AiCARR Journal #64 - Interventi trainanti | Rinnovabili by Quine Business Publisher

#64 Organo Ufficiale AiCARR

ISSN:2038-2723

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO11 - OTTOBRE-NOVEMBRE 2020

NORMATIVA SUPERBONUS 110%, IL DECRETO REQUISITI LOGICHE DI CONTROLLO PER OTTIMIZZARE I SISTEMI DI CLIMATIZZAZIONE CASE STUDY RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA DI UNA CENTRALE TERMO-FRIGORIFERA RISTRUTTURAZIONE AD ALTA EFFICIENZA DI UN EDIFICIO DI PREGIO ARTISTICO BEST PRACTICE CENTRALE DI CONDIZIONAMENTO OTTIMIZZATA SENZA IMPIEGO DI CAPITALE

ORIGINAL ARTICLES

THE USE OF GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEMS FOR CLIMATISATION IN HOT CLIMATES L’USO DI POMPE DI CALORE GEOTERMICHE PER LA CLIMATIZZAZIONE NEI CLIMI CALDI USE OF ENERGY PERFORMANCE CERTIFICATES DATA REPOSITORIES IN URBAN BUILDING ENERGY MODELS UTILIZZO DELLE BANCHE DATI DEGLI ATTESTATI DI PRESTAZIONE ENERGETICA NEI MODELLI ENERGETICI DEI PARCHI EDILIZI MITIGARE IL RISCHIO DI TRASMISSIONE AEREA DI SARS-COV2 NELLE AULE SCOLASTICHE MEDIANTE VENTILAZIONE NATURALE E IMPIANTI VMC MITIGATING THE AIRBONE RISK TRANSMISSION OF SARS-COV2 IN SCHOOL CLASSROOMS VIA NATURAL AND MECHANICAL VENTILATION

INTERVENTI TRAINANTI RINNOVABILI

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Periodico Organo ufficiale AiCARR

EDITORS IN CHIEF Francis Allard (France) Filippo Busato (Italy) HONORARY EDITOR Bjarne Olesen (Denmark) ASSOCIATE EDITORS Karel Kabele (Czech Republic) Valentina Serra (Italy) SCIENTIFIC COMMITTEE Ciro Aprea (Italy) William Bahnfleth (USA) Marco Beccali (Italy) Umberto Berardi (Italy) Anna Bogdan (Poland) Alberto Cavallini (Italy) Iolanda Colda (Romania) Stefano Corgnati (Italy) Annunziata D’Orazio (Italy) Filippo de’ Rossi (Italy) Livio de Santoli (Italy) Marco Dell’Isola (Italy) Giorgio Ficco (Italy) Marco Filippi (Italy) Manuel C. Gameiro da Silva (Portugal) Cesare M. Joppolo (Italy) Dimitri Kaliakatsos (Italy) Essam Khalil (Egypt) Jarek Kurnitski (Latvia) Renato M. Lazzarin (Italy) Catalin Lungu (Romania) Anna Magrini (Italy) Zoltán Magyar (Hungary) Rita M.A. Mastrullo (Italy) Livio Mazzarella (Italy) Arsen Melikov (Denmark) Gino Moncalda Lo Giudice (Italy) Boris Palella (Italy) Federico Pedranzini (Italy) Fabio Polonara (Italy) Piercarlo Romagnoni (Italy) Francesco Ruggiero (Italy) Luigi Schibuola (Italy) Giovanni Semprini (Italy) Jorn Toftum (Denmark) Timothy Wentz (USA) Claudio Zilio (Italy)

DIRETTORE RESPONSABILE ED EDITORIALE Marco Zani MANAGEMENT BOARD Filippo Busato Paolo Cervio Luca Piterà Erika Seghetti Marco Zani EDITORIAL BOARD Carmine Casale, Paolo Cervio, Pino Miolli, Marco Noro, Luca Alberto Piterà, Gabriele Raffaellini, Valentina Serra, Luigi Schibuola, Claudio Zilio COORDINAMENTO EDITORIALE Erika Seghetti redazione.aicarrjournal@quine.it ART DIRECTOR Marco Nigris GRAFICA E IMPAGINAZIONE Fuori Orario - MN Hanno collaborato a questo numero: Piergiulio Avanzini, Ilaria Ballarini, Veronica Brizzi, Jason Brooks, Filippo Busato, Domenico Carmosino, Carmine Casale, Francesco Castellotti, Vincenzo Corrado, Katia De Gregorio, Fabio Giavarini, Enrico Marco, Fabio Minchio, Eric Mobley, Fernando Pettorossi, Matteo Piro, Luca Alberto Piterà, Kelley Whalen, Alessandro Zivelonghi Pubblicità Quine Srl Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 dircom@quine.it Responsabile della Produzione Paolo Ficicchia Traffico, Abbonamenti, Diffusione Rosaria Maiocchi Editore: Quine srl – www.quine.it – traffico@quine.it Presidente Giorgio Albonetti Amministratore Delegato Marco Zani Direzione, Redazione e Amministrazione Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: redazione.aicarrjournal@quine.it Servizio abbonamenti Quine srl, Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: abbonamenti@quine.it Gli abbonamenti decorrono dal primo fascicolo raggiungibile.

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AiCARR journal è una testata di proprietà di AiCARR – Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria, Riscaldamento e Refrigerazione Via Melchiorre Gioia 168 – 20125 Milano Tel. +39 02 67479270 – Fax. +39 02 67479262 www.aicarr.org Gli articoli presenti all’interno di AiCARR Journal sono il risultato di una libera e personale interpretazione dei relativi autori. In nessun caso le idee espresse dall’autore possono essere considerate come parere di AiCARR. Nel caso in cui qualche diritto di autore sia stato involontariamente leso, si prega di contattare l’autore dell’articolo, al fine di risolvere ogni possibile conflitto.

Crediti Formativi Professionali per gli autori di AiCARR Journal Grazie all’accreditamento di AiCARR Journal presso il Consiglio Nazionale degli Ingegneri, agli ingegneri iscritti all’Albo che forniranno contributi alla rivista verranno attribuiti 2,5 CFP ad articolo pubblicato. Per la proposta di articoli, potete scriverci all’indirizzo di redazione: redazione.aicarrjournal@quine.it SUBMIT YOUR PAPER Tutti i membri dell'associazione possono sottoporre articoli per la pubblicazione. Ricordiamo che dal 1 aprile 2014, tutti i contributi autorali sono sottoposti a Blind Peer Rewiew. www.aicarrjournal.org

Aderente

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EDITORIALE

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DOI: 10.36164/AiCARRJ.64.05.01

IL VALORE DELLA PERSEVERANZA The value of perseverance

“Non chi comincia, ma quel che persevera”

Così scriveva Leonardo da Vinci, e così è inciso nei legni della nave scuola Amerigo Vespucci della Marina Militare italiana. In queste settimane stiamo osservando con apprensione la perseveranza del virus, in questo stato di emergenza sanitaria che ci attanaglia e riaccende la preoccupazione generale nei confronti della salute nostra e dei nostri cari, oltre a quella per le attività economiche del paese, le attività dei professionisti e delle imprese del nostro settore e dei nostri associati. Negli ultimi anni si è forse abusato della parola “resilienza”, creando un effetto strano tra gli ingegneri che ben conoscono il significato della prova di resilienza meccanica che porta alla rottura del provino. Il significato originario della parola è proprio quello che descrive la proprietà di saper assorbire l’energia degli urti in una deformazione non permanente. Scelgo invece non a caso la parola perseveranza, che è un insistere con forza, un esercitare una pressione costante, uno stare sempre sul pezzo. Anche AiCARR persevera, nelle sue attività di diffusione culturale attraverso i numerosi webinar programmati e quelli in programma, dal tanto atteso seminario sul Superbonus ai seminari di presentazione delle guide tecniche (realizzate e prodotte dalla precedente presidenza di Francesca Romana d’Ambrosio, che ancor una volta ringraziamo), passando per i seminari previsti per Mostra Convegno e riproposti online e le attività della scuola. Con grande flessibilità e prontezza le attività inizialmente programmate in presenza (es. seminario Superbonus) vengono riconvertite nelle nuove modalità. Il

successo determinato dall’elevatissimo numero di iscrizioni e dai feedback ricevuti, ne è stato un esempio il Convegno Nazionale, dimostra quanto la nostra offerta sia apprezzata da un numero elevato di soggetti, non solo dai nostri soci. Non ci fermiamo, anzi insistiamo con maggiore impegno, nel mettere a punto anche nuove formule di incontri online anche in forma breve, seminari “shot” di un’ora che presto verranno proposti anche in collaborazione con altre associazioni come ad esempio l’Associazione Italiana di Acustica AIA. Si cercano formule adatte per diversi generi di comunicazione, con diversi obiettivi di coinvolgimento e formazione, mantenendo sempre alto il livello tecnico e culturale che ispira il nostro operato. Nei giorni scorsi alcuni articoli delle maggiori testate giornalistiche nazionali riprendevano la frase “aumentando la portata di aria condizionata si riduce la concentrazione virale” a mò di slogan, con riferimento a uno studio specifico; anche in questo caso perseveriamo ricordando che tutti i documenti prodotti nella precedente e nella presente presidenza a proposito dell’utilizzo degli impianti di climatizzazione hanno chiarito già da tempo il ruolo cruciale dell’apporto di aria esterna (e non genericamente di “aria condizionata”, come non sarà sfuggito ai nostri soci). Perseveriamo quindi, nel generare offerta e confronto per i nostri associati, per attrarne di nuovi anche in un momento difficile come quello che stiamo vivendo, consapevoli che queste modalità che inizialmente potevano sembrare un surrogato oggi sembrano l’unica forma possibile per continuare a prenderci a cuore il nostro amato mondo del condizionamento dell’aria e dell’efficienza energetica. Filippo Busato, Presidente AiCARR

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Editoriale 4

Novità prodotti 8

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#64

Refrigeration World 12

NORMATIVA Superbonus 110%, pubblicato il Decreto Requisiti

AiCARR Informa 60

Una sintesi degli interventi agevolabili con i relativi riferimenti normativi e i requisiti minimi in termini sia prestazionali sia documentali L.A. Piterà

MONITORAGGIO E CONTROLLO

Ottimizzazione dei sistemi di climatizzazione: come progettare al meglio le logiche di controllo? Le logiche di controllo basate su intelligenza artificiale e internet delle cose consentono di migliorare le prestazioni energetiche degli impianti. Analisi dei risultati ottenuti in tre casi d’uso V. Brizzi

MONITORAGGIO Riqualificazione energetica, il ruolo della Building Automation Tra le varie tecnologie disponibili, il monitoraggio energetico consente ai progettisti che devono fornire soluzioni di efficientamento di avere dati oggettivi delle misure. I risultati di un caso di studio A. Lodi, R. Salimbeni

CASE STUDY Torre WTC di Genova, riqualificazione energetica della centrale termo-frigorifera Analisi tecnica ed economica dell’intervento di riqualificazione e sostituzione degli impianti di generazione e gestione dell’energia termica con sistemi a più elevata efficienza effettuato su una grande centro direzionale P. Avanzini, D. Carmosino, F. Pettorossi

31 38 44

Ristrutturazione di un edificio dal pregio artistico nel centro di Milano L’intervento, certificato LEED Gold, ha previsto l’installazione di sistemi tecnici ad alta efficienza gestiti con BMS F. Giavarini, K. De Gregorio, E. Marco

ORIGINAL ARTICLES The use of geothermal heat pump systems for climatisation in hot climates L’uso di pompe di calore geotermiche per la climatizzazione nei climi caldi Filippo Busato, Fabio Minchio, Francesco Castellotti

Use of Energy Performance Certificates data repositories in Urban Building Energy Models Utilizzo delle Banche Dati degli Attestati di Prestazione Energetica nei Modelli Energetici dei Parchi Edilizi Matteo Piro, Ilaria Ballarini, Vincenzo Corrado

Mitigare il rischio di trasmissione aerea di SARS-Cov2 nelle aule scolastiche mediante ventilazione naturale e impianti VMC Mitigating the airborne risk transmission of SARS-Cov2 in school classrooms via natural and mechanical ventilation Alessandro Zivelonghi

BEST PRACTICE Centrale di condizionamento ottimizzata senza impiego di capitale Un edificio del complesso ADTRAN, in Alabama, è stato oggetto di un intervento di riqualificazione impiantistica che ha portato a un notevole risparmio dei consumi energetici senza spese in conto capitale K. Whalen, J. Brooks, E. Mobley

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ARGO iMODBUS Sistema evoluto per la gestione delle temperature e per il controllo remoto. E’ dotato di connessione WiFi sia lato utente che tecnico, per assistenza da remoto.

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TERMOSTATO Il termostato ambiente permette di gestire l’accensione/spegnimento e la temperatura di erogazione dell’acqua sia in caldo che in freddo, la variante ACS può gestire il set point di produzione dell’ACS.

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Novità Prodotti UNITÀ POLIVALENTE A PIÙ LIVELLI DI TEMPERATURA Le unità nuove multi-funzione AERMEC CPS sono al servizio degli edifici residenziali e delle strutture ricettive che richiedono la contemporanea disponibilità di riscaldamento e raffrescamento degli ambienti serviti, e di acqua alta temperatura (in uscita dalla macchina fino a 80 °C) per esigenze di riscaldamento e/o produzione A.C.S. Per la versatilità delle funzioni e i limiti operativi estesi, oltre che per la facilità di installazione, le unità AERMEC CPS sono anche impiegabili all’interno di processi industriali di varia tipologia. Realizzate ottimizzando l’abbinamento impiantistico tra unità polivalenti aria-acqua a 4 tubi AERMEC serie NRP (con compressori scroll e refrigerante R410A) AERMEC, e pompe di calore acqua-acqua per la produzione di acqua calda ad alta temperatura AERMEC serie WWB (con compressori scroll e refrigerante R134a), le nuove unità AERMEC CPS permettono di operare in spazi ridotti, con considerevole risparmio nei tempi di progettazione e installazione, e con logiche di gestione ottimizzate e collaudate per avere un sistema plug and play di elevata affidabilità ed efficienza. AERMEC CPS rappresenta pertanto la soluzione ideale sia nelle nuove realizzazioni che nelle riqualificazioni impiantistiche. https://global.aermec.com/it/

COMPRESSORI SCROLL FLESSIBILI ED EFFICIENTI La gamma di compressori scroll ORBIT di BITZER comprende le serie ORBIT, ORBIT+ e ORBIT FIT. ORBIT è la soluzione universale per le applicazioni di condizionamento e con pompe di calore, mentre ORBIT+ con motore Line Start Permanent Magnet (LSPM) è uno dei più efficienti compressori scroll della sua classe. ORBIT FIT con tecnologia Economiser assicura miglioramenti di efficienza e prestazioni per tutte le applicazioni di condizionamento, è tuttavia particolarmente indicato per quelle con elevati rapporti di pressione come le pompe di calore. Il funzionamento con economizzatore estende inoltre i limiti d’impiego e consente l’uso nelle pompe di calore con temperature ambiente basse. L’iniezione di vapore con economizzatore incrementa l’efficienza e la resa per tutte le applicazioni di condizionamento, estende i limiti d’impiego e consente quindi il funzionamento con temperature più basse, ritardando ulteriormente la necessità di calore supplementare da altre fonti nell’impiego con pompe di calore. La serie di compressori scroll ORBIT FIT 8 con economizzatore ha volume spostato da 48 a 77 m3/h a 50 Hz. Le versioni speciali della serie ORBIT FIT, ottimizzate per specifiche applicazioni, sfruttano i refrigeranti di categoria A2L con un basso GWP (come R454B, R452B e R32), così come il refri-

REFRIGERATORI E POMPE DI CALORE A BASSO IMPATTO AMBIENTALE

La linea NX di Mitsubishi Electric si completa nelle serie refrigeratori NX e pompe di calore NX-N con la versione G06 che è stata progettata per combinare elevati livelli di efficienza e sostenibilità nelle applicazioni comfort. G06 identifica l’impiego del gas refrigerante di nuova generazione R454B, ad alta densità, grazie al quale l’impatto ambientale delle nuove unità si riduce infatti notevolmente. Combinando una ridotta carica di refrigerante (-10% rispetto all’R410A) con un GWP di 466 (-76% rispetto all’R410A) queste unità vantano i più bassi valori di CO2 equivalente della categoria e una maggiore efficienza energetica (+3,5% rispetto all’R410A). La linea NX in versione G06 è disponibile con potenze da 49,6 a 338 kW e in tre diverse configurazioni acustiche per emissioni sonore estremamente ridotte. Questa nuova versione è stata ideata per integrare tutti i principali componenti idraulici e meccanici all’interno dell’unità, fornendo agli installatori una soluzione completamente plug & play. Il gruppo idronico viene quindi già assemblato in fabbrica e risulta integrato nell’unità, per un’installazione facile e veloce. NX-G06 ed NX-N-G06 presentano numerose unicità, a cominciare dai compressori di nuova generazione, sviluppati per l’utilizzo di refrigeranti ad alta densità di categoria A2L (Fluidi di Gruppo 1 secondo la Direttiva PED), nella configurazione tandem per incrementare l’efficienza stagionale. Sono disponibili come opzione i ventilatori con motore EC che, grazie alla regolazione continua della portata aria, alla riduzione dei consumi e all’incremento di efficienza ai carichi parziali, consentono un incremento dell’efficienza stagionale fino all’8%. I refrigeratori montano batterie a microcanale in lega di alluminio ad alta resistenza che consentono una riduzione della carica di refrigerante fino al 30% rispetto alle batterie tradizionali, mentre le pompe di calore presentano batterie con tubi in rame e alette in alluminio, progettate per massimizzare la portata aria e lo scambio termico. Le unità con quattro compressori sono disponibili sia con scambiatore di calore a piastre che garantisce basse perdite di carico e massima protezione contro la formazione di ghiaccio, che con evaporatore a fascio tubiero ad espansione secca di tecnologia proprietaria, che garantisce facilità di ispezione e pulizia dei tubi. Le unità linea NX in versione G06 sono dotate del nuovo sistema di controllo W3000. www.mitsubishielectric.it

gerante A1 convenzionale R410A. La flessibilità della serie ORBIT FIT è sottolineata da ulteriori caratteristiche tecniche: i compressori possono lavorare con inverter di frequenza esterni in un ampio spettro di frequenze (35–75 Hz) in installazioni singole o in parallelo con configurazioni di compressori di uguale o diversa potenza. Tutti i compressori scroll BITZER ORBIT sono progettati per essere intercambiabili: i modelli con la stessa potenza presentano le medesime quote per le connessioni. Questo minimizza il lavoro di sviluppo per progettisti e produttori, consentendo di sfruttare telai, superfici d’appoggio, tubazioni e processi di produzione già disponibili. In questo modo i tempi di sviluppo si accorciano ed è possibile lanciare più rapidamente nuovi sistemi sul mercato. https://www.bitzer.de/it/it/

