABBISOGNO ENERGETICO per la climatizzazione degli
edifici richiede in tutti i paesi industrializzati una percentuale dal al % del consumo complessivo. È un valore elevato che non può che sorprendere chi conosca le tecniche di coibentazione degli edifici e le nuove tecnologie degli impianti. L’impiego sistematico delle nuove conoscenze in proposito consente di realizzare degli edifici che richiedono un contributo di energia fornita dalla rete elettrica e tramite combustibili tradizionali davvero minimo. Si ottengono in questo modo gli edifici denominati NZEB (Nearly Zero Energy Buildings) [] []. La ristrutturazione complessiva del blocco laboratori/palestra dell’Istituto “Della Lucia” di Vellai di Feltre (BL), in corso di realizzazione quest’anno, fornisce l’occasione di utilizzare in maniera intelligente diverse moderne tecnologie con il proposito di realizzare un edificio non solo ZEB (nessuna energia dall’esterno), ma addirittura in grado di mettere a disposizione dell’energia per edifici vicini o per la rete elettrica.
Descrizione dell’intervento Sulla scorta di una modellizzazione in Trnsys [] con un time step di min, si sono determinati i carichi termici di riscaldamento e raffrescamento annuali dell’edificio (Figura ). Occorre considerare anche il riscaldamento dell’Acqua Calda Sanitaria (ACS). Tale fabbisogno termico è fortemente determinato dalla concentrazione temporale e dalla temperatura della
20
#62
richiesta (la seconda è stata fissata in questo studio a °C). Considerando il prolungato utilizzo della palestra anche fuori orario scolastico (oltre le :), si è ipotizzato un consumo di acqua calda distribuito nell’arco della giornata (dalle : alle :) via via crescente, con portate massime dalle : alle :, per un totale di l al giorno. I valori sono coerenti con quelli determinati con metodo di calcolo secondo UNI TS -: si è optato pertanto per l’installazione di una macchina della taglia nominale indicativa di kW frigoriferi e kW termici.
L’impianto e relativa logica di controllo La caratteristica di originalità dell’impianto di climatizzazione è data dalla sezione solare composta da pannelli ibridi PVT. Si tratta di pannelli fotovoltaici (PhotoVoltaic) in grado di sfruttare una parte dell’energia termica (Thermal) che si è sviluppata per la parte di radiazione solare che non ha prodotto energia elettrica. Il vantaggio è duplice, legato sia al raffreddamento delle celle fotovoltaiche con relativo incremento di rendimento, sia al recupero termico. I PVT disponibili in commercio sono generalmente privi di copertura in vetro (modulo MSS di Figura ), ma vi sono anche sistemi vetrati (moduli PVTWIN e COGEN) che consentono temperature più elevate per l’effetto termico disponibile ([]-[]). La scarsa diffusione dei sistemi vetrati è dovuta al timore del raggiungimento di temperature troppo
elevate che potrebbero danneggiare le celle PV allo spegnimento della pompa di circolazione solare dovuta alla ridotta o assente richiesta termica in particolare nei mesi estivi. Nell’impianto proposto, una pompa di calore elettrica a doppia sorgente (dual-source) produce l’acqua calda e fredda per soddisfare tutti i carichi (riscaldamento, raffrescamento, ACS). Una prima sorgente della pompa di calore è un sistema a tubi verticali a terreno. La seconda è proprio la sezione PVT. La pompa di calore è generalmente alimentata dall’energia elettrica prodotta dalla sezione PVT, alla quale è stata aggiunta una sezione di pari area di PV “tradizionale”. L’energia termica che il PVT mette a disposizione viene impiegata nel preriscaldamento dell’ACS, ovvero come sorgente fredda della pompa di calore, quando i livelli termici siano più vantaggiosi rispetto al terreno. Nel caso di ridotta o assente richiesta termica i PVT inviano l’acqua calda prodotta negli scambiatori a terreno, consentendo un certo livello di ricarica. Uno schema semplificato dell’impianto è riportato in Figura , dove