CONSOLE A PAVIMENTO CON FILTRAZIONE DELL’ARIA Console a pavimento serie J2 di Toshiba è un prodotto adattabile a diversi ambienti residenziali, particolarmente consigliato perché le sue dimensioni compatte ne facilitano l’installazione negli ambienti con particolari caratteristiche architettoniche: grandi ambienti con ampie finestre a soffitto, spazi soppalco o nelle mansarde. Console J2 è dotata del sistema Bi-Flow: si può selezionare la modalità di riscaldamento evoluto impostando la mandata aria solo dal basso, a livello pavimento, per una diffusione più omogenea del calore. Può essere installata in sistemi monosplit o multisplit in tre taglie da 2,5 a 5,0 Kw con efficienza energetica stagionale migliorata rispetto alla versione precedente sia in freddo che in caldo e ora in doppia classe A++. Anche le unità esterne, con peso e dimensioni ridotte, sono particolarmente adatte ad essere posizionate sui tetti, facilitando sia le fasi di installazione che eventuali interventi di manutenzione. Un comfort ottimale si ottiene anche con un basso livello sonoro: la nuova serie J2 presenta un livello di potenza sonora fino a 3 dB(A) in meno rispetto al modello precedente sia per l’unità interna che quella esterna e la funzione “Quiet”, attivabile dal telecomando, mette in modalità silenziosa la macchina nelle ore notturne. Con il nuovo telecomando infrarossi e l’interfaccia di controllo dinamico a bordo macchina si possono gestire in modo semplice e rapido le funzioni principali, come il limitatore di potenza che limita il consumo elettrico, utile in presenza di altri elettrodomestici elettrici in funzione e con contatori di solo 3 kW. È inoltre possibile impostare fino a 4 programmi per ogni giorno della settimana (da lunedì a domenica) e l’utente può scegliere così la modalità di funzio14.5-20 lt / 24 ore * namento (riscaldamento, raffrescamento, deumidificatore, solo ventilazione), la temperatura, la velocita della ventola e le funzioni speciali. Console J2 Toshiba è dotata di filtrazione “New IAQ Filter” che garantisce un rinnovo e pulizia dell’aria negli ambienti e della tecnologia Magic Coil, la speciale resina che riveste la batteria dello scambiatore e riduce il depositarsi di sporco polvere e tracce di umidità. In aggiunta a questo rivestimento, al momento dello spegnimento si attiva la funzione Self-cleaning: questo sistema avanzato ed efficiente aiuta a mantenere asciutta l’unità, oltre a garantire un rinnovo dell’aria salubre e pulito. https://www.toshiba.it/

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PROGETTATI E COSTRUITI IN ITALIA

Informazioni dalle aziende

IMPIANTI HVAC, UN PACCHETTO COMPLETO DI SOLUZIONI IMI Hydronic Engineering presenta un pacchetto di soluzioni per gli impianti HVAC con lo scopo di aiutare ad affrontare le sfide decisive della progettazione idronica di oggi in modo efficiente ed efficace

MI Hydronic Engineering è un’Azienda leader nella fornitura di sistemi per il controllo dei fluidi e della temperatura per impianti idronici negli edifici. Combinando l’esperienza e la conoscenza dei più recenti standard di progetto, IMI ha realizzato un pacchetto per i progettisti che si prefigge di aiutarli ad affrontare le sfide progettuali degli impianti idronici di oggi. Il pacchetto di prodotti è stato realizzato con l’obiettivo di ridurre la complessità di progetto, i tempi di installazione e massimizzare la flessibilità, fornendo all’impianto una controllabilità fuori standard in modo da ottenere delle prestazioni altamente efficienti.

Progettare un impianto HVAC a prova di normativa e budget è una sfida L’evoluzione della legislazione energetica, la crescente domanda di edifici efficienti che al contempo sono dotati di comfort elevato hanno complicato la progettazione rendendola particolarmente sfidante. Realizzare un progetto di un impianto HVAC a norma, rispettare i tempi e il budget sta diventando oggi sempre più difficile; tutto questo si riflette nel fatto che solo il % degli impianti lavora alle condizioni che erano stati previsti in fase di progetto.

Impianti smart e sostenibili, le soluzioni IMI Il pacchetto di soluzioni di IMI Hydronic Engineering è il risultato di oltre  anni di esperienza tecnica e conoscenza dei propri prodotti innovativi che meglio lavorano insieme, il pacchetto permette ai progettisti di sviluppare impianti smart, sostenibili e conformi ai requisiti di legge in modo rapido ed efficiente. Il pacchetto proposto è stato combinato con sapienza e raggruppato per offrire insieme una maggiore efficienza energetica e un maggiore livello di comfort. Tale pacchetto prevede: • Sistema di inversione stagionale per impianti a quattro tubi con terminali mono batteria, composto da: valvola TA a sei vie con l’attuatore TA-M CO, Pressure Independent TA-Modulator con l’attuatore TA-Slider  CO, in questo modo si sostituiscono le due valvole tradizionali con i due attuatori e terminali a doppia batteria; per cui si ha una riduzione di costi, tempo di installazione e spazio garantendo comunque il controllo di portata accurato attraverso la valvola Pressure Independent TA Modulator che in condizioni di carico parzializzato permette un risparmio di consumo di energia fino al %; • Sistema di mantenimento pressione a pressione costante e volume variabile, gestibile da remoto mediante il Cloud IMI, connettibile alla BMS (RS o Ethernet), arrivando in alcuni casi ad occupare un quinto dello spazio solitamente occupato da un sistema statico. • Collettore Dynacon Eclipse con la funzione di regolazione automatica della portata nei singoli circuiti, funzione che evita circuiti sbilanciati anche in condizioni di parziale chiusura. Commentando il pacchetto di soluzioni IMI, su misura per i progettisti, Fabio Bonafini Project Sales Manager ha detto: «In futuro i progettisti degli impianti HVAC si troveranno di fronte a sfide sempre più complesse perché gli edifici dovranno essere sempre più efficienti, dovranno garantire un maggiore comfort e flessibilità di uso degli spazi interni. Mettendo a disposizione la nostra esperienza, le conoscenze pratiche e un portfolio di prodotti rilevante possiamo aiutare i progettisti fornendo loro tutti gli elementi per una progettazione sostenibile ed efficiente nel rispetto del budget e dei tempi di consegna». Per maggiori informazioni sul pacchetto di soluzioni impiantistiche o sulla gamma completa di prodotti IMI Hydronic Engineering è possibile rivolgersi a: Fabio Bonafini IMI Hydronic Engineering Tel. +     fabio.bonafini@imi-hydronic.com

Cosa accade quando competenza ed esperienza si incontrano?

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REFRIGERATION WORLD COVID, GLI STUDI SULLA REFRIGERAZIONE RALLENTANO

DATA CENTER: RAFFREDDAMENTO CON HFOYD

La grave pandemia da Covid-19 che sta flagellando il nostro mondo ormai da oltre dieci mesi ha portato a un notevole incremento di ricerche e provvedimenti scientifici e tecnologici intesi principalmente al miglioramento della qualità dell’aria interna per impedire il più possibile la diffusione del virus particolarmente negli ambienti chiusi, come fabbriche, scuole, uffici ecc., nei quali l’uomo deve compiere le attività indispensabili alla sua sopravvivenza. Ciò ha conseguentemente rallentato di molto gli studi, le ricerche e le applicazioni nel campo della refrigerazione e del raffreddamento: ciò è riconosciuto dalle più prestigiose associazioni del settore. Alcuni progressi sono comunque in atto, sopratutto nel miglioramento dell’efficienza energetica di sistemi e apparecchiature al fine di ridurre il consumo di energie preziose ed evitare danni ambientali irreparabili. Non mancheremo come al solito di riportare le notizie più importanti nell’auspicio che presto si possa tornare alla normalità.

Due grandi società giapponesi si sono consorziate per studiare un sistema di raffreddamento per data center energeticamente molto più efficiente di altri, usando refrigeranti a bassa pressione operativa. Il liquido refrigerante in questione è HFO-1224yd, classe A1, bassissimo GWP molto prossimo a CO2, unanimemente riconosciuto come molto più ”friendly” verso l’ambiente di altri HFC. Il refrigerante, che ha una pressione d’esercizio molto bassa, inizialmente studiato per l’uso nei gruppi refrigeratori centrifughi, è stato ora proposto come fluido operativo per gli impianti a recupero energetico che generano energia dal calore di scarto. Con il suo uso si ottengono riduzioni di energia impiegata di circa il 50% rispetto ai sistemi convenzionali e il consorzio annuncia che il prodotto è molto facile da usare nel retrofit. In prove effettuate in un datacenter in India è stata raggiunta una diminuzione del 20% sul consumo energetico totale del centro.

WINTER MEETING E AHR EXPO ANNULLATI PER 

USA, TERMINATO IL PROGETTO DI RAFFREDDAMENTO DI UN SUPERCOMPUTER

Dopo un primo annuncio dato da HAR, l’associazione statunitense dei costruttori HVACR e accessori, che annunciava il rinvio a marzo a causa del Covid-19 del tradizionale evento espositivo invernale, in programma a Chicago dal 25 al 27 gennaio 2021, arriva ora l’annuncio ufficiale di ASHRAE, sponsor dell’evento, che, nonostante le insistenze di molti espositori, lo stesso è completamente annullato per il 2021. Come per il meeting estivo, anche questa volta si procederà con un 2021 ASHRAE Winter Virtual Conference dal 9 all’11 di febbraio con conferenze preregistrate e sessioni interpersonali on-demand via web. Il comunicato ufficiale del Segretario Generale specifica che l’attuale situazione della pandemia non consente, specie per una associazione come Ashrae, attenta alla salute delle persone, di rischiare affollamenti che certamente si potrebbero verificarsi in un evento del genere. Per ora è solo possibile anticipare un nuovo grande evento, che comprenderà anche l’esposizione, a Las Vegas per il 2022.

DATA CENTER CON MATERIALI A CAMBIAMENTO DI FASE Una nuova tecnologia studiata appositamente per datacenter medio-piccoli fino a 500 server è in via di sviluppo in Danimarca da parte di ricercatori dell’Università Tecnica di Danimarca. Un importante elemento di questo lavoro è la selezione di materiali a cambiamento di fase, PCM, che possono essere usati per il raffreddamento della sezione server. Si cerca quindi di sviluppare un deposito del freddo, cold-storage, che tramite il PCM sfrutta il calore di ritorno o di scarto della rete del district-heating alla quale può essere collegato oppure altre energie rinnovabili con risparmio di emissioni CO2. Il coldstore potrebbe a sua volta inviare alla rete l’energia in eccesso che non viene eventualmente usata dal datacenter. Il progetto, chiamato “Cool Data”, è supportato da un fondo di 13 milioni di euro sponsorizzato dal Fondo Danese di Innovazione e la DKK tedesca.

EDGE COMPUTING PER I DATA CENTER, IL BOLLETTINO ASHRAE Continue novità nella tecnologia dei datacenter. Si sono appena conclusi i lavori dell’Ashrae CT 9.9 (Critical facilities, Technology spaces and Electronic equipment) con le considerazioni e raccomandazioni su progettazione e funzionamento affidabili per l’”edge computing”, la pre-elaborazione dei dati effettuata localmente prima che vengano inviati al “cloud”. Finora i data center si affidavano alle raccomandazioni dei produttori degli IT per progettare le condizioni tecniche necessarie al funzionamento del complesso, specie per quanto riguardava la temperatura e le condizioni di raffreddamento. Oggi con la ”edge computing” le condizioni del processo dei dati possono essere facilmente superate ma ciò potrebbe compromettere il corretto funzionamento dell’elaboratore. Ashrae, in collaborazione con i principali costruttori di IT, ha emesso un nuovo bollettino che si riferisce proprio alla “edge computing”. Il PDF è scaricabile gratuitamente da ashrae.org/datacenterguidance; altre informazioni su tc0909.ashraetcs.org

a cura di Carmine Casale

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Lo statunitense DOE/NNSA (National Nuclear Security Administration) ha annunciato il completamento del progetto di raffreddamento di un “Exascale class” computer presso il laboratorio di Los Alamos, progetto da 20 milioni di dollari. Questo impianto di eccezionale dimensione, che supporta un programma avanzato di simulazione computerizzata con una capacità di calcolo 100 volte superiore a quanto esistente nel campo per i servizi della difesa nucleare, comprende cinque torri di raffreddamento evaporativo per l’acqua del super-computer, con pompe di processo, tubazioni da circa 1 m di diametro, filtri e scambiatori di calore ad altissima efficienza energetica, ed è risultato di gran lunga più efficace ed efficiente di quanto ottenibile con il raffreddamento ad aria.

ENERGIA ELETTRICA DAL CALORE DISPERSO NELLE ABITAZIONI Un dispositivo termoelettrico può trasformare efficientemente il calore che altrimenti andrebbe disperso, come ad esempio quello emesso dalle tubazioni di acqua calda, in elettricità utilizzabile. È quanto affermano alcuni scienziati dell’Università della Pennsylvania impegnati a trasformare in energia elettrica ogni tipo di calore disperso nelle abitazioni, negli uffici e persino nei veicoli. Un prototipo del dispositivo, delle dimensioni di una scatola di fiammiferi, è stato ora testato in condizioni reali e rappresenta una promettente sorgente di corrente elettrica che non ha parti in movimento né dannose emissioni serra. La corrente elettrica si sviluppa per la differenza di temperatura tra la superficie del dispositivo e qualsiasi sorgente di calore, persino quella del corpo umano. Naturalmente, interessanti sviluppi si attendono dallo studio di particolari impianti da adattare alle diverse esigenze ambientali. Principali oggetto di studio sono i processi di saldatura e brasatura dei componenti del dispositivo.

IN ARRIVO UN DIZIONARIO UNIVERSALE SULLA REFRIGERAZIONE Ashrae e IIF/IIR lavoreranno insieme per armonizzare la terminologia della refrigerazione a livello globale in modo da rendere possibile una più facile trasmissione di informazioni e collaborazione tra ricercatori e tecnici del campo con linguaggio di comune intendimento. Uno speciale comitato tecnico, TC 1.6, esaminerà tutti gli Standard Ashrae esistenti, raccoglierà attraverso un comitato di esperti tutti i termini che compaiono nei suoi Handbook, Bluebook,

Codici energetici, Linee guida per gli ospedali e rapporti di molti comitati tecnici confrontandoli con quelli del Dizionario Internazionale dell’Istituto del Freddo, IIR. Tutto ciò produrrà alla fine del lavoro, che comprende ampia revisione da parte di professionisti del campo, un definitivo “dizionario universale tecnico scientifico sulla refrigerazione”. Nel campo più generale di tutta la scienza HVACR, Ashrae ha il ben noto glossario “Ashrae Terminology” e AiCARR nel 2004 ha pubblicato nella sua collana un “Prontuario dei termini per il condizionamento dell’aria”.

ANCHE IL LICHTENSTEIN RATIFICA L’EMENDAMENTO DI KIGALI Dopo la recente ratifica del Kirghisistan, il Lichtenstein è la 103ª nazione ad aver ratificato il noto emendamento di Kigali, approvato nel 2016, entrato in vigore il 1° gennaio 2019, che nell’ambito del Protocollo di Montreal impegna gli Stati aderenti alla riduzione dell’80% di produzione e consumo di HFC nei prossimi 30 anni. Per quanto riguarda l’Europa, a parte la ratifica del governo dell’Unione che però non impegna i singoli stati membri, si sono susseguite le seguenti ratifiche: Norvegia (fu prima a ratificarlo nel 2017), Lussemburgo, Svezia, Slovenia, UK, Germania, Finlandia, Slovacchia, Svezia, Paesi Bassi, Irlanda, Francia, Bulgaria, Belgio, Grecia, Polonia, Romania, Slovenia, Danimarca, Croazia, Albania, Repubblica Ceca, Svizzera, Estonia, Ungheria, Portogallo, Lituania, Lettonia, Ungheria, Austria, Santa Sede, Romania, Andorra. Desta stupore la mancanza dell’Italia, in genere attenta alle convenzioni sui cambiamenti climatici.

EMISSIONI GAS SERRA, NUOVO TARGET PER L’UE Un taglio delle emissioni di gas serra del 55% entro il 2030 invece di quanto precedentemente stabilito e tuttora vigente del 40%, è il nuovo target per l’Unione Europea prospettato dalla presidente Ursula von der Leynen nel suo recente discorso sullo stato dell’Unione. EPEE, l’associazione europea per l’energia e l’ambiente, si è immediatamente dichiarata d’accordo su questo programma e ha reiterato le responsabilità di riscaldamento e raffreddamento degli edifici nel raggiungimento di questo obiettivo. Le tecnologie sono già disponibili, ha detto la Direttrice di Epee Andrea Vogt; si tratta di realizzare una catena del freddo e delle medicine sostenibile insieme alla cura per i sistemi di comfort umano. Ci sono già importanti Direttive che vanno in questo senso, ma bisogna anche rivedere i provvedimenti per le energie rinnovabili e l’efficienza energetica.

IN GERMANIA AUMENTA L’EFFICIENZA ENERGETICA DEI SISTEMI DI REFRIGERAZIONE Un recente rapporto sull’industria tedesca della refrigerazione indica che, nonostante il notevolissimo incremento di apparecchiature per il freddo installate, la domanda di energia in questo settore è cresciuta solo del 6%. L’associazione tedesca dell’industria meccanica, VDMA, ha appena compiuto un rilevamento dal quale risulta che in quella nazione nel periodo tra il 2009 e il 2017 la tecnologia della refrigerazione è cresciuta del 16% passando da circa 125 milioni a 144 milioni di unità. La domanda di energia per contro è aumentata solo del 6% con un consumo totale di 87 TWh. Solo 84% di questa energia è costituito da energia elettrica, mentre il resto è coperto da altri tipi di energia. Questo porta a un complessivo aumento nel consumo di energia elettrica del 5,6%. Lo studio è una prova indiretta di quanto si stia realizzando attraverso ricerca e applicazioni nel campo del miglioramento dell’efficienza energetica.

Sistemi Sistemi di di riscaldamento riscaldamento ecologico ecologico Paradigma Paradigma Italia: Italia: soluzioni soluzioni su su misura misura per per ogni ogni esigenza, esigenza, per per ilil massimo massimo dei dei vantaggi. vantaggi. • Ridotti costi energetici grazie a elevati rendimenti • Basse emissioni di CO2 per il rispetto dell’ambiente • Recupero dell’investimento grazie al risparmio energetico e agli incentivi fiscali (detrazioni fiscali e Conto Termico) Paradigma Italia è un Partner su cui puoi contare per avere tutto il supporto necessario alla realizzazione del tuo progetto d’impianto e raggiungere i migliori risultati energetici ed economici, sulla base delle tue esigenze. • Consulenza e analisi di fattibilità per valutare fabbisogni e consumi, piani di rientro e risparmi conseguibili • Installazione e assistenza qualificata e professionale • Servizio pre e post vendita efficiente e sempre disponibile Paradigma Italia S.p.A. socio unico Via Campagnola, 19/21 - 25011 Calcinato (BS) - Tel. +39 0309980951 - commerciale@paradigmaitalia.it Maggiori informazioni su

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NORMATIVA

Superbonus110%, pubblicato il DecretoRequisiti Una sintesi degli interventi agevolabili con i relativi riferimenti normativi e i requisiti minimi in termini sia prestazionali sia documentali L.A. Piterà*

L  OTTOBRE è stato pubblicato in Gazzetta Ufficiale il DecretoRequisiti tecnici per l’accesso alle detrazioni fiscali per la riqualificazione energetica degli edifici – cd. Ecobonus, più semplicemente noto come Decreto Requisiti Ecobonus, i cui contenuti furono anticipati in una bozza ai primi di agosto. In (Piterà, ) si evidenziava il ruolo chiave che nel meccanismo del Superbonus % gioca il progettista, che ricordiamo deve asseverare il conseguimento dei requisiti minimi previsti dal D.M. Requisiti Ecobonus per ogni intervento, in riferimento sia al miglioramento di classe energetica, sia alla congruità delle spese sostenute in relazione agli interventi agevolati.

#64

All’asseverazione vanno allegati, nella forma di dichiarazione sostitutiva di atto notorio, gli APE ante e post-intervento, che devono essere rilasciati da tecnici abilitati, cioè dal progettista o dal direttore dei lavori. Gli APE redatti per edifici con più unità immobiliari considerati nella loro interezza, con i servizi energetici presenti nella situazione ante-intervento, sono definiti “convenzionali”, in quanto predisposti e utilizzabili esclusivamente per la richiesta del Superbonus. Ne deriva che tutti gli indici globali di prestazione energetica, compreso EPgl,nren,rif,standard (/), che serve per la determinazione della classe energetica dell’edificio, si calcolano a partire dai rispettivi indici di prestazione

energetica delle singole unità immobiliari come somma dei prodotti dei corrispondenti indici delle singole unità immobiliari per la loro superficie utile rapportati alla superficie utile complessiva dell’intero edificio. Nelle Tabelle da  a  vengono sintetizzati gli interventi agevolabili con i relativi riferimenti normativi e i requisiti minimi in termini sia prestazionali sia documentali.  * Luca A. Piterà. Segretario Tecnico di AiCARR

Tabella 1 – Riqualificazione energetica globale – comma  articolo  Legge / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c. a)

Detrazione massima ammissibile . €

Aliquota Nº anni di detrazione ripartizione Requisiti

%

Documenti Relazione termica  o relazione regionale equivalente e l’asseverazione che attesti la rispondenza ai requisiti previsti dal par. . dell’All.  del D.M. Requisiti Minimi.

L’intervento deve assicurare il rispetto dei requisiti previsti per gli edifici NZEB.



Tabella 2 – Interventi sull’involucro di edifici esistenti o loro parti – comma  articolo  Legge / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c.

Descrizione intervento

Detrazione Aliquota massima detrazione ammissibile

b), p. i

Coibentazione di strutture opache verticali, strutture opache orizzontali (coperture e pavimenti).

. €

%



b), p. ii

Sostituzione di finestre comprensive di infissi.

. €

%



N° anni di ripartizione Requisiti

Documenti

Verificare che la trasmittanza delle strutture opache su cui si interviene sia inferiore ai valori previsti dalla tabella  dell’Allegato E.

Relazione tecnica  o relazione regionale equivalente oltre all’asseverazione che i valori della U delle strutture opache nella situazione ante (valore medio anche stimato) e post (valore certificato o calcolato) risultino rispettivamente maggiori e minori dei valori limite.

Tabella 3 – Interventi sull’involucro di edifici esistenti – articolo  commi  b) e .quater. D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c.

Descrizione intervento

b), p. iii

Installazione di schermature solari e/o chiusure tecniche oscuranti mobili.

b), p. iv

Interventi su parti comuni che interessano l’involucro dell’edificio.

b), p. v

b), p. vi

b), p. vii

Detrazione Spesa Aliquota N° anni di massima massima ammissibile ammissibile detrazione ripartizione

. €

Interventi su parti comuni che interessano l’involucro dell’edificio di riduzione del rischio sismico nelle zone , e.

%

. €

%

. €

%

. €

%

. €

%

Requisiti

Documenti



Schermature solari installate all’esterno, interno o integrate alle superfici finestre nell’esposizione da Est a Ovest passando per il Sud. Il valore di trasmissione solare totale gtot ≤ , (serramento più schermatura).

Se la relazione tecnica  non è obbligatoria, l’asseverazione può essere sostituita con una dichiarazione del fornitore attestante il rispetto del requisito. (valutato con vetro di tipo C secondo la UNI EN ).



Intervento su parti comuni per più del % della Sdisp. U delle strutture che nella situazione ante (valore medio anche stimato) e Dichiarazione che attesti il rispetto dei requisiti. post (valore certificato o calcolato) risultino rispettivamente maggiori e minori dei valori limite.



Interventi al punto precedente più l’ottenimento della qualità media per le prestazioni energetiche invernali ed estive ai sensi delle tabelle  e  delle Leggi APE.

Dichiarazioni al punto precedente più il conseguimento della qualità media estiva e invernale.



Interventi al punto precedente più la riduzione del rischio sismico di una classe.

Dichiarazione al punto precedente più il conseguimento della riduzione di classe.



Interventi al punto precedente più la riduzione del rischio sismico di una classe nelle zone ,  e.

Dichiarazione al punto precedente più il conseguimento delle due classi di riduzione.

Tabella 4 – Interventi sull’involucro di edifici esistenti – C. , articolo  L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c.

Descrizione intervento

b), p. viii

Interventi sulle facciate di edifici esistenti ubicati nelle zone A o B ai sensi del D.M. n.  del  aprile  (Bonus Facciate).

Detrazione massima ammissibile

Spesa massima ammissibile

Aliquota detrazione

%

N° anni di ripartizione



Requisiti Interventi sulle strutture opache verticali delle facciate esterne influenti dal punto di vista energetico o che interessino l’intonaco per oltre il % della superficie disperdente lorda complessiva dell’edificio.

Tabella 5 – Interventi sull’involucro di edifici esistenti – C.  a) Art.  D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c.

Descrizione intervento

b), p. ix

Intervento di isolamento termico delle superfici opache verticali e orizzontali che interessano l’involucro dell’edificio.

Spesa massima ammissibile 

Aliquota N° anni di detrazione ripartizione Requisiti

%



Interventi che incidono per più del % della Sdisp.

Documenti Dichiarazione che attesti il rispetto dei requisiti e che la somma degli interventi trainanti abbia conseguito il miglioramento di due classi energetiche oltre alla congruità delle spese.

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Tabella 6 – Solare termico – C.  art.  L. / e C. b) e c) art.  D.L. / Rif D.M. Requisiti Art  c.

Descrizione Detrazione Spesa Aliquota N° anni di massima Requisiti intervento massima ammissibile ammissibile detrazione ripartizione

. €

Installazione di collettori solari termici.

%

Certificazione collettori Solar Keymark o certificazione solar Keymark di sistema per gli impianti factory made.





%



. €

%



Documenti

Producibilità specifica collettore a Tm =  °C: • collettori piani >  kWh/m|a; • collettori sottovuoto >  kWh/m|a; • collettori a concentrazione >  kWh/m|a; • factory made >  kWh/m|a. Riferiti alla località di Würzburg e Atene solo per la concentrazione. Per i collettori dotati di protezione automatica dell’eccesso di radiazione solare i valori sono ridotti del %.

Garanzia >  anni per collettori e bollitori. Garanzia >  anni per accessori e componenti elettrici ed elettronici. Installazione eseguita in conformità ai manuali di installazione dei principali componenti. Enea in sostituzione alla certificazione Solar Keymark rilascia approvazione tecnica per i collettori a concentrazione e quelli dotati di protezione automatica dell’eccesso di radiazione solare. Se il campo solare <  m è sufficiente la dichiarazione del produttore più la dichiarazione di conformità D.M. /.

Tabella 7 – Interventi di sostituzione degli impianti di climatizzazione invernale e ACS – C.  art.  L. / e C. art.  D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Descrizione intervento Art  c.

e), p. i

e), p. ii

Detrazione Aliquota N° anni di Requisiti massima ammissibile detrazione ripartizione

Sostituzione integrale o parziale di impianti di climatizzazione invernale con impianti dotati di caldaie a condensazione.

. €

Interventi del punto precedente più la contestuale installazione di sistemi di termoregolazione evoluti.

. €

%

Caldaie con ηs ≥ %, se Ptu >  kW ηs ≥ ,%.



%

Documenti Se Ptu ≤  kW l’asseverazione può essere sostituita dalla una dichiarazione del fornitore (scheda di prodotto o informazioni ai sensi del Reg. / o /.

Se Ptu >  kW l’asseverazione contiene: • se è stato adottato un bruciatore di tipo modulante; • regolazione climatica che agisce direttamente sul bruciatore; Sistemi appartenenti • è stata installata un circolatore di tipo alle Classi V, VI elettronico a giri variabili o assimilabile; oppure VIII della • il sistema di distribuzione è stato comunicazione bilanciato in relazione alle portate. della Commissione Solo per punto (ii) scheda del prodotto /C /. che attesti la classe di apparenza.



Tabella 8 – Interventi di sostituzione degli impianti di climatizzazione invernale e ACS centralizzati – C.  art.  D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Descrizione intervento Art  c.

e), p. iii

Detrazione Spesa Aliquota massima massima ammissibile ammissibile detrazione

Sostituzione integrale o parziale di impianti di climatizzazione invernale con impianti dotati di caldaie a condensazione su impianti centralizzati. Interventi del punto precedente più la contestuale installazione di sistemi di termoregolazione evoluti.

N° anni di Requisiti ripartizione

Documenti



%



Caldaie con ηs ≥ %, se Ptu >  kW ηs ≥ ,%.

. €

%



Sistemi appartenenti alle Classi V, VI oppure VIII della comunicazione della Commissione /C /.

Stessa documentazione prevista alla e), p. i in tabella .

Tabella 9 – Interventi di sostituzione degli impianti di climatizzazione invernale e ACS – C.  art.  L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c.

Descrizione intervento

e), p. iv

Sostituzione integrale o parziale di impianti di climatizzazione invernale con impianti dotati di generatori di calore d’aria calda a condensazione.

Detrazione Spesa Aliquota N° anni di Requisiti massima massima ammissibile ammissibile detrazione ripartizione

. €

%



ηtu,PCI (%) ≥ +log(Pn) se Pn >  kW il limite calcolato Pn =  kW.

Documenti Se Ptu ≤  kW l’asseverazione può essere sostituita dalla dichiarazione del fornitore.

Tabella 10 – Interventi di sostituzione degli impianti di climatizzazione invernale – C.  art.  L. / e C. Art.  D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c. e), p. v

e), p. vi

Descrizione intervento Sostituzione, integrale o parziale, di impianti di climatizzazione invernale con impianti dotati di PdC ad alta efficienza, anche con sistemi geotermici a bassa entalpia, destinati alla climatizzazione invernale con o senza produzione di ACS e alla climatizzazione estiva se reversibili.

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Detrazione Spesa Aliquota N° anni di Requisiti massima massima detrazione ripartizione ammissibile ammissibile . €

%





%



.

%



COP/GUE e EER/GUEc ≥ ai valori previsti dalle tabelle  e  dell’Allegato F del D.M. Requisiti Ecobonus. Tali valori sono ridotti del % in presenza di PdC con inverter.

Documenti Ptu ≤  kW l’asseverazione può essere sostituita dalla dichiarazione del fornitore attestante il rispetto dei requisiti minimi di efficienza.

Tabella 11 – Interventi di sostituzione degli impianti di climatizzazione invernale – C.  art.  L. / e C. Art.  D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c. e), p. vii

e), p. viii

Descrizione intervento

Sostituzione, integrale o parziale, di impianti di climatizzazione invernale con impianti dotati di apparecchi ibridi.

Detrazione Spesa massima massima ammissibile ammissibile

Aliquota N° anni di detrazione ripartizione Requisiti

. €

%





%



. €

%



Documenti

• Sistemi ibridi (PdC + Caldaia Cond.) realizzati e concepiti dal fabbricante. • (Ptu PdC/Ptu Cald) ≤ , • COP/GUE rispetta valori tabelle  e  Allegato F. • Caldaia ηtu, % ≥ +log(Pn) se Pn >  kW il limite è calcolato a  kW. con Tmin =  °C e Tmax =  °C).

Se Ptu >  kW l’asseverazione deve indicare: • se è stato adottato un bruciatore di tipo modulante; • se la regolazione climatica agisce direttamente sul bruciatore; • se è stata installata un circolatore di tipo elettronico a giri variabili o assimilabile; • se il sistema di distribuzione è stato bilanciato in relazione alle portate. Se Ptu <  kW l’asseverazione è sostituita da una dichiarazione del fabbricante.

Tabella 12 – Interventi di sostituzione degli impianti di climatizzazione invernale – C. art.  D.L. / e C. Art.  D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c. e), p. ix

e), p. x

Descrizione intervento Sostituzione, integrale o parziale, di impianti di climatizzazione invernale con impianti dotati di microcogeneratori di potenza elettrica inferiore a  kWe.

Detrazione Spesa massima massima ammissibile ammissibile

Aliquota detrazione

N° anni di ripartizione Requisiti

. €

%



($)

%



 €

%



Documenti

• PES pari almeno al %. • Tutta l’energia termica viene utilizzata per coprire i fabbisogni di riscaldamento e ACS. • Previsto il mantenimento del generatore precedente solo con la funzione di back-up.

L’asseverazione attesta il rispetto dei requisiti e le eventuali motivazioni per il generatore di calore di back-up e allegata dichiarazione del fornitore del micro-cogeneratore che dichiari: • le prestazioni energetiche; • l’assenza di dissipazioni termiche; • variazioni del carico; • regolazioni della potenza elettrica; • rampe di accensione e spegnimento di lunga durata; • altre situazioni di funzionamento modulabile che determinano variazioni del rapporto energia elettrica/energia termica.

Tabella 13 – Interventi di sostituzione scaldaacqua tradizionali – C. art.  D.L. / e C. Art.  D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c.

Descrizione intervento

Detrazione Spesa Aliquota massima massima ammissibile ammissibile detrazione

e), p. xi

La sostituzione di scaldacqua tradizionali con scaldacqua a PdC dedicati alla produzione di ACS.

e), p. xii

L’installazione di scaldacqua a PdC in sostituzione di un sistema di produzione di acqua calda quando avviene con lo stesso generatore di calore destinato alla climatizzazione invernale.

. €

%

N° anni di ripartizione Requisiti  COP > ,



%



Documenti

L’asseverazione viene sostituita dalla dichiarazione del fabbricante o dalla documentazione a corredo del prodotto da cui si desume il rispetto del COP.

Tabella 14 – Interventi di sostituzione degli impianti di climatizzazione invernale – C. art.  D.L. / e C. Art.  D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c.

Detrazione Spesa Aliquota N° anni di massima massima Requisiti ammissibile ammissibile detrazione ripartizione

Descrizione intervento

e), p. xiii

e), p. xiv

. € L’installazione, di impianti di climatizzazione invernale dotati di generatori di calore alimentati da biomasse combustibili.

%

. €

%

Documenti



Rispetto dei requisiti dell’allegato G.



Oltre ai requisiti dell’allegato G, esclusivamente per le aree non metanizzate nei comuni non interessati dalle procedure di infrazione comunitaria n. / o n. / per la non ottemperanza dell’Italia agli obblighi previsti dalla direttiva //CE, la sostituzione dell’impianto di climatizzazione invernale con caldaie a biomassa aventi prestazioni emissive i valori previsti almeno dalla classe  stelle.

L’asseverazione che attesti i requisiti se la Pn ≤  kW sostituita dalla dichiarazione del fornitore.

Tabella 15 – Interventi di sostituzione degli impianti di climatizzazione invernale e ACS – C. art.  D.L. / e C. Art.  D.L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c.

Descrizione intervento

e), p. xv

L’allaccio a sistemi di teleriscaldamento efficiente ai sensi del D.Lgs. / e smi.

Spesa Aliquota massima detrazione ammissibile

N° anni di ripartizione Requisiti



%



.

%



Esclusivamente per i comuni montani non interessati dalle procedure europee di infrazione n. / o n. / per l’inottemperanza dell’Italia agli obblighi previsti dalla direttiva //CE.

Documenti Asseverazione che attesti che il consumo di energia primaria per i servizi sostituiti dal TLR siano inferiori alla situazione ex-ante.

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Tabella 16 – BACS – C. art.  L. / e smi Rif D.M. Requisiti Art  c.

Descrizione intervento

e), p. f

Installazione e messa in opera, nelle unità abitative, di dispositivi e sistemi di building automation.

Detrazione Aliquota massima detrazione ammissibile

.

%

N° anni di ripartizione Requisiti



Conseguimento della Classe B della UNI EN  e la gestione automatica e personalizzata degli impianti che devono: • mostrare e fornire periodicamente i dati di consumo; • mostrare le condizioni di funzionamento correnti e la temperatura di regolazione degli impianti; • consentire l’accensione, lo spegnimento e la programmazione settimanale degli impianti da remoto.

Documenti

L’asseverazione che attesti i requisiti previsti e per Ptu <  kW sostituita da dichiarazione dell’installatore.

NOTE ALLE TABELLE 1 Detrazione per singola unità immobiliare. La percentuale di detrazione prevista dall’articolo 119, comma 1 del Decreto Rilancio si applica anche agli interventi di efficientamento energetico, nei limiti di spesa in essa indicati a condizione che siano eseguiti congiuntamente ad almeno uno degli interventi di cui al suddetto articolo 119, comma 1. Nel caso in cui l’intervento sia eseguito congiuntamente a uno degli interventi trainanti di cui all’articolo 119, comma 1 del Decreto Rilancio, il numero di anni su cui ripartire la detrazione è pari a cinque. 2 Se gli interventi, del comma 345 riguardano la stessa unità immobiliare la detrazione massima complessiva rimane pari a € 60.000. 3 Possono comprendere, con gli stessi limiti di spesa e con la stessa percentuale di detrazione, la sostituzione degli infissi e l’installazione delle schermature solari insistenti sulle stesse pareti oggetto degli interventi e gli interventi sugli impianti comuni centralizzati. 4 Da moltiplicare per il numero di unità immobiliari che compongono l’edificio. 5 Euro 50.000 per gli edifici unifamiliari o per le unità immobiliari situate all’interno di edifici plurifamiliari che siano funzionalmente indipendenti e dispongano di uno o più accessi autonomi dall’esterno; euro 40.000 moltiplicati per il numero delle unità immobiliari che compongono l’edificio per gli edifici composti da due a otto unità immobiliari; euro 30.000 moltiplicati per il numero delle unità immobiliari che compongono l’edificio per gli edifici composti da più di otto unità immobiliari. 6 Euro 20.000, moltiplicati per il numero delle unità immobiliari che compongono l’edificio, per gli edifici composti fino a otto unità immobiliari ovvero a euro 15.000, moltiplicati per il numero delle unità immobiliari che compongono l’edificio, per gli edifici composti da più di otto unità immobiliari. 7 Nel caso che l’intervento riguardi l’installazione di più macchine la detrazione massima complessiva rimane di € 30.000 o di € 100.000 euro nel caso che si installi un micro-cogeneratore.

COSA SI INTENDE PER IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE INVERNALE?

Per la fruizione dell’ecobonus, l’immobile oggetto dell’intervento deve essere già dotato di impianto di climatizzazione invernale secondo quanto previsto dalla circolare dell’Agenzia delle Entrate n. 36 del 31/05/2007. Si ricorda, in proposito che il D.Lgs. 48/2020 ha modificato l’art. 2, comma 1, lettera l-tricies del D.Lgs. 192/05, per cui oggi si definisce impianto termico un “impianto tecnologico fisso destinato ai servizi di climatizzazione invernale o estiva degli ambienti, con o senza produzione di acqua calda sanitaria, o destinato alla sola produzione di acqua calda sanitaria, indipendentemente dal vettore energetico utilizzato, comprendente eventuali sistemi di produzione, distribuzione, accumulo e utilizzazione del calore nonché gli organi di regolazione e controllo, eventualmente combinato con impianti di ventilazione. Non sono considerati impianti termici i sistemi dedicati esclusivamente alla produzione di acqua calda sanitaria al

BIBLIOGRAFIA

servizio di singole unità immobiliari a uso residenziale e assimilate”. Si desume che, ai fini della verifica della condizione richiesta per l’Ecobonus e il Superbonus, l’impianto di climatizzazione invernale deve essere fisso, può essere alimentato con qualsiasi vettore energetico e non ha limiti sulla potenza minima inferiore. Ai medesimi fini, inoltre, l’impianto deve essere funzionante o riattivabile con un intervento di manutenzione, anche straordinaria. Nella circolare 24/E (Agenzia delle entrate, 2020) è stato precisato, al riguardo, che gli interventi sono agevolabili a condizione che gli edifici oggetto degli interventi siano dotati di impianti di riscaldamento presenti negli ambienti in cui si realizza l’intervento agevolabile. Ciò implica, pertanto, che anche ai fini del Superbonus è necessario che l’impianto di riscaldamento, funzionante o riattivabile, sia presente nell’immobile oggetto di intervento.

∙ Agenzia delle Entrate. 2020. Detrazione per interventi di efficientamento energetico e di riduzione del rischio sismico degli edifici, nonché opzione per la cessione o per lo sconto in luogo della detrazione previste dagli articoli 119 e 121 del decreto-legge 19 maggio 2020, n. 34 (Decreto Rilancio) convertito con modificazione dalla legge 17 luglio 2020, n. 77 – Primi chiarimenti. Circolare 24/E del 8 agosto 2020. Roma. Agenzia delle Entrate. ∙ Piterà L.A. 2020. Superbonus110%, gli interventi ammissibili e il ruolo del professionista. AiCARR Journal, 63,16-18.

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SERIE CPS (CAPSULE)

PROGETTIAMO SOLUZIONI INNOVATIVE PER GLI IMPIANTI IDRONICI A PIÙ LIVELLI DI TEMPERATURA

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Monitoraggio e controllo

Ottimizzazione dei sistemi di climatizzazione: come progettare al meglio le logiche di controllo?

Le logiche di controllo basate su intelligenza artificiale e internet delle cose consentono di migliorare le prestazioni energetiche degli impianti. Analisi dei risultati ottenuti in tre casi d’uso V. Brizzi*

SISTEMI DI CLIMATIZZAZIONE rappresentano una voce

importante dei consumi degli edifici, con un trend in forte crescita negli ultimi anni. Secondo un recente studio dell’agenzia internazionale dell’energia (IEA, International Energy Agency, maggio ) i consumi correlati ai sistemi di condizionamento sono destinati a triplicare entro il , arrivando a un consumo superiore ai . TWh su scala mondiale, di cui circa il % legato al residenziale, la restante parte associato ai consumi del settore commerciale. A questo scenario base si affianca lo scenario best-case, che prevede una serie di interventi sull’efficienza di edifici e soprattutto impianti di climatizzazione, per mantenere i consumi globali entro i . TWh. A oggi, tuttavia, i sistemi di climatizzazione sono difficilmente monitorati con costanza, e il controllo avviene perlopiù tramite sistemi tradizionali che non abilitano il controllo da remoto dell’efficienza energetica e la modulazione del consumo in funzione della reale domanda (es. numero di persone, temperature percepite e così via).

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Nel presente articolo, partendo da use case reali della nostra esperienza, cercheremo di approfondire le modalità migliori per il controllo e l’ottimizzazione attiva e passiva degli impianti per riscaldamento e raffrescamento degli edifici, approfondendo i requisiti minimi necessari da garantire per un corretto monitoraggio. I dati citati all’interno dei singoli use case derivano direttamente dai test eseguiti in campo a seguito dell’adozione delle logiche descritte, e sono strettamente correlati alla situazione ex-ante del sistema stesso.

Grande distribuzione organizzata e identificazione delle inefficienze Nella GDO una corretta gestione dei sistemi di climatizzazione, unita al controllo e ottimizzazione dei grandi gruppi frigo per la refrigerazione alimentare, garantisce un saving energetico che coinvolge più del % dei consumi globali. Considerando un risparmio del -% sui consumi per uso, si riescono a garantire obiettivi di efficienza energetica tali da contestualizzare un investimento in

termini di monitoraggio e sistema software con un tempo di rientro inferiore ai  anni. Presentiamo un primo use case in cui ogni gruppo di climatizzazione è stato dotato di sistema di monitoraggio energetico e gateway per la raccolta dei principali parametri di funzionamento — temperature, portate, umidità — in modo da poter raccogliere in cloud tutte le informazioni necessarie per costruire un modello AI in grado di rappresentare con alta precisione il comportamento energetico del sistema. Utilizzando i dati raccolti e inviati in tempo reale, processati dal modello AI, è stato possibile intercettare con largo anticipo inefficienze del sistema, principalmente dovute a filtri intasati nelle unità di trattamento aria, e problemi ai compressori nel chiller. Si veda la Figura .

Prima dell’o�mizzazione

Dopo l’o�mizzazione

Figura 1 – L’ottimizzazione passiva garantisce l’intercettazione delle anomalie in modo tempestivo. Nell’immagine, la carta cumulata dei residui che rappresenta la differenza tra il valore predetto di consumo di una UTA e il suo consumo reale. Il contesto d’uso in cui l’UTA funziona porta a intasamento dei filtri anticipato rispetto a quanto previsto (situazione prima dell’ottimizzazione). Applicando un sistema di monitoraggio e ottimizzazione passiva è stato possibile applicare una manutenzione su condizione (situazione dopo l’ottimizzazione) in cui il filtro viene sostituito quando il consumo aggiuntivo causato dal suo intasamento causa costi superiori alla sostituzione Questa logica di controllo passiva garantisce che il sistema sia mantenuto alla massima efficienza possibile rispetto alle reali condizioni di funzionamento, senza dover agire in modo invasivo sulle logiche della macchina stessa, pianificando invece la manutenzione su condizione ordinaria e straordinaria in modo più oculato per anticipare i guasti principali. Un progetto del genere prevede la sola installazione di sistemi di monitoraggio hardware e la creazione di un’architettura software in grado di raccogliere i dati e creare modelli di AI.

Retail e ottimizzazione energetica Il secondo use case si spinge oltre la semplice ottimizzazione passiva dei consumi tramite sistemi di controllo energetico e azioni mirate a risolvere le inefficienze, prevedendo invece un’azione reale sui setpoint delle macchine installate. Nel settore retail, circa il % dei consumi globali sono riconducibili ai flussi caldi e freddi nel negozio. Il caso di studio presentato prevede l’installazione di centralina di controllo smart, collegata con la macchina e i suoi sistemi, un sistema di monitoraggio globale e un software in grado di processare i dati e allenare le intelligenze che rappresenteranno il cuore della soluzione. L’obiettivo di tale architettura è abilitare una regolazione attiva della macchina non solo in base alla temperatura, ma anche

in base alle reali necessità: grazie ai sensori installati in ambiente vengono raccolti i dati riguardanti il numero di persone presenti, la distribuzione di temperatura, l’irradiazione esterna e così via. I dati vengono utilizzati per implementare un modello AI in grado di rappresentare non solo il comportamento della macchina, ma anche le sue interazioni con l’ambiente circostante. In questo modo, la centralina di controllo può sfruttare le simulazioni del modello AI per decidere come agire sul setpoint della macchina in modo da ottimizzare il consumo garantendo al contempo il comfort termico stabilito.

Cogenerazione e ottimizzazione dei costi L’ultimo use case si ispira alla modalità di controllo attivo del sistema, andando tuttavia ad ottimizzare non più il consumo energetico, ma il costo dell’energia prodotta. Nel caso specifico, il sistema ottimizzato è un cogeneratore equipaggiato di due turbine a gas, a servizio di un grosso aeroporto italiano, e simile ai tanti installati nei grossi centri ospedalieri. Il sistema presenta una architettura simile a quanto presentato nello use case precedente, senza tuttavia il collegamento diretto tra centralina esterna e sistema di controllo delle turbine a gas. La prima intelligenza inserita nella soluzione è in grado di stimare la curva di domanda di calore ed energia prevista per il giorno successivo. La seconda intelligenza riceve come input la suddetta curva, i dati di mercato e la domanda energetica dell’edificio; quindi in base al forecast meteo stima ora per ora il miglior setpoint per ogni turbina a gas in modo da ottimizzare il costo della produzione. Tale logica di ottimizzazione, testato e validato per sistemi di generazione, può essere facilmente replicato per i singoli impianti di climatizzazione, in modo da conoscere in anticipo i setpoint migliori da impostare per ottimizzare non solo l’energia ma anche il costo della stessa. Si veda la Figura .

Conclusioni

Figura 2 – L’ottimizzazione può essere applicata anche ai sistemi di produzione energetica. In figura, la curva dei setpoint attesi per le turbine a gas di un cogeneratore, calcolati in modo da minimizzare il costo dell’energia garantendo la domanda di calore ed energia elettrica

I sistemi di climatizzazione rappresentano spesso più del % dei consumi negli edifici. Le logiche di controllo basate su intelligenza artificiale e internet delle cose rendono possibile controllare i consumi in modo passivo, intercettando le inefficienze, o attivo, andando fisicamente ad agire sui setpoint delle macchine per modulare i consumi in base alla domanda. In questo modo, si possono ottimizzare i flussi energetici con un saving fino al % a seconda della condizione exante del sistema, a fronte di investimenti relativamente contenuti che includono installazione di sensoristica in campo e sviluppo di modelli basati sui dati reali.  * Veronica Brizzi, MIPU

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Monitoraggio

Riqualificazione energetica, il ruolo della Building Automation Tra le varie tecnologie disponibili, il monitoraggio energetico consente ai progettisti che devono fornire soluzioni di efficientamento di avere dati oggettivi delle misure. I risultati di un caso di studio A. Lodi, R. Salimbeni*

NOTO CHE l’inefficienza energetica si genera facilmente, perché spesso deriva da mancanza di conoscenza e consapevolezza. Non facile da eliminare, essa può essere trasformata in un consistente risparmio economico qualora sia possibile individuarla, quantificarla e risolverla. Adottare sistemi e soluzioni impiantistiche che riducano sostanzialmente i consumi energetici per la climatizzazione degli ambienti richiede analisi accurate, sia in fase di diagnosi che in fase di progetto, per la complessità degli aspetti da valutare. È richiesta innanzitutto la misura di molti dati e la disponibilità di risultati di sintesi, da parte di nuovi

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strumenti di monitoraggio adatti a generarli con rapidità, affidabilità e sicurezza, allo scopo di definire le modalità di intervento più efficaci. La Building Automation è definita come: “sistemi che consentono la gestione automatica personalizzata degli impianti di riscaldamento o produzione di acqua calda sanitaria o di climatizzazione estiva, compreso il loro controllo da remoto attraverso canali multimediali“ []. I sistemi di monitoraggio che qui vengono descritti sono in grado di ricevere al loro ingresso molte e svariate informazioni per generare, in uscita, dati di sintesi sull’efficienza del sistema.

Il contesto di provenienza e la normativa della Building Automation All’interno del PNIEC  (Piano Nazionale Integrato per Energia e Clima) [], uno dei documenti facenti parte del pacchetto Clean Energy for All Europeans richiamati nel RAEE  di ENEA [], troviamo l’indicazione degli obiettivi di efficienza energetica al  del nostro Paese. Dei , MTep di risparmio previsto dal PNIEC entro il , la quota assegnata ai vari settori

(vedi Figura ) è la seguente: • % residenziale + terziario • % trasporti • % industria È perciò dagli edifici che il nostro Paese si attende i maggiori guadagni in termini di efficienza energetica. Per conoscere le caratteristiche di efficienza degli impianti al servizio degli edifici, il monitoraggio energetico è lo strumento adatto per determinare l’energia consumata, gli orari di effettivo funzionamento degli impianti, i rendimenti riscontrati dai singoli generatori e dalla centrale termica nel suo complesso, affiancato al controllo del comfort degli edifici tramite i sistemi di Building Automation. All’incirca il % dei consumi energetici e il % delle emissioni di CO della UE sono dovuti agli edifici [], ed essi rappresentano il singolo più grande comparto di consumo dell’energia. Infatti, circa il % degli edifici esistenti hanno più di  anni, e quasi il % di essi è considerato energeticamente inefficiente []. Sono questi i motivi per i quali l’Unione Europea ha emanato a partire dal  le direttive per l’efficienza energetica degli edifici, meglio conosciute come EPBD (Energy Performance of Buildings Directive). All’inizio come //CE, aggiornata nel  dalla Direttiva //UE e nel  dalla Direttiva / (EPBD III) []. Nel quadro degli incarichi ricevuti dal CEN (Comitato Europeo di Normazione), nel  è stata creata la norma EN  (aggiornata poi

Le soluzioni fino ad ora proposte per monitorare l’efficienza energetica

Figura 1 – Gli obiettivi di efficienza energetica al  del PNIEC suddivisi per settore nella EN :) “Prestazione energetica degli edifici – Incidenza dell’automazione, della regolazione e della gestione tecnica degli edifici”, che consente di valutare l’effetto dell’automazione e della gestione tecnica sui consumi energetici degli immobili, la norma riguardante la Building Automation. Collegata a questa è stata quindi generata la CEI - “Guida per l’utilizzo della EN ” pubblicata nel . Nell’ottica di minimizzare i consumi energetici è fondamentale dotare l’edificio di intelligenza propria, in grado di automatizzare il controllo delle utenze e di far dialogare tra loro i diversi sistemi energetici in esso presenti. I sistemi di gestione e controllo dell’energia consentono di fare tutto questo. Con l’emanazione del D.M. // – “Criteri generali e requisiti delle prestazioni energetiche degli edifici”, recepimento della direttiva //UE, la realizzazione degli impianti secondo lo standard UNI EN  è diventato un obbligo. In particolare, per gli edifici di nuova costruzione o sottoposti a ristrutturazione importante di primo livello, a uso non residenziale, è previsto un livello minimo di automazione corrispondente alla classe B definita all’interno della norma UNI EN . Tale prescrizione è in vigore dal ° ottobre . Si fa notare come la EN UNI  non sia ancora stata completamente recepita nella UNI TS .

È abbastanza semplice avere dati sui consumi elettrici, meno facile è invece ottenere dati sui consumi termici e frigoriferi. Ancora più complesso è, infine, tenere sotto controllo l’efficienza dei sistemi termici. Chi si accinge a compiere una diagnosi energetica si trova infatti a: • doversi dotare di un certo numero di apparecchiature di misura complesse e costose; • eseguire misure spot di situazioni istantanee o di breve periodo, di regola assai poco significative. I software impiegati sono normalmente forniti a corredo degli strumenti utilizzati e a loro finalizzati, non avendo normalmente tra i loro scopi quello dell’integrazione tra i vari componenti del sistema. Tra le soluzioni oggi esistenti ricordiamo le termocamere, gli analizzatori di rete, i misuratori di portata, le pinze amperometriche, i data-logger (raccoglitori di dati in grado di memorizzarli e smistarli) etc. Gli elementi comunemente carenti in tali sistemi sono: • integrazione; • monitoraggio in tempo reale e in continuo; • interpretazione sintetica e aggregata dei dati raccolti; • disponibilità non sempre garantita dei dati on-line; • trasformazione dei dati di consumo, suddivisi per vettore energetico, in parametri di efficienza energetica mediante specifici algoritmi; • creazione di feedback per il settaggio del sistema a livelli ottimizzati superiori (profilo energetico ottimale) di efficienza;

Tabella 1 – UNI EN , elenco delle funzioni di controllo dell’impianto di riscaldamento in relazione alle classi di efficienza BACS

LA CLASSIFICAZIONE DELLA NORMA UNI EN15232

La norma UNI EN15232 definisce quattro diverse classi BACS (Building Automation and Control System) di efficienza energetica per classificare i sistemi di automazione degli edifici (vedi Tabella 1). Le quattro classi rappresentano sistemi di automazione con efficienza energetica crescente: Classe D “NON ENERGY EFFICIENT”: impianti tecnici tradizionali e privi di automazione e controllo, non efficienti dal punto di vista energetico; Classe C “STANDARD” (riferimento): impianti dotati di sistemi di automazione e controllo degli edifici (BACS) tradizionali, eventualmente dotati di BUS di comunicazione, a livelli prestazionali minimi rispetto alle loro reali potenzialità; Classe B “ADVANCED”: impianti dotati di un sistema di automazione e controllo (BACS) avanzato e dotati di alcune funzioni di gestione degli impianti tecnici di edificio (TBM – Technical Building Management) specifiche per una gestione centralizzata e coordinata dei singoli impianti. I dispositivi di controllo delle stanze devono essere in grado di comunicare con il sistema di automazione dell’edificio; Classe A “HIGH ENERGY PERFORMANCE”: corrisponde a sistemi BACS e TBM ad alte prestazioni energetiche, cioè con livelli di precisione e completezza del controllo automatico tali da garantire elevate prestazioni energetiche all’impianto.

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• quantificazione economica dello spreco eventualmente rilevato. Dalla ricerca tesa ad ottenere dei sistemi di misura e monitoraggio maggiormente performanti è nata la piattaforma modulare Black Box (BB), in grado di realizzare analisi credibili, utili agli EGE, alle ESCo e ai committenti privati e pubblici per una contabilità energetica espandibile e di costo accessibile.

Caso di studio: monitoraggio eseguito con apparecchiature Black Box presso gli uffici di Roma di un importante Ente Pubblico Il resoconto è relativo al monitoraggio di funzionamento di n.  (+ di riserva) caldaie alimentate a gas metano, una centrale termica al servizio della sede romana di un importante Ente Pubblico. Il periodo di funzionamento coperto dal monitoraggio è quello dal  febbraio al  marzo .

Attivazione del sistema Black Box per monitorare la C.T. dell’edificio uffici L’attivazione del sistema di monitoraggio è avvenuta il giorno  febbraio  e ha comportato una giornata di lavoro per due operatori. Tutti i parametri rilevati ed elaborati dalla piattaforma web, a cui è collegata online la centralina BB, sono stati messi a disposizione, in tempo reale, dell’Ufficio Tecnico dell’Ente interessato. I valori dei consumi di gas metano sono stati forniti con cadenza settimanale in Sm/gg e inseriti nella piattaforma web BB di volta in volta per compararli con l’attività dei generatori e valutarne così l’efficienza elaborando inoltre, in automatico, la firma energetica (vedi Figura ) del sistema edificio-impianto.

Considerazione generali sui risultati ottenuti Le condizioni climatiche del periodo in cui è stato eseguito il monitoraggio sono variate notevolmente passando da giornate di pieno inverno a giornate più primaverili. Questo ha permesso di analizzare la centrale termica (Figure  e ) nel suo comportamento sia a pieno carico che ai carichi parziali. Sicuramente la potenza termica disponibile copre adeguatamente i carichi termici previsti dalle condizioni di progetto e, in tali condizioni, i generatori raggiungono i rendimenti ottimali previsti dal costruttore e dalle norme in vigore. Assai diverso appare invece il comportamento dei generatori alle condizioni di carico ridotto e ciò è dovuto evidentemente alla taglia dei generatori che mal si adatta a tali condizioni discontinue, generando frequenti accensioni e spegnimenti che ne penalizzano molto il rendimento (vedi diagramma in Figura ). Sarà questo quindi uno degli aspetti da analizzare

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LE CARATTERISTICHE DELLA PIATTAFORMA BLACK BOX

La piattaforma BB si compone di elementi hardware, di una famiglia di software specialistici dedicati, implementati sulla CPU locale oltre che di sensori per installazione on-site. La piattaforma hardware (HW) modulare, compatta e di ridotte dimensioni, configurabile tramite “APP” è dotata di espandibilità interna e/o esterna (con modulo I/O Base + Radio) e possiede funzionalità di “energy meter”. I sensori in campo si connettono alla Black Box sia in modalità cablata che wireless. Sono possibili anche configurazioni miste per ridurre i costi recuperando eventuali sensori esistenti (solo se certificati o di qualità adeguata). Per un caso standard tipico di centrale termica si esegue la lettura dei dati in continuo dei seguenti sensori principali: • Sonda Ossigeno (O2%) • Sonda di temperatura fumi Tf (° C) • Sonda di temperatura esterna Te (° C) • Sonda di temperatura acqua di mandata Tm (° C) • Sonda di temperatura acqua di ritorno Tr (° C) • Assorbimento elettrico pompa primaria P1 (kWh) • Numero di giri della pompa primaria P1 (optional) • Numero dei Nm3/h indicati dal contatore del gas (camcorder OCR) Risultati attesi: • Rendimento η del Generatore (%) • Gradi Giorno reali del periodo esaminato (GGr) • Temperatura media oraria Tmh (° C) • Temperatura media giornaliera Tmg (° C) • Temperatura media mensile Tmm (° C) • Temperatura media stagionale Tms (° C) • Rendimento globale ηg della centrale termica (%) • Rendimento medio stagionale ηms della centrale termica (%) • Elaborazione del grafico della “firma energetica”

Figura 2 – Elaborazione automatica BB della firma energetica dell’edificio-impianto

Figura 3 – Lavori di installazione del sistema di monitoraggio in C.T.

quando si dovrà progettare un efficientamento della centrale termica. È possibile, ad esempio, che durante i circa vent’anni di attività della C.T. siano stati effettuati lavori di miglioria sugli edifici collegati che possono aver ridotto il carico termico originale di progetto (es. interventi sui serramenti o sulle coibentazioni di

Figura 4 – La centrale termica degli uffici

tetti e sottotetti). Per tale ragione si dovranno verificare sia il numero che la taglia dei generatori, indipendentemente dall’eventuale necessità di sostituzione dei generatori stessi. Anche i bruciatori, attualmente dei tri-stadio, potranno essere portati

a totalmente modulanti, migliorando la curva di adattabilità ai carichi. Nelle Figure  e  sono riportati i parametri di rendimento generali della C.T.

Conclusioni Si ritiene che il periodo di monitoraggio effettuato

Figura 5 – Rendimenti delle caldaie  (in verde) –  (in azzurro) –  (in giallo)

Figura 6 – Rendimento generale della centrale termica

Figura 7 – Centrale termica, η (termico) (in rosso) e η (termico + elettrico) (in blu)

BIBLIOGRAFIA

[1] Legge 208/2015, art. 1, comma 88 – Disposizioni per la formazione del bilancio annuale e pluriennale dello Stato (legge di stabilità 2016) – GU Serie Generale n.302 del 30-12-2015 – Suppl. Ordinario n. 70. [2] PNIEC 2018 (Piano Nazionale Integrato per Energia e Clima). [3] ENEA – RAEE 2019 (Rapporto Annuale Efficienza Energetica). [4] Smart Building Report 2/2020 – Politecnico di Milano, School of Management (energystrategy.it). [5] Direttiva 844/2018 (EPBD III – Prestazione energetica in edilizia).

presso la C.T. al servizio degli uffici dell’Ente Pubblico interessato abbia fornito utili indicazioni a chi dovrà intervenire per redigere un progetto di efficientamento basato su una valida diagnosi energetica. L’utilizzo di un sistema di monitoraggio del tipo descritto andrebbe mantenuto anche dopo la fase di diagnosi per confrontare lo stato attuale con quello futuro, allo scopo di dare evidenza dei miglioramenti ottenuti a seguito delle opere di efficientamento eseguite. In effetti, a seguito dei risultati del monitoraggio, l’U.T. dell’Ente ha riprogettato la centrale termica riducendo da  a  MW la potenza complessiva e, contemporaneamente, inserendo il sistema di monitoraggio BB come strumento permanente per l’analisi energetica in continuo dell’impianto. Anche sui sistemi di regolazione, gestione e supervisione attualmente presenti, sarà utile procedere a un’analisi critica, viste alcune indicazioni ricavabili dal diagramma della firma energetica (Figura ) che fanno pensare a un comportamento anomalo di tali servizi. Infatti, alcuni punti, lontani dalla retta di interpolazione regressiva, fanno pensare ad anomalie del sistema di regolazione (elevata latenza di risposta). L’andamento molto variabile delle condizioni meteo, anche all’interno della medesima giornata, tende a confermare l’utilità di adottare una gestione di tipo Meteo Predittivo degli impianti, allo scopo di ridurre le ore di funzionamento dei generatori a quelle strettamente necessarie, con risparmi energetici ed economici significativi. Mentre la regolazione degli impianti avviene di norma inseguendo il clima reale, la modalità Meteo Predittiva lo anticipa. Tale tecnologia, brevettata e totalmente italiana, nasce dalla collaborazione scientifica tra Meteo Operations Italia e Black Box e consiste nella gestione dell’impianto (di riscaldamento o di climatizzazione estiva) tenendo conto, con opportuni algoritmi e con un collegamento continuo bidirezionale Provider Meteo – Impianto, delle previsioni meteo locali a breve (orizzonte temporale di ore), in modo da evitare che l’impianto si predisponga a produrre l’energia che non verrà utilizzata, in base alle condizioni meteo attese. Ciò consentirà sensibili risparmi soprattutto nelle stagioni intermedie. Ma di questa tecnologia parleremo più diffusamente in un prossimo articolo. Proprio per i vantaggi descritti, nella prossima revisione della centrale termica oggetto di studio, è prevista l’introduzione del Sistema Meteo Predittivo che, integrato alla tecnologia di monitoraggio Black Box, consente di ottenere risparmi energetici importanti adeguando il funzionamento dell’impianto alle anomalie sempre più presenti nel clima reale anche all’interno di una stessa giornata.  * Alberto Lodi, EGE UNI CEI , ENV SP – Socio AICARR Roberto Salimbeni, Black Box Green S.r.l.

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Case Study

TorreWTCdi Genova, riqualificazione energetica della centraletermo-frigorifera I

L CENTRO SAN BENIGNO è un centro direzionale costituito da sei grandi edifici (Torri) con un coordinamento gestionale dei vari condomini affidato fino ad ora alle società Carmogest - GSI. Gli edifici sono stati realizzati nel periodo -. Dal punto di vista dei sistemi di climatizzazione e gestione dell’energia termica ad essi associata, all’inizio del , quattro Torri sono state collegate al teleriscaldamento della centrale di cogenerazione di Sampierdarena, una di esse usa il teleriscaldamento per trigenerazione; altre due, tra queste la Torre WTC, sono riscaldate da caldaie a gas e raffrescate da chiller elettrici dotati di torri evaporative. Alle Torri iniziali si è aggiunta più recentemente un ulteriore edificio (Torre MSC). Nel , su iniziativa della gestione tecnica del Supercondominio (Carmogest) è stata condotta una analisi/diagnosi dello stato dei sistemi energetici di tutte le Torri da parte di Clenergy. Lo scopo dell’analisi è stato quello di individuare lo stato e la vita

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residua dei sottosistemi e componenti degli impianti per poter prevedere costi e programmazione di possibili interventi di manutenzione straordinaria. La metodologia seguita è stata la RCM (reliability centered maintainance). I risultati di questa analisi

CENTRO DAL BENIGNO DI GENOVA

Analisi tecnica ed economica dell’intervento di riqualificazione e sostituzione degli impianti di generazione e gestione dell’energia termica con sistemi a più elevata efficienza effettuato su un grande centro direzionale Di P. Avanzini, D. Carmosino, F. Pettorossi*

hanno mostrato che, praticamente per tutte le Torri, i sistemi energetici erano oltre che fortemente obsoleti e inefficienti, anche in procinto di dare luogo a malfunzionamenti importanti

con alta probabilità di necessità di manutenzioni straordinarie e disagi per gli utenti. Lo studio ha concluso suggerendo proposte di intervento di riqualificazione dei sistemi energetici esistenti in un’ottica di sostituzione di tutta la generazione di freddo con pompe di calore elettriche (acqua-acqua o aria-acqua) che permettessero anche il distacco dalla rete di teleriscaldamento, anche questa obsoleta e, allo stato, energeticamente poco efficiente. La Tabella a mostra il risultato di questa analisi e mette in evidenza il risultato ottenibile in termini di riduzione di emissioni di CO qualora si adotti per tutto il complesso (in Tabella b le caratteristiche di volumi e di occupazione degli edifici) la strategia di sostituzione degli attuali chiller con pompe di calore idrotermiche o aerotermiche. Le previsioni di interventi di manutenzione straordinaria sono state confermate da diversi fuori servizio definitivi in alcuni componenti di raffrescamento di diverse Torri negli anni successivi al  sollecitando le amministrazioni dei Condomini dei singoli edifici a prendere in considerazione i suggerimenti emersi dallo studio sopra citato. Un impulso a questa decisione è anche dovuto all’attuazione, da parte governativa dei contributi del decreto Conto Termico e, successivamente, dall’estensione dei contributi ottenibili con l’Ecobonus. L’Amministrazione della Torre WTC ha avviato nel  lo studio di fattibilità dell’intervento partendo

dalla diagnosi energetica effettuata da RINA e da studi concettuali preliminari effettuati da Clenergy, comprendenti anche l’analisi della possibilità di accesso ai contributi resi disponibili dalle disposizioni esistenti (e in itinere) su Conto Termico ed Ecobonus. Il progetto è articolato su due fasi. Nel  è stata scelta ENEL X come capofila di un gruppo di aziende incaricate dell’intervento sulla prima fase, assegnandole un incarico di realizzazione e compartecipazione ai benefici derivanti dall’ottenimento dei contributi pubblici derivanti dalle

Tabella 1a – Risparmi ambientali nella sostituzione degli attuali sistemi con pompe di calore in tutto il Centro San Benigno

Tabella 1b – Caratteristiche di volumi e di occupazione degli edifici del Centro San Benigno PARK PARK TOT USO PUBBLIC PUBBLICO M.QUAD

UFFICI SUPERF

NEGOZI SUPERF

MAG SUPERF

PARK PRIVAT

FRANCIA

.

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MSC

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W.T.C.

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SHIPPING

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PIANE

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NORD

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I GEMELLI

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..

.

disposizioni normative esistenti. La Direzione Lavori è stata affidata a Clenergy. Il cantiere si è aperto ad aprile . I lavori contrattuali della prima fase si sono conclusi a fine . Il progetto è proseguito con il monitoraggio di funzionamento, consumi e risparmi conseguiti fino a settembre . La seconda fase del progetto, del tutto complementare con miglioramenti sostanziali relativamente piccoli deve essere ancora approvata dall’Assemblea di Condominio. Tuttavia i risultati conseguiti con la realizzazione della prima fase sono rilevanti.

Figura 1 – Schema funzionale pre intervento

.

Il progetto di intervento Situazione dell’impianto pre-intervento L’impianto di riscaldamento si configura, prima dell’intervento, nel quadro concettuale di processo della centrale termo-frigorifera che è riportato nello schema semplificato della Figura . Il sistema è costituito da tre caldaie due delle quali sono molto vetuste (anno ), a tecnologia obsoleta, con rendimento fornitura/focolare di timbro ,%. Ma il cui rendimento reale è probabilmente (a detta dei manutentori) notevolmente più basso. La caldaia n.  è stata installata recentemente a seguito del rifacimento delle vetrature delle superfici periferiche dell’edificio che ha comportato una minore domanda di potenza termica complessiva. Questa nuova caldaia, a tecnologia moderna e a condensazione, fornisce una potenza utile di  kW e ha sostituito la terza vecchia caldaia da  kW analoga, per prestazioni, alle due caldaie residue. L’acqua riscaldata prodotta viene fornita alle utenze finali alla temperatura di  °C attraverso la rete dei ventilconvettori e a circa  °C alle UTA che condizionano la ventilazione e l’aria primaria. Negli ambienti la temperatura, durante la stagione invernale, è mantenuta a  °C da un efficiente sistema centralizzato di regolazione e controllo. Il sistema di regolazione e controllo remoto, completamente automatizzato ma con possibilità di interventi manuali, assicura le condizioni di target in tutti i locali di lavoro dell’edificio. L’impianto di condizionamento estivo era dotato

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di quattro gruppi frigo ciascuno con associata torre evaporativa, per una potenza termica complessiva di . kW. La tecnologia, anche in questo caso, è quella relativa agli anni di costruzione (-). I gruppi hanno subito vari retrofit con sostituzioni, nel tempo, del fluido criogenico, il loro EER stagionale (valore di timbro ,) è , nelle valutazioni derivate dalla diagnosi energetica pre-intervento eseguita da RINA nel  e corretto a , nell’aggiornamento del  della suddetta diagnosi energetica. Questi valori confermano la percezione dei manutentori basata sulla conduzione reale dell’impianto. Situazione dell’impianto post - intervento L’intervento, nel progetto originale, è consistito in due fasi di cui la prima è stata già completata sulla base dei contratti stipulati. Nella prima fase le due caldaie obsolete da  kW sono state demolite, mentre è stata mantenuta la caldaia moderna a condensazione da  kW. La loro capacità di riscaldamento è stata sostituita da due pompe di calore gemelle (PdC e PdC) a elevate prestazioni modello AERMEC NRBXH°A°°°DG in grado di fornire in riscaldamento x =  kW termici con COP a condizioni standard (t aria b.s.  °C; tacqua / °C) = , e in raffrescamento a condizioni standard (t aria b.s.  °C acqua / °C) EER = ,. Alle condizioni climatiche medie presenti sul sito si calcola che le prestazioni siano: COP = , e EER = ,. La Figura  mostra la configurazione post-intervento al termine della fase . La caldaia n. a condensazione, tecnologicamente aggiornata e di potenza complessiva  kW viene gestita come riserva nella generazione di caldo per coprire le eventuali punte di domanda in cui è richiesto un intervento ad alta temperatura ( °C) sulle batterie UTA (caso nel quale la temperatura dell’aria esterna risultasse estremamente bassa). Questo evento è valutato a probabilità vicina a zero. Ne risulta che nel calcolo della domanda di energia stagionale il contributo della caldaia da  kW è ritenuta trascurabile e il consumo di gas nullo. La produzione di calore di base è assicurata dal gruppo delle pompe di calore (PdC, PdC), funzionanti in parallelo ed in successione, con potenze nominali ciascuna  kW. Per quanto riguarda la generazione di freddo nella configurazione estiva, le due nuove pompe di calore PdC e PdC (potenzialità totale  kW) non sono in grado di fare fronte alla domanda (seppur limitata) in condizioni di punta per cui uno dei chiller pre-operam viene conservato agendo come riserva. Anche se le condizioni di punta sono piuttosto rare, durante queste, l’intervento del vecchio sistema di chiller e torre evaporativa ad esso collegata è assai poco efficiente e comporta spreco di energia. Si è calcolato che l’aggiunta di circa  kW di refrigerazione possa permettere all’impianto di fare fronte a tutte le condizioni d’esercizio. Anche in questo caso la condizione di emergenza è ritenuta trascurabile

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Figura 2 – Schema funzionale post-intervento (fase )

Figura 3 – Schema funzionale post – operam (fase ) nel bilancio generale dei consumi. Esistono, inoltre, condizioni particolari durante la fornitura di caldo (invernale) nelle quali alcuni settori dell’edificio richiedono di essere raffreddati per effetto della incidenza di irraggiamento solare con valori importanti anche se la temperatura dell’ambiente esterno è relativamente bassa. Questo evento è storicamente riportato per alcuni giorni (<) per ogni stagione invernale. In queste condizioni la modalità di funzionamento delle pompe di calore è disgiunta. Una delle due opera in raffrescamento, l’altra, eventualmente coadiuvata dalla caldaia a condensazione, funziona in riscaldamento. Tutto il processo è controllato e regolato con un sistema BMS Siemens Desigo. Qualora, durante le condizioni più critiche, entrambe le PdC siano chiamate a funzionare in riscaldamento, occorre una fornitura di freddo supplementare di circa  kW. Per questo motivo si deve passare alla configurazione definitiva di impianto rappresentata in Figura . Questo intervento completa la fase .

Questa fase comporta lo smantellamento completo dei vecchi gruppi frigo e l’installazione di una ulteriore pompa di calore da  kW da fare funzionare in raffrescamento o riscaldamento a secondo della domanda. Dal punto di vista temporale, vista la necessità di operare sull’impianto di raffrescamento nell’intervallo di produzione di fine inverno e sull’impianto di riscaldamento nell’intervallo di fine estate, la scansione realizzativa è quella sotto riportata: • completamento fase  raffrescamento –  maggio ; • completamento fase  riscaldamento –  dicembre ; • collaudi e messe a punto fase  aprile –  settembre . Al momento la fase  non è stata ancora programmata, in attesa

 si sono stimati inizialmente in un totale complessivo di .. €. In assenza di contributi esterni il tempo di ritorno semplice è di circa  anni. Questo ordine di grandezza sarebbe inaccettabile da parte degli utenti del condominio in una situazione normale, ma è stato ritenuto accettabile tenuto conto della necessità di rinnovo dei principali componenti dell’impianto dovuti all’obsolescenza e alla poca vita residua.

Investimento effettivo

Figura 4 – Miglioramenti attesi sui consumi energetici e sull’impiego di energia rinnovabile

Figura 5 – Consumi mensili pregressi di energia elettrica

Figura 6– Consumi di gas medie anni precedenti contro  delle decisioni dell’Assemblea di Condominio. Nel funzionamento dell’impianto di Figura  (fase ) si assume che la domanda stagionale per il riscaldamento sia assicurata completamente dal sistema pompe di calore senza ricorso alla combustione. In questo modo tutto l’edificio è svincolato dalla fornitura e dagli impianti a combustione e il processo energetico è tutto di origine elettrica.

Miglioramenti energetico/ ambientali attesi A livello di progetto si sono previsti i miglioramenti energetico/ambientali riportati in Figura . I minori consumi, a livello progetto, sono attesi tradursi in un risparmio complessivo (tra energia elettrica e gas) di . €/anno a cui va aggiunto un risparmio nel consumo d’acqua di evaporazione di  mc/a per un costo complessivo di circa . €/a.

Investimento atteso I costi di investimento, relativamente alla sola fase

L’intervento di fase  è stato realizzato mediante un contratto chiavi in mano assegnato a ENEL X che si è avvalsa, per la realizzazione, di subfornitori che hanno realizzato la progettazione di dettaglio, le attività di cantiere, tutte le forniture dei materiali e componenti, le procedure di autorizzazione e quelle di collaudo. A questi costi, sempre per la fase  sono stati associati a quelli relativi agli studi di fattibilità preliminari, le diagnosi energetiche, la direzione lavori, la supervisione di sicurezza, gli APE post-operam, costi, a diretto carico del condominio. L’ammontare complessivo è risultato attorno a .. €, quindi superiore rispetto alla previsione iniziale. L’ammortamento di questo extra costo è stato bilanciato dalla possibilità, offerta dalle leggi vigenti, dell’accesso all’ Ecobonus () attraverso il quale si recupera il % della spesa sostenuta attraverso detrazioni di imposta che possono essere trasformati dai condomini in crediti d’imposta ceduti ai fornitori.

I risparmi di gestione valutati al 30 aprile 2020 I consumi di elettricità e gas rilevati dalle fatturazioni degli anni precedenti, pre-operam, sono riportati nelle Figure  e . Il confronto è condotto sulla base dei consumi rilevati di gas ed energia elettrica complessiva nel periodo considerato e la media dei quattro anni precedenti. Per quanto riguarda il confronto sui costi, a causa della variabilità dei costi unitari di energia elettrica e gas si sono assunti come riferimento i valori unitari di cui alla diagnosi energetica pre operam. Per quanto riguarda l’elettricità destinata al raffrescamento estivo, negli anni precedenti è stato utilizzato un algoritmo in grado di estrarre dal valore totale la base destinata ad altri usi. Questo metodo è desunto dallo studio di diagnosi energetica del . Le Tabelle  e  riportano i dati in questione. Le rilevazioni hanno inoltre confermato il risparmio di consumo d’acqua per circa  mc nell’anno  corrispondente a . €/a. È da osservare che nell’estate  (quella di cui si hanno i dati di consumo) l’impianto ha funzionato a regime normale solo nei mesi di agosto e settembre, parzialmente in luglio, mentre maggio e giugno sono stati utilizzati per la messa a punto del sistema che non ha funzionato in maniera ottimizzata. Ci si aspetta che con i dati a consuntivo dell’estate  ( settembre) si otterrà una misura più precisa (e

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di entità maggiore) di quella conseguita nel . In conclusione si può affermare che i risultati economici del primo anno di esercizio dell’impianto, in configurazione fase , sono in linea con le previsioni fatte in fase di progetto.

Tabella 2 – Risparmi annui derivanti dal consumo di gas

Conclusioni La prima esperienza di riqualificazione della centrale termo-frigorifera su di un grande immobile in un centro direzionale, dettata dalla necessità di rinnovare gli impianti giunti a fine vita, attuata con la sostituzione dei sistemi a combustione e dei gruppi frigo di tecnologia non adeguata con pompe di calore bifunzionali si è dimostrato un successo sia dal punto di vista tecnico che di quello economico, anche per effetto dei benefici resi disponibili dalla legislazione attuale in termini di incentivazione dell’efficientamento energetico del miglioramento dell’impatto ambientale. L’edificio ha così un impianto termo-frigorifero centralizzato nuovo, più efficiente e con minori costi di gestione. Anche per effetto dell’accesso all’Ecobonus con il contributo del %, tenuto conto del costo di investimento, il tempo di ritorno è valutato attorno a quattro anni. 

Tabella 3 – Risparmi di gestione per minor consumo di energia elettrica

* Piergiulio Avanzini, Clenergy Domenico Carmosino, CARMOGEST, Associazione Centro San Benigno Fernando Pettorossi, Assoclima – socio AiCARR

Call for

papers Temi di interesse Verranno considerati articoli o abstract su climatizzazione ambientale attiva e passiva, refrigerazione, sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili ai fini della climatizzazione ambientale e della refrigerazione.

AiCARR Journal è sempre alla ricerca di articoli e relazioni di progetti significativi nei vari settori di interesse dell’Associazione, da pubblicare sulle pagine della rivista.

Come partecipare

Le proposte possono essere inviate alla redazione: redazione.aicarrjournal@quine.it. L’accettazione dell’articolo sottoposto è comunque subordinata all’esito positivo del processo di revisione da parte di esperti del settore, specificatamente individuati nel Comitato Scientifico della rivista.

Case Study

Ristrutturazione di un edificio di pregio artistico nel centro di Milano L’intervento, certificato LEED Gold, ha previsto l’installazione di sistemi tecnici ad alta efficienza gestiti con BMS F. Giavarini, K. De Gregorio, E. Marco*

L’

si inserisce nella ristrutturazione di  edifici operata da una banca internazionale nel centro di Milano tra piazza San Babila e il Duomo. Questo edificio è stato riqualificato nella facciata, negli interni e negli impianti. Soggetto a vincoli conservativi artistici, consta di  piani fuori terra e  piani interrati, destinazione d’uso uffici, è affittato a diversi tenant da oltre un anno. EDIFICIO GALLERIA SAN CARLO

Obiettivi della progettazione e riqualificazione La ristrutturazione dell’edificio San Carlo nasce con la progettazione BIM che ha dato vita allo sviluppo integrato dell’architettura e degli impianti secondo i target seguenti:

• riqualificazione, sviluppo e riutilizzo di edificio di pregio artistico; • sostenibilità certificata LEED Gold; • qualità dell’ambiente interno, comfort occupanti, Well Silver; • efficienza energetica. I temi che ne hanno guidato la progettazione e la riqualificazione sono stati: • wellness degli occupanti, posti al centro dell’opera e dell’attenzione dei progettisti che nella riqualificazione dell’edificio sono tenuti ad osservare gli standard più restrittivi in termini di benessere qualitativamente percepibile dai futuri fruitori dell’edificio; • sicurezza (nella doppia accezione di tutela delle persone e di tutela delle cose contro il rischio di danneggiamenti);

• comfort e funzionalità (intese come flessibilità d’uso e assicurazione delle condizioni ambientali necessarie per lo svolgimento delle attività nelle condizioni ottimali e di benessere ambientale per le persone); • economicità (intesa come contenimento dei consumi energetici e dei costi di esercizio e manutenzione nel mantenimento del valore nel tempo); • sostenibilità LEED (il progetto è stato certificato secondo il protocollo LEED, tutte le scelte e le relative implementazioni ne tengono conto).

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I benefici conseguiti dagli impianti verificati in fase di Commissioning e Collaudo: • elevato comfort integrato ambientale e visivo con l’automazione dei sistemi di illuminazione, condizionamento e di sicurezza; • elevato livello di sicurezza con il controllo Fire Alarm e EVAC; controllo luci di emergenza centralizzato; • efficienza energetica, risparmio nel costo di gestione degli impianti, ridotto impatto ambientale e attenta valorizzazione degli spazi occupati dai sistemi tecnici (es. UTA compatte); • flessibilità nel funzionamento degli impianti, regolazione e controllo ottimizzati per la migliore qualità della vita quotidiana degli inquilini (Touch Panel Tenant con i parametri energetici delocalizzati; supervisione e controllo centralizzato accessibile via LAN), garanzia di rapidità di intervento, continuità e certezza nel contenimento dei costi di gestione degli impianti.

Soluzioni tecniche Le soluzioni tecniche prescelte, verificate nel percorso di Commissioning, rappresentano una risposta allo scenario tipico degli edifici collocati nel centro storico delle città italiane con vincoli conservativi.

Edificio San Carlo lato Corso Europa, veduta dalla terrazza del piano º

La scelta di sistemi di condizionamento con produzione, distribuzione e terminali utenze a bassa entalpia ad acqua e aria primaria approvvigionata secondo strategie commisurate all’effettivo fabbisogno delle utenze e tecnologie di misurazione e controllo dell’energia consumata possono costituire un esempio fattivo di risposta alla sfida di maggiore efficienza energetica degli impianti HVAC per lo sviluppo sostenibile nella ristrutturazione degli edifici esistenti in centro città. Gli impianti sono efficienti nei diversi scenari di utilizzo, in piena sostenibilità Leed Gold, in grado di rispondere alle esigenze di elevato livello di comfort ed efficienza energetica stabiliti secondo i requisiti della committenza (Owner’s Project Requirements LEED).

Tabella 1 – ISO  Categorie di comfort termico

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Gli impianti sono governati dal BMS evoluto, secondo logiche di regolazione e controllo demand /control pensate e verificate funzionalmente (LEED Commissioning FT). La supervisione e il monitoraggio energetico capillare è fruibile da ciascun inquilino utente. Gli impianti di condizionamento con produzione, distribuzione, terminali a bassa entalpia ad acqua, aria primaria commisurata all’effettivo fabbisogno delle utenze, la misura dell’energia consumata e l’ottimizzazione dei consumi mediante indicatori monitorati. Il metodo prescelto di certificazione LEED è per l’edificio San Carlo il metodo guida della sostenibilità degli impianti al servizio dell’edificio. La reale operatività delle tecnologie adottate è stata valutata attraverso i Functional Test del Commissioning LEED, che hanno confermato il pieno raggiungimento dei requisiti della committenza (OPR), secondo l’intento progettuale. Il testing degli impianti è stato regolarmente preceduto dalle verifiche pre-funzionali in fase di costruzione, effettuati dal team di Commissioning LEED. Il team di Commissioning è stato partecipato da attori tra i quali: Control Contractor, Appaltatore, Manufacturer, Bilanciatore, Commissioning Authority. L’elevato comfort termico è ottenuto dal sistema di condizionamento prescelto: • pannello radiante a soffitto; • aria primaria diffusa dal basso, in prossimità della pelle dell’edificio; • diffusione in ambiente mediante dislocamento; • ripresa in quota; • sistema di controllo della temperatura, UR% e CO interni; • distribuzione dell’aria attraverso la rete aeraulica, classe di tenuta B. Con la minima velocità dell’aria sugli occupanti e un ottimo sistema di controllo dei parametri di diffusione dell’aria, temperatura, UR% e CO interni, il sistema di condizionamento prescelto è in grado di raggiungere il livello di comfort termico degli occupanti secondo la Categoria A ISO . In proposito

Tabella 2 – Confronto tra le soluzioni impiantistiche adottabili di distribuzione utenze

Stile Architettonico Flessibilità e possibile riconfigurazione degli spazi e loro utilizzo Interazione con impiantistica

Standard comfort ed efficienza impianti ISO EN 7730 Building Class Comfort UNI EN 15251 Energy and Comfort Indoor ASHRARE 62.1 Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality ASHRAE 90.1 Energy Standard for Buildings

Comfort

Le soluzioni impiantistiche Caratteristiche involucro edificio Classe energetica Livello di sostenibilità

Caratteristiche tecniche: Manutenzione Affidabilità LCA

Figura 1 – Qualità dell’ambiente interno e comfort nella progettazione

UTA Piano 1°

Il sistema di recupero a doppia ruota prevede: ● un recuperatore rotativo ad adsorbimento; ● un recuperatore rotativo non igriscopico; ● sistema di controllo package.

19°C, 8 g/kg 1m³/s

23°C 8 g/kg

28°C

20°C

12°C

16°C

12 g/kg

9,5 g/Kg

8 g/kg

L’adozione del sistema di recupero a doppia ruota permette: ● in inverno di evitare il sistema di umidificazione a vantaggio dell’igiene ed economia dei costi di installazione ed esercizio;Lorem ipsum ● in estate, un controllo dell’umidità puntuale senza la necessità di post-riscaldamento garantendo elevati livelli di efficienza energetica.

Figura 2-Unità di trattamento aria, di tipo compatto, twin wheel Pannello radiante raffrescante /riscaldante Ripresa aria esausta La ripresa avviene dall’alto per mezzo di diffusori lineari.

L’aria primaria si diffonde nell’ambiente per dislocamento percorrendo la parte inferiore prossima al pavimento.

La diffusione dell’aria primaria si attua dal basso in prossimità delle vetrate esterne.

È evitato il disturbo degli occupanti con gittata o lancio dell’aria al livello del collo.

Rete canalizzata aria primaria

VAV box

Figura 3 – Sistema di condizionamento co soffitto radiante e aria primaria

Valvola 6Vie

la Tabella  ci permette di approfondire il tema del livello di comfort secondo ISO  del pannello radiante con la diffusione dell’aria primaria di rinnovo a pavimento, mediante dislocamento. La Tabella  riassume per ciascuna tipologia impiantistica prescelta: la categoria ISO , le caratteristiche tecnico-fisiche peculiari, il dato economico e di gestione /manutenzione di ciascun impianto, parametrati sulla base del sistema fancoil. La scelta del pannello radiante a soffitto con la distribuzione dell’aria attraverso la rete canalizzata alloggiata nel pavimento tecnico ha permesso di ottenere il miglior livello di comfort termico unitamente al minore ingombro possibile dei sistemi di condizionamento. La Figura  rappresenta i contenuti e le scelte della progettazione che concorrono al comfort ambientale.

Vantaggi Comfort ambiente ideale grazie alla portata sempre corretta. Commissioning veloce, nessuna valvola di bilanciamento necessaria. Il controllo della portata permette di evitare perdite di energia e la corretta modulazione della prevalenza di pompe e ventilatori.

Caratteristiche Bilanciamento idraulico / aeraulico dinamico automatico. Valvola con chiusura a tenuta. VAV box shut-down senza occupazione. Bassa perdita di carico e silenziosità di esercizio. Modulazione e misura della portata e ottimizzazione della pressione integrata.

Figura 4 – Distribuzione dell’aria primaria con VAV box e acqua calda e refrigerata con valvola a  Vie con misuratore di portata

Gli impianti dell’edificio San Carlo garantiscono il massimo comfort e la sostenibilità LEED Gold, con sistemi HVAC a basso livello entalpico, produzione termo-frigorifera ad alta efficienza, (Unità TermoFrigorifere, UTA full VFD), scambio termico e distribuzione dei fluidi a portata variabile. L’elevato comfort termico è ottenuto col pannello radiante a soffitto /aria primaria diffusa dal basso, in prossimità della pelle dell’edificio, e ripresa in quota. Il BMS fa sì che ogni inquilino possa avere evidenza dei consumi elettrici del condizionamento e di ciascun sistema tecnico; classe A di efficienza energetica secondo la UNI EN garantisce efficienza energetica e comfort in ogni condizione. Il risparmio energetico della regolazione secondo “BAC Factors” è del % (da Classe C automazione standard, a Classe A automazione Alta Efficienza). Il condizionamento con produzione, distribuzione e terminali a bassa entalpia ad acqua e aria primaria commisurata all’effettivo fabbisogno delle utenze, la misura e il controllo dell’energia consumata dal singolo inquilino, può costituire un esempio fattivo di risposta alle sfide dell’Agenda  per lo sviluppo sostenibile nella ristrutturazione degli edifici esistenti. Per il riscaldamento e il raffrescamento della zona uffici si è prescelto il condizionamento con aria primaria e pannello radiante a soffitto, con idronica a quattro tubi. Distribuzione regolazione e contabilizzazione con valvole a  vie per ciascun modulo architettonico. La scelta del livello entalpico dei fluidi che alimentano il sistema di condizionamento ha un particolare rilievo. Di seguito la temperatura prescelta per la generazione dell’acqua refrigerata e calda del sistema radiante: • Temperature di mandata/ripresa acqua refrigerata CW raffrescamento: , /, °C • Temperature di mandata/ripresa acqua calda LTHW riscaldamento:  / °C

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Tabella 3 – Polivalente PLV A  – del tipo condensato ad aria con recupero totale

Scorcio del piano tipo allestito col controsoffitto radiante integrato e la diffusione dell’aria primaria mediante griglia lineare a pavimento visibile alla base della facciata vetrata

Potenzialità frigorifera

 kW

Temperature acqua refrigerata

 –  °C

Potenzialità termica

 kW

Potenzialità termica al recupero

 kW

Temperature acqua calda

 –  °C

Tabella 4 – Unità frigorifera CH A  – del tipo condensata ad aria, full inverter Potenzialità frigorifera in condizioni standard ( –  °C)

 kW

Temperature acqua refrigerata

 –  °C

Tabella 5 – Livello di efficienza in generazione commisurato al livello entalpico utenze

(*) Low Enthalpy systems: Chilled ceiling; Chilled Beams; TABS; Air-Water Induction units

Tabella 6 – Unità termica con caldaiette a condensazione in cascata di back-Up Pannello radiante modulare a soffitto che integra impianti elettrici e speciali

L’aria primaria è prevista in misura maggiore a  volumi ora. L’immissione dell’aria primaria è prevista con Delta T =  °C rispetto alla temperatura ambiente. La quantità di aria immessa e ripresa è modulata da apposite cassette a portata variabile VAV a bassa prevalenza, in modo da garantire il comfort termico e di qualità dell’aria. La Figura  rappresenta la tipologia di Unità di Trattamento Aria primaria prescelta per trattare l’aria primaria esterna di rinnovo. La Figura  rappresenta lo schema di diffusione dell’aria primaria, la modalità di neutralizzazione dei carichi endogeni, l’estrazione dell’aria esausta in quota, operata dal Sistema Pannello Radiante a soffitto riscaldante /raffrescante. La Figura  illustra i sistemi adottati di regolazione dei terminali utenza a portata variabile mediante VAV box e valvola a  vie modulante con

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contabilizzazione, a pressione indipendente. Il bilanciamento del sistema di distribuzione realizzato è dinamico, automatico.

Sistemi di generazione acqua refrigerata e acqua calda Il primo sistema di generazione dell’acqua calda e refrigerata a servizio delle unità di trattamento aria e dell’acqua calda per il pannello radiante è l’unità a  tubi polivalente condensata ad aria (Tabella ). La temperatura di produzione di acqua refrigerata è compatibile con i trattamenti effettuati nelle unità di trattamento aria. La seconda unità è dedicata al raffrescamento estivo del pannello radiante. Si tratta di Chiller ad alta efficienza destinato alla generazione dell’acqua refrigerata al servizio del pannello radiante (Tabella ). La Tabella  evidenzia il vantaggio di efficienza della produzione di acqua refrigerata con minore livello entalpico ( °C invece di  °C). Il terzo sistema è costituito da caldaiette a condensazione in cascata con funzione di back-up del sistema di generazione termica (Tabella ).

Potenzialità termica Temperature acqua calda

 kW Scorrevole da  a  °C

Le unità termo-frigorifere, il chiller e le caldaiette a condensazione in cascata, sono ubicati nell’area tecnica del piano copertura (livello ). Le elettropompe di distribuzione fluidi primarie e secondarie hanno inverter e sonde di delta P collocate esternamente alla pompa. Gli inverter hanno interfaccia ModBus con il sistema BMS di regolazione e controllo. Il numero contenuto di elettropompe azionate da VFD permette di avere motori elettrici di taglia maggiore, massimizzando i rendimenti e contenendo i consumi, inoltre i motori elettrici delle elettropompe sono in categoria IE. L’Acqua Calda Sanitaria (ACS) è preparata all’interno della centrale tecnica del piano ottavo, mediante un bollitore in acciaio inox da  l, dotato di serpentino e valvola a  vie, che può connettersi al circuito di recupero dell’unità polivalente o alle caldaiette a condensazione di back-up (per l’elevazione della temperatura a  °C durante il ciclo anti-legionella). L’ACS è distribuita alle utenze a una temperatura di  °C, regolata da valvola a  vie miscelatrice elettronica. Lo shock termico anti-legionella viene eseguito portando l’acqua

dei boiler e dei circuiti di distribuzione e ricircolo a temperatura > °C, con cadenza programmata, settimanale nella notte del sabato. Su ogni derivazione a uso ufficio della linea di alimentazione idrica sono installate valvole a sfera di intercettazione e conta-litri interfacciate col sistema di regolazione e controllo, monitorabili a ciascun piano.

BMS Classe A automazione alta efficienza UNI EN15232

Archite�ura BMS �pica di piano

Regolazione e controllo La Figura  riassume esempi qualitativi del sistema di regolazione controllo e supervisione impianti HVAC e idrico-sanitari.

Contabilizzazione Energe�ca HVAC & IS Tenant. BMS Touch Panel di piano

Supervisione: graﬁca UTA

Efficienze energetiche prescelte, verificate e misurabili Di seguito sono riepilogate le categorie di efficienza impianti, perseguite nel progetto, ottenute nella realizzazione e verificate nel Commissioning degli impianti al servizio dell’edificio San Carlo: a) BMS Classe A, automazione ad alta efficienza UNI EN, garantisce efficienza energetica e comfort in ogni condizione, risparmio energetico secondo “BAC Factors” del %; b) contabilizzazione e monitoraggio energetico fruibile dagli utenti /inquilini, supervisione BMS; c) sistema di condizionamento aria acqua: Aria Primaria e Pannello radiante a soffitto riscaldante e raffrescante, impianti di rilevazione incendio e Dimming Light Control, integrati. VAVbox, valvole a  vie a pressione indipendente con bilanciamento dinamico e contabilizzazione; d) dimming Light Control basato su corpi illuminanti Led ad alta efficienza; e) generazione vettori HVAC a portata variabile, commisurata al livello entalpico utilizzatore, UTA Aria Primaria con regolazione e controllo integrato, doppio recupero energetico, entalpico e post-riscaldamento “twin wheel”, filtrazione aria ad alta efficienza e carboni attivi PM, Aria Primaria diffusa in quantità variabile in prossimità della pelle dell’edificio, dal basso mediante dislocamento e ripresa dall’alto, Classe B di tenuta delle condotte aerauliche, VAV box bassa prevalenza, controllo CO; f) bilanciamento dinamico dei sistemi di distribuzione aria /acqua con sistemi full VFD; g) Main Hall servita da pannello radiante a pavimento e ugelli a induzione, ingresso con bussola; h) preparazione ACS mediante recupero da polivalente, ciclo sanitizzazione anti-legionella automatico basato su caldaietta a gas metano ad elevata temperatura.

Conclusioni La regolazione e il controllo degli impianti con BMS evoluto, le logiche di regolazione degli impianti demand control pensate e verificate funzionalmente (LEED Commissioning FT) in maniera sistematica e ordinata nelle sequenze di regolazione previste, contenendo i consumi, ottenendo

Figura 5 – Raccolta di esempi della regolazione e controllo, Contabilizzazione tenant e della supervisione impianti Dettaglio di pannello radiante modulare a soffitto integrato dagli impianti elettrici e speciali (bus bar Top Track con sensori e corpi illuminanti) e valvole a  vie con controllo della portata

Centrale Termofrigorifera con le Unità Chiller e Polivalente dedicate alla generazione di acqua calda e refrigerata a livelli differenziati

il livello elevato di comfort conforme ai requisiti della committenza, la supervisione e il monitoraggio energetico capillare, fruibile da ciascun inquilino, hanno permesso di pensare per l’edificio San Carlo ad impianti efficienti nei molteplici scenari di utilizzo, in grado di rispondere alle esigenze degli occupanti, nel rispetto della sostenibilità LEED Gold. Il condizionamento aria acqua con produzione e distribuzione fluidi vettori a portata variabile, terminali a bassa entalpia ad acqua, aria primaria trattata delle UTA ad alta efficienza di recupero, filtrazione a carboni attivi, distribuzione commisurata all’effettivo fabbisogno delle utenze nel controllo

IAQ, la misura e il controllo dell’energia consumata dal singolo inquilino, può costituire un esempio fattivo di risposta alle sfide dello sviluppo sostenibile di un progetto di ristrutturazione di edificio dal pregio artistico in centro città.  * Fabio Piergiuseppe Giavarini, Jacobs Italia Spa - Socio AiCARR Katia De Gregorio, FläktGroup Italy Spa - Socio AiCARR Enrico Marco, Belimo Italia S.r.l.

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Official Journal of AiCARR â&#x20AC;&#x201C; Italian Association of Air Conditioning, refrigeration, heating and ventilation

NEW ONLINE SUBMISSION AND REVIEW SYSTEM AiCARR Journal uses an online submission and review system for all papers evaluation. Electronic submission allows a more efficient processing of manuscripts and offers Authors the option to track the progress of the review process whenever they need to. The link to the editorial system is http://aicarrj.edmgr.com, it is also available on the Journal website: www.aicarrjournal.org. The Authors are invited to submit their manuscripts through the online editorial system; manuscripts sent by e-mail, post or fax are not considered for publication. All the Authors should read carefully the Guide for Authors before starting their submissions. Full information about the manuscript preparation are available on the Journal website. During submission, Authors will be first asked to select the article type, enter the manuscript title and provide Author information. Through a menu, a general topic area should be selected: these will help to match manuscripts to the best available editors and reviewers. Reviewers will access papers via the editorial system platform and will be invited and sent to it by email.

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ORIGINAL ARTICLES

Promuovere la sinergia tra i mondi della ricerca, delle aziende e delle professioni Continua la pubblicazione della sezione dedicata ad articoli con contenuti tecnico-scientifici presentati secondo gli standard internazionali, fortemente voluta dal Comitato Scientifico che crede nella sinergia tra mondo della ricerca, mondo delle aziende e mondo della professione: la ricerca mette a disposizione delle aziende e dei professionisti strumenti utili per lo sviluppo delle loro attività e da loro riceve continui stimoli. In questo senso, il Comitato Scientifico ritiene indispensabile che gli articoli presentati in questa sezione siano contemporaneamente caratterizzati da rigore scientifico e utili a tutti i lettori di AiCARR Journal. Anche in questo numero sono presenti tre lavori, due dei quali redatti in lingua inglese. Il contributo in italiano è, come nello scorso fascicolo, centrato sul tema di estrema attualità del contagio nella pandemia del virus SARS-CoV-. Il primo contributo è redatto in lingua inglese ed è uno studio originale effettuato con il software di simulazione TRNSYS sulla possibilità di applicazione delle pompe di calore a terreno in climi caldi, ampiamente dominati quindi di raffrescamento. Vengono simulate in diversi climi (tutti caldi, ma con umidità relativa molto diversa) soluzioni miste in cui la dissipazione termica avviene a terreno e in torri di evaporative. Il secondo contributo, in lingua inglese, analizza invece il tema della costruzione di modelli per il calcolo dell’efficienza energetica degli edifici su scala urbana a partire da informazioni disponibili a tutti riguardo il parco edilizio esistente. Nonostante si confrontino metodi di calcolo differenti, si riscontra una deviazione accettabile (%) per la destinazione d’uso residenziale. L’ultimo contributo, in lingua italiana, presenta un’analisi di rischio di contagio via aerosol nelle scuole basata su un semplice modello monozona dinamico con parametrizzazione della produzione oraria di cariche virali. Viene illustrata l’influenza dell’aerazione, delle mascherine e della riduzione dei gruppi classe nella strategia di mitigazione del rischio di contagio aereo indiretto. I risultati mostrano che per quanto attiene il rischio di contagio aereo indiretto, una ripresa delle attività in presenza nelle scuole superiori è condizionata da opportuni cicli di aerazione dell’aula, obbligatorietà della mascherina e misure di riduzione dei gruppi classe. Il Comitato Scientifico ringrazia gli Autori.

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ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 38 - 43, 2020

Filippo Busato1*, Fabio Minchio2, Francesco Castellotti2

The use of geothermal heat pump systems for climatisation in hot climates L’uso di pompe di calore geotermiche per la climatizzazione nei climi caldi

Università telematica Mercatorum, Roma, Italy 2 3F engineering Studio, Verona, Italy

*Corresponding author:

DOI: 10.36164/AiCARRJ.64.05.02

Filippo Busato

Dipartimento di Economia Università telematica Mercatorum Piazza Mattei 10 00186 Roma, Italy filippo.busato@unimercatorum.it tel +39 347 1207174

Abstract

Sommario

The design of geothermal systems for climatisation application in hot climates, heavily dominated by the cooling energy demand, poses problems in the sizing of the geothermal circuit, mainly due to the difficulties of limiting maximum temperatures of the geothermal fluid. Several solutions that integrate the geothermal borehole field with cooling towers or dry coolers with different control strategies are proposed in scientific and technical literature. This paper analyzes the state of the art of geothermal systems application in hot climates and assesses a comparison among different strategies applied to a commercial building through dynamic software simulation. Keywords: ▶ Geothermal heat pumps ▶ Hybrid systems ▶ HyGSHP ▶ Control ▶ Software simulation

La progettazione di sistemi geotermici per climi caldi, dominati dal fabbisogno di energia per la climatizzazione, pone alcuni problemi per quanto riguarda il dimensionamento dell’impianto geotermico, essenzialmente dovuti alla difficoltà di limitare le temperature massime del fluido geotermico per la compatibilità con i materiali di cui sono composte le sonde. La letteratura tecnica e scientifica propone diverse soluzioni che integrano il campo sonde con torri evaporative e dry cooler, con diverse strategie di controllo. Questo lavoro analizza lo stato dell’arte dell’applicazione di questi sistemi nei climi caldi ed effettua una comparazione tra differenti strategie di funzionamento applicate a edifici commerciali attraverso la simulazione dinamica. Parole chiave: ▶ Pompe di calore geotermiche ▶ Sistemi ibridi ▶ HyGSHP ▶ Controllo ▶ Simulazione dinamica

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ORIGINAL ARTICLE

Filippo Busato, Fabio Minchio, Francesco Castellotti NOMENCLATURE T ∆T

Temperature [°C] Temperature difference [°C] or [K]

Subscripts OW Outlet Water from the borehole field WB Wet bulb 1 Set for the activation of cooling tower

Introduction Heat pump geothermal systems are mainly spread in application where the heating demand is greater or equal to the cooling demand, generally speaking in the temperate and continental climates; much less those installation are diffuse in warmer climates, i.e. in regions with high summer temperatures and where the cooling load exceeds by far the heating load in buildings. This is mainly due to the historical development of technology and to cultural aspects, but as well as to specific technical aspects. In the sizing of geothermal heat pump systems, the length of the borehole field is affected from the peak power exchanged with the ground, but especially from the net energy balance to/from the ground in the year round operations. The net energy balance will determine the medium to long term equilibrium in the field ground temperature that will be different from the undisturbed ground. This equilibrium temperature will be higher or lower than the undisturbed one if the heat rejected to the ground will be in a higher or smaller amount to the heat drawn from the ground. The maximum and minimum temperature of the borehole fluid entering the condenser in summer and the evaporator in winter will then vary along the years, making it necessary to size the system according to numerical simulation accounting for - years (or even more) of operations. The climates that lead to cooling loads much higher than the heating ones, imply an energy rejection to the the ground that will accordingly be much higher than the heat drawing from the ground. Therefore main problem will be that of limiting the maximum borehole fluid temperature, considering that the undisturbed ground temperature (at - m depth) will be higher than in temperate climates. The condenser inlet fluid temperature should be kept within the range allowed by the heat pump manufacturer, and guarantee an adequate energy efficiency performance. This will in most cases imply extensive borehole fields that will make the geothermal system not economically viable. In order to optimise the investment and keep temperatures in an acceptable range, it is possible to design the so-called hybrid systems. A possible solution is that of coupling two different technologies, the reversible geothermal heat pump to face the base load of the building, and an air condensed reversible heat pump to cover the peak load. However the air condensed units will operate in the worst conditions (higher loads, most likely corresponding to the higher outdoor temperatures) with respect to energy efficiency, and the ground coupled units will be operating at higher load factor, then with a limited benefit in terms of borehole length reduction. A much better solution it is that of providing a hybrid system on the thermal sink side, thus having a second heat rejection system in series to the ground, like a closed/open circuit cooling tower or a dry cooler. This solution belongs to the category named Hybrid Ground Source Heat Pump Systems (HyGSHP) [][][]. HyGSHP have been widely studied theoretically and monitored in working applications mainly in USA [][], and are well known in the ASHRAE community, with special regard to the control strategy in order to reach the optimum from the technical-economic point of view. This paper aims at a critical analysis of the possible application of these systems for building located in hot climates, starting from the

Greek η η0 β

Efficiency of solar system Zero loss solar collector efficiency Solar system tilt angle

design guidelines and then evaluating energetic performances and technical limits of the different solutions.

Configuration of HyGSHP for hot climates Technical literature on hybrid ground source heat pump systems incorporate several solutions, that integrate the vertical ground heat exchangers to one or more additional heat rejection systems. The choice of a second dissipation system is based on three main alternatives: • Open loop cooling tower; • Closed loop cooling tower; • Dry cooler. The cooling tower allows to operate at lower temperatures, being bound to the wet bulb air temperature. Usually the open loop cooling tower requires an additional heat exchanger to isolate the fluid flowing in the ground exchangers from the cooling tower fluid because:

Figure 1 – Possible layout of boreholes and cooling towers Figura 1 – Possibili disposizioni del campo geotermico e delle torri evarporative

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ORIGINAL ARTICLE • The cooling tower fluid is in direct contact with outdoor air; • The ground fluid can be additive with antifreeze solution (glycol). However this doesn’t affect systems in hot climates or where the cooling load dominates the heating. These reasons makes it more suitable to prefer closed circuit cooling towers. The use of closed loop cooling towers instead of dry coolers is more advantageous with higher differences between dry bulb and wet bulb temperatures, then it should fit for arid climatic conditions. The possible loop layout are depicted in Figure , top, middle and bottom. Figure  top shows the most classic configuration of the system, with the cooling tower upstream the ground circuit: this is the most expensive in terms of electric energy consumption, and it is necessary to maximize the difference between the fluid and the air wet bulb temperature. Figure  middle switches the position of the cooling tower and the ground loop; this solution can be adopted in extremely hot climates where the ground temperature can reach higher values and it is necessary to have the cooling tower downstream the ground loop, according to [][][]. Finally Figure  bottom shows dry coolers upstream the ground circuit; this solution is the less expensive in terms of cooling tower operation, since there is no need for water (which be better saved in arid climates), and can be chosen for hot climates with high value of relative humidity (e.g. tropical) thus with a small temperature difference between dry bulb and wet bulb conditions. The Dry-coolers can be adopted for seasonal or nocturnal precooling of the ground field, if cold winter or remarkable daily temperature ranges happen. Application of HyGSHP where alternative heat sinks (e.g. lakes) are used can also be found in literature.

The optimal control strategy for HyGSHP in hot climates Whatever solution is chosen for heat rejection (among those presented above), it is in any case a solution with non negligible electric energy consumption, due to electric equipments (fans, circuit pumps, spray water pumps), and moreover require a certain amount of water in case cooling towers are selected. Then the matter of optimisation has been deeply investigated in order to identify the correct control strategy. The optimisation of the systems can be quite complicated since there are several boundary condition that needs to be defined. Not only it is necessary to find the correct ratio between the cooling tower size and the borehole length, but also the criteria to operate the auxiliary heat rejection system (cooling tower). Several studies where carried out on the subject, especially in USA, where different solutions where examinated and case studies where monitored and analised. The general methodology for the sizing has been analysed by Kavanaugh [] and Xu []; an analysis of the control strategies updated with respect to the first ASHRAE Guidelines [] and oriented to climates with dominant cooling load is well presented by Yavuzthurk and Spitler [] and analysed in the Fort Polk case study by Thorton []. The most interesting document is undoubtedly that of Energy Center of Wisconsin [], based on the works from Hackle and Pertzborn [][], that describe a very deep study on the optimisation of control parameters for ground hybrid systems, validated by means of three real operating case studies. The work has led to the release of

AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 38 - 43, 2020 a software called HYGCHP [], developed as a TRNSYS application package, adopted to develop the present study. Nevertheless the analysis of these systems and of the possible control strategies requires further studies also related to their application in different climates, since the results widely vary according to the variation of heating and cooling load along within the day and the year, and of dry and wet bulb temperature during the seasons. It is broadly known that the control strategies for these systems can be ascribed essentially to the following three: . Control with set-point temperature: the cooling tower is activated when the borehole outlet temperature exceeds a threshold; . Differential control on temperature: the cooling tower is activated when the difference between borehole outlet temperature a air wet bulb exceeds a threshold; . Pre-cooling: the cooling tower is activated when there’s no cooling demand, during the night (night pre-cooling) o in the cold season (seasonal pre-cooling), or on a hourly schedule, or as a function of outdoor climate; this strategy can be adopted in combination with strategy  or . The studies that were previously quoted proved that in most cases, for hot climates, the optimum strategy is n. (differential control), since it optimises the performances of the cooling tower that is used only in the most appropriate conditions. The pre-cooling technique aims to compensate the energy drawn and rejected to the ground, by dissipation of an amount of heat that doesn’t provide any heating to the building; however the energetic and economical analysis should be investigated for each singular case and requires an accurate evaluation of the building thermal load by dynamic simulation. The optimum control strategy can be different from each specific application, and can also be related to the economic scenarios and to the time horizon that is considered. Very attention must be paid in the evaluation of electric auxiliary and pump consumption.

Specific problems of HyGSHP in extreme hot and dry climates The very problem in geothermal reversible heat pump installation in hot climates with cooling demand that dominates the heating load, is in the higher ground temperature than in temperate climates. HyGSHP systems are undoubtedly considered a very interesting

Figure 2 – Optimal control strategy solution Figura 2 – La strategia di controllo ottimale

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Filippo Busato, Fabio Minchio, Francesco Castellotti solution. Extremely hot and dry climates suggest a solution as the one depicted in Figure  middle. The optimal control strategy solution is presented in Figure  [] []. The cooling tower is activated when the temperature difference between the ground loop outlet temperature and the wet bulb air temperature exceeds a fixed parameter ∆T. This logic is expressed by the following activation condition: T TOW – TWB > ∆T₁ The most appropriate values for ∆T in a hot and dry climate is [][]: •  °C if the monthly average wet bulb air temperature in July is lower than  °C; •  °C if the monthly average wet bulb air temperature in July is between  and  °C. A further control is necessary when the ground fluid outlet temperature TTOW exceeds a given temperature (e.g.  °C), and should set the cooling tower fans (if modulating) at the highest speed. Should colder winter than usual or high temperature range between nigh and day happen, it is possible to implement a pre-cooling control strategy that operates the circuit without cooling demand, therefore the cooling tower will pre-cool the ground. The guidelines for technical and economical optimisation in hot climates are presented in [][], and are: • the ground boreholes sizing should be performed in order to cover the heating load, if present; • the cooling tower should be sized on the cooling load left from the ground, although if variable speed fans are adopted a larger cooling tower can be selected, up to the double size to the cooling load left from the ground; • despite the aim of an technical and economical optimum, the perfect balance of heat extracted and rejected to the ground can hardly be reached. Therefore there is a tendency to increase the ground temperature along the years, so to reach a long-term equilibrium at a higher temperature with respect to the undisturbed ground; • it is necessary to provide a bypass of the ground circuit, to avoid the ground loop operate in unfavourable conditions. However the extreme hot climates are not all the same, that means that the solution must be selected according to specific climatic variables and the thermal load curve of the building. To the scope of the paper, an office building has been chosen as the case study, and was simulated in three distinct extreme hot and dry climates. The remarkably high temperature and temperature ranges make it interest to evaluate the pre-cooling option, so even when heating loads are negligible, the pre-cooling can increase the EER of the chiller having without necessarily compromising the economic optimum with undue auxiliary consumption.

The case study The task of studying the application of HyGSHP systems to extreme hot and dry climates has been performed through dynamic simulations of an office building located in three different cities of the same climatic zone “desertic-arid”, marked BWh according to the KoppenGeiger classification []. The analysis has been performed by means of dynamic simulation of the building and thermal plant systems —cooling tower, borehole exchangers— with the TRNSYS software and the HyGCHP tool, developed and released by the Energy Center of Wisconsin and the Solar Energy Laboratory SEL of University of Wisconsin []. The simulation was conducted in two steps: on the first step the heating and cooling loads (latent and sensible, accounting for ventilation as well) were calculated on an hourly time step; on the second

step the loads were given as input to an ideally convective climatisation system fed by the thermal plant that will be explained further. The HyGCHP tool allows to simulate different plant configurations, and to optimise from the technical economical point of view the different setup parameters and the sizing of the different main components of the system. To the extent of this study the tool has been used only for simulation purposes, thus excluding the optimisation features, since the main task is to evaluate the performances in different locations, not that of optimisation for a single application. The building is in the shape of a parallelepiped,  m long (North to South oriented),  m large,  floors of , m each, a global air conditioned volume of , m. The window surface is approximately / of the floor area,  m per each floor, half of it facing northeast and the other facing southwest. The solar factor of the glazing assumed is . and no shading is considered. The building behaviour was simulated considering the following set of assumptions: • indoor temperature  °C in summer,  °C in winter, % Relative Humidity; • HVAC plant scheduled on .-. from Monday to Friday, .. on Saturday, off on Sunday. • Thermal transmittance considered for different building elements are the following: ⚬ Outer walls: . W/(m K); ⚬ Roof: . W/(m K); ⚬ Ground floor: . W/(m K); ⚬ Windows: . W/(m K). To the extent of the study, the building is an invariant, in order to provide a consistent base for the analysis. The geographical locations for the simulations are Riyadh (Saudi Arabia), Abu Dhabi (United Arab Emirates) and Phoenix (Arizona, USA). As it can be seen from the data in Table , from Meteonorm [], those climates present low values for wet bulb temperature with respect to dry bulb; Phoenix shows the lowest winter temperature, while in Abu Dhabi the dry bulb temperature annihilates the heating loads. It must be reminded that, with the same highest temperatures, lower yearly average temperatures lead to lower undisturbed ground temperatures, therefore to better cooling performances for the geothermal heat pumps. By the same rationale, higher differences between dry bulb and wet bulb temperature makes the use of cooling tower more favourable; if heating loads are absent, a water-to-water chiller coupled to the sole cooling tower could score performances that are not much different from those of a HyGSHP. Table 1 – Average dry bulb, lowest dry bulb, highest dry bulb, average wet bulb temperatures for the considered locations Tabella 1 – Temperatura media a bulbo secco, temperatura minima a bulbo secco temperatura massima a bulbo umido e media a bulbo umido per le località considerate Location

Average Lowest Highest Average dry bulb dry bulb dry bulb wet bulb temperature temperature temperature temperature (°C) (°C) (°C) (°C)

Riyadh

.

.

.

.

AbuDhaby

.

.

.

.

Phoenix

.

-.

.

.

Table  shows the outdoor air temperature values to be accounted for in the design of the systems, while Table  presents the yearly net heating/cooling energy demand (detailed on a monthly basis in

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AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 38 - 43, 2020

Figure ), the heating/cooling peak power determined on a hourly basis with dynamic simulation. From the data analysis it comes out that for every location considered the cooling loads dominates by far the heating demand, with a minimum ratio of . between cooling and heating energy in Phoenix, and a nearly negligible heating load in the other two locations. Since the building is not occupied only during the day, despite the cool night temperatures, even in Riyadh, the heating loads are very small. Table 2 – Peak heating and cooling power, net heating and cooling demand, cooling to heating energy ratio for the considered locations Tabella 2 – Potenza di picco in riscaldamento e raffrescamento, fabbisogno netto di riscaldamento e raffrescamento, rapporto tra i fabbisogni nelle località considerate Peak heating load (kW)

Peak cooling load (kW)

Net heating demand (MWh)

Riyadh









.

AbuDhaby









.

Phoenix









.

Location

Net Cooling to cooling Heating demand energy (MWh) ratio

• The heat pumps is simulated according to reference performance curves as in the Hackle study []. • The circulation pump of the ground loop is considered as a variable speed pump. The simulations were run on the three different climates on a  years horizon, for different plant layout (Tables , , ), that are: • Several HyGSHP solutions, indicated as HyGSHP-x, for each climate, that differentiate for overall borehole length, cooling capacity, and control parameters set; • A solution with sole ground exchangers indicated as GSHP only; • A “traditional” solution with boiler and chiller coupled to a cooling tower, indicated as Cooling Tower + Boiler. The different plant layouts are compared with respect to: • Maximum heat pump (or chiller, in case of the “traditional” solution) condenser inlet temperature; • Average yearly electric energy consumed; • Average yearly fuel energy consumed (only for the “traditional” solution). Table 3 – Simulation output for Riyadh (CT = Cooling Tower; EWT: Entering Water Temperature to heat pump/chiller) Tabella 3 – Risultati delle simulazioni per Riyadh (CT = Torre evaporativa; EWT: temperatura di ingresso alla pompa di calore/chiller) Riyahd

HyGSHP-







.





HyGSHP-







.





HyGSHP-







.





HyGSHP-













GSHP only





.







.





Cooling Tower+Boiler

Figure 3 – Monthly net energy demand for heating and cooling (AD-Abu Dhabi, RY-Riyadh, PH-Phoenix) Figura 3 – Fabbisogno netto di riscaldamento e raffrescamento (AD-Abu Dhabi, RY-Riyadh, PH-Phoenix

As per the heat pumps system modelling the following assumptions are made: • For the geothermal ground field the DST model was used []; U-shaped pipes with outer diameter  mm in HDPE (high density polyethylene), borehole diameter  mm and  m depth. The depth is more suitable than the usual  m, for hot climates, since it helps to limit the average ground temperature in presence of geothermal gradient, that is considered as a parameter in the DST model. The distance between boreholes is  m; the model considers a cylindrical geometry of the thermal field and therefore accounts for the layout influence only in terms of distance between the boreholes and thus of the cylindrical volume that participates to heat storage. • The ground has a thermal conductivity of  W/(m K) (average typical value) and a diffusivity of . m/day with a geothermal gradient of . K/m; to the extend of the study, the choice of the same conductivity helps to concentrate the analysis on the influence of the climate. • The closed loop cooling tower model is based on the Zweifel model [] implemented in Trnsys Type  and can calculate the water and electric auxiliaries consumption.

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Total Cooling DT Max Yearly average Yearly borehole capacity activation EWT electricity average fuel length CT CT 20 consumption consumption (m) (kW) (K) years (MWh) (MWh)

Table  shows the results for the town of Riyadh. It can be seen that the overall length needed to operate in GSHP mode is quite high: , m, corresponding to  W/m at the condenser side, the ground temperature reached is nearly  °C. Given the favourable wet bulb temperature, the traditional solution shows energy performances that are not much different from some of the hybrid ones; though even with only , m of boreholes it is possible to reduce the electricity consumption by % with respect to the traditional solution; then the fuel savings to the winter heating must be added. A significant increase in borehole overall length doesn’t lead to remarkable improvements. A further simulation was run to determine the benefit of ground cooling by means of the cooling tower alone, when the cooling load is absent and the wet bulb temperature is below  °C. This strategy of plant conduction exploits the daily temperature range and compensate the ground heat injection with a dissipation of the ground heat to atmosphere and vapour. The operation leads to a reduce the condenser inlet temperature of about  °C on average, but generates an increase in cooling tower fan and pumps consumption of  MWh/y, from  to ; therefore the energetic return is almost null. Table  reports the results for Abu Dhabi, location with climate that is much more wet than that of Riyadh but with a smaller annual temperature range. This is the case where hybrid systems are affected from the absence of winter ground heat extraction on one side, though

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Filippo Busato, Fabio Minchio, Francesco Castellotti Table 4 – Simulation output for Abu Dhabi (CT = Cooling Tower; EWT: Entering Water Temperature to heat pump/chiller)

Table 5 – Simulation output for Phoenix (CT = Cooling Tower; EWT: Entering Water Temperature to heat pump/chiller)

Tabella 4 – Risultati della simulazione per Abu Dhabi (CT = Torre evaporativa; EWT:

Tabella 5 – Risultati della simulazione per Phoenix (CT = Torre evaporativa;

temperatura di ingresso alla pompa di calore/chiller

EWT: temperatura di ingresso alla pompa di calore/chiller

Abu Dhabi

Total Cooling DT Max Yearly average Yearly borehole capacity activation EWT electricity average fuel length CT CT 20 consumption consumption (m) (kW) (K) years (MWh) (MWh)

Abu Dhabi

Total Cooling DT Max Yearly average Yearly borehole capacity activation EWT electricity average fuel length CT CT 20 consumption consumption (m) (kW) (K) years (MWh) (MWh)

HyGSHP-







.





HyGSHP-







.





HyGSHP-







.





HyGSHP-







.





HyGSHP-







.





HyGSHP-













GSHP only





.





GSHP only





.







.





Cooling Tower+Boiler





.





Cooling Tower+Boiler



they can benefit from electricity saving up to % for a total borehole length of about , m. The optimal configuration from the technical and economical point of view must be verified accounting for operating cost and water consumption. The “GSHP only” solution in this climate can’t be adopted, due to the operating that doesn’t not include the heat extraction from the ground. If an enhancement in the efficiency of cooling tower fan was implemented, it could be possible to achieve a remarkable improvement, since the fan consumption accounts for % of the electric consumption but reaches % in the “traditional” configuration (without ground boreholes) with closed loop cooling tower, as reported in Figure . Finally Table  shows the results for Phoenix, where the advantages of the hybrid solution are outstanding due to the higher winter energy needs. The primary energy saving (evaluated with a electric to primary conversion factor of .) is of %. Better figures of saving can be reached for buildings with a higher weekly utilization or higher winter energy needs. It can be noted that even in this case the “GSHP only” solution, although balanced in terms of sizing, shows the better

performances that are only % worse than a hybrid system that has only a half of the borehole length. 3% 21%

15%

61%

Heat pumps Pumping Cooling tower, fan Cooling tower, spray pump

Figure 4 - Electric energy distribution on different system components (ref. Abu Dhabi). Figura 4 – Ripartizione dell’energia elettrica sui diversi sistemi e componenti (Rif. Abu Dhabi)

Conclusions The paper presents the energetic evaluation of the possibility for implementing geothermal hybrid systems in extremely hot and dry climates (desertic, of type BWh in the Koppen-Geiger classification). The optimal control strategy implicate the installation of the cooling tower downstream the geothermal borehole field, with the activation of the tower based on the temperature difference between the ground loop and the wet bulb temperature. The optimal value of the temperature difference depends of the average wet bulb temperature and for these climates is between - °C. A case study has been presented, for an office building, on three locations in the desertic climate, having three different annual temperature profiles in terms of dry bulb and wet bulb. For every REFERENCES [] Energy Center of Winsconsin (ECW), “Hybrid Ground Source Heat Pump Installations: Experience, Improvements and Tool”, ECW Report -, (). [] Hackle S., “Development of Design Guidelines for Hybrid Ground-Coupled Heat Pump Systems”, M.S. Thesis, University of Winsconsin – Madison (). [] Hackle S., Nellis G., Klein S., “Optimization of Hybrid Geothermal Heat Pump Systems”, th International IEA Heat Pump Conference,  –  May , Zürich, Switzerland (). [] Hackle S., Pertzborn A., “Effective design and operation of hybrid groundsource heat pumps: Three case studies”, Energy and Buildings  () –. [] Kavanaugh, S., “A Design Method for Hybrid Ground-Source Heat Pumps”, ASHRAE Transactions: Symposia, , AHRAE (). [] Xu X., Simulation and Optimal Control of Hybrid Ground Source Heat Pump Systems, Ph.D. Thesis, Oklahoma State University, ().

configurated simulation, the hybrid solution allows for remarkable electricity and primary energy savings (from % to %); the greater the winter heating demand or the lower the wet bulb temperatures, the higher is the saving. The desertic climates with high daily temperature range, or colder winter (even without heating demand), the pre-cooling strategy must be evaluated in order to reduce the ground temperature and then increasing the seasonal EER. The optimal configuration should be selected carefully, since there are many variables that affect the performances, and the dynamic simulation needs to be run in order to size the plant correctly; it will never be possible to ignore the energetic context of the country examined for the installation.

[] Yavuzturk, C., Spitler J.D., “Comparative Study to Investigate Operating and Control Strategies for Hybrid Ground Source Heat Pump Systems Using a Short Time-step Simulation Model,” ASHRAE Transactions. ():-, (). [] Thermal Energy Systems Specialists (TESS), “Hybrid Geothermal Heat Pumps at Fort Polk, Louisiana”, Final Report to Oak Ridge National Laboratory, (). [] Peel M.C., Finlayson B.L., McMahon T.A., Updated World Map of the KöppenGeiger Climate Classification, Copernicus Publications, (). [] METEOTEST, software METEONORM, http://www.meteonorm.com () [] Pahud, D., and G. Hellstrom, “The New Duct Ground Heat Model For TRNSYS”, (). [] Zweifel G., V. Dorer, M. Koschenz, A. Weber (of EMPA), “Building Energy and System Simulation Programs: Model Development, Coupling and Integration”, International Building Performance Simulation Association Conference Proceedings, , IBPSA ().

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ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 44 - 48, 2020

Matteo Piro1, Ilaria Ballarini1*, Vincenzo Corrado1

Use of Energy Performance Certificates data repositories in Urban Building Energy Models Utilizzo delle Banche Dati degli Attestati di Prestazione Energetica nei Modelli Energetici dei Parchi Edilizi

Department of Energy, TEBE Research Group, Politecnico di Torino, Torino, Italy

*Corresponding author:

DOI: 10.36164/AiCARRJ.64.05.03

Ilaria Ballarini

Department of Energy Politecnico di Torino Corso Duca degli Abruzzi 24 10129 Torino, Italy ilaria.ballarini@polito.it tel +39 011 090 4549

Abstract

Sommario

The development of building stock energy models still suffers from the lack of information about the existing building stocks. The article is focused on the creation of an Urban Building Energy Model (UBEM) from accessible information sources, accompanied by input data from the Energy Performance Certificates (EPCs). Guidelines addressed to future developers, regarding the establishment of an urban-scale energy model in case of data lacking, are provided. This methodological approach was applied to an urban block in Northern Italy. Once the virtual environment had been defined on the UMI software, the energy performance for space heating (EPH;nren) was assessed and compared to that derived from the EPCs. Despite different calculation methods are compared, an acceptable deviation (%) occurs for the residential building units. Keywords: ▶ Urban building energy model ▶ Building stock ▶ Building energy performance ▶ Energy performance certificate ▶ Dynamic energy simulation

Lo sviluppo di modelli energetici del patrimonio edilizio presenta tuttora limitazioni legate alla mancanza di informazioni sul parco edilizio esistente. L’articolo è incentrato sulla creazione di un “Urban Building Energy Model (UBEM)” a partire da informazioni accessibili a tutti, con l’utilizzo di dati aggiuntivi provenienti dagli attestati di prestazione energetica degli edifici (APE). Vengono fornite Linee Guida, rivolte a futuri sviluppatori, riguardanti la costituzione di un modello energetico a scala urbana, utili in caso di mancanza di dati di ingresso. Tale approccio metodologico è stato applicato a un isolato urbano localizzato nel Nord-Italia. Definito l’ambiente virtuale sul software UMI, è stato determinato l’indice di prestazione energetica per il riscaldamento (EPH;nren) e questo è stato confrontato con il valore desunto dagli attestati di prestazione energetica disponibili. Nonostante si confrontino metodi di calcolo differenti, si riscontra una deviazione accettabile (%) per la destinazione d’uso residenziale. Parole chiave: ▶ Modello energetico edilizio urbano ▶ Patrimonio edilizio ▶ Prestazione energetica dell’edificio ▶ Attestato di prestazione energetica ▶ Simulazione energetica dinamica

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Matteo Piro, Ilaria Ballarini, Vincenzo Corrado

Introduction

Methodology

Heating and cooling represent % of the total energy demand in the European Union (EU), and with reference to this share, % comes directly from buildings (EC, ). The Italian building stock consists of approximately  million buildings, almost % of which are for residential use (CRESME, ). Roughly % of the Italian building stock was built before the s (ISTAT, ), and presents high potentials of energy savings. In order to achieve the EU’s  greenhouse gas (GHG) emission reduction targets of at least % (EC, ), the focus of the analysis can no longer be on individual building; it must necessarily be oriented to the building stock. In literature, the most used building stock energy models are the bottom-up; they can be classified into statistical, engineering and hybrid, which is the combination of the first two (Swan et al., ; Kavgic et al., ; Reinhart et al., ). In the engineering model, the energy balance equations are solved directly. According to Tardioli et al. (), the energy needs of a building stock, by statistical means, can be expressed through different machine-learning algorithms: artificial neural networks, support vector regression, and by some regression techniques. By engineering, instead, the energy behaviour can be described through the creation of sample or archetypes buildings (Mata et al., ), and the constitution of Urban Building Energy Models (UBEMs; Reinhart et al., ; Sola et al., ). The UBEMs are specifically developed to simulate the current energy performance of a building stock at city scale, and to develop suitable scenarios to assess energy savings and GHG emissions reduction potentials. The research around the Urban Building Energy Model development still presents open issues that are mainly addressed to the consideration of microclimate in the models, the incorporation of studies concerning the urban mobility, the increase of model reliability. Considering the latest aspect, a common limitation of the UBEMs lays in the uncertainties related to the lack of data. Information is missing either when data sources are lacking or not accessible for privacy issues or characterized by low quality. In addition, in most cases the validation of the models cannot be carried out, because actual energy consumptions are not available at the building stock level. The objective of this article is to provide guidelines to support the establishment of a UBEM, to investigate the geometric and energyrelated data characterizing a given building stock, and to provide insights on how collecting data and justifying any assumption. The proposed methodology is replicable to any case study, since, in order to create the energy model, a challenging and complex condition was addressed: to create a UBEM from few data that can be accessible to the scientific community and citizens, without any kind of restriction. In the present work, most of data are derived from the external survey of the building, the analysis of the building Energy Performance Certificates (EPCs) data repositories, and the support of other official documents, such as technical standards. A specific focus is addressed to the implementation of the contents of EPCs, as a rich basin from which extracting most data, in the UBEM, but at the same time to carry out compliance checks with other sources (e.g. surveys) as to limit uncertainties and mistakes. The proposed methodology is applied to an urban block located in the municipality of Alessandria, in North of Italy. Once the virtual model has been defined, a comparison of the energy performance (EP) indicators of the block got by means of a UBEM tool with the EPC outcomes was carried out, as to check the presence of major inconsistencies and to verify whether the EPC database might represent an useful instrument to feed UBEMs.

The presented methodology is aimed at defining the unknown parameters necessary for the creation of a UBEM. These can be grouped into five categories: geometric model, building envelope, heat sources, thermal system, and climatic data (see Figure ). Unfavourable and complex conditions have been assumed in the model definition. It means that a model can be developed from open data not released by any institution, which are accessible to the entire scientific community without any kind of restriction. This requires a skilled developer that is able to precisely define the unknown information by interweaving multiple databases. The formulated reasoning starts from external observation of buildings and consultation of their EPCs. The proposed method is well suited to analyse multi-story buildings, architecturally poorly designed, populated by several units, with residential, tertiary-commercial uses, or with the presence of both.

Figure  – UBEM data categories and sources Figura 1 – Fonti e categorie di dati per i modelli energetici dei parchi edilizi

Geometric model The geometric-dimensional information concerns the gross areal footprint of the buildings, their height, the extension of the openings in the façade for different orientations, and the conditioned floor area. The areal footprint of the buildings can be generally inferred from bi-dimensional records, made available by local authorities (region or municipality), or from Geographic Information System database (GIS). In the absence of such information, the height can be inferred through the imposition of floor heights or through proportional ratios measured from survey photographs, scaled according to cornerstones, which can be obtained from municipal and/or regional maps. The proposed observations are also valid for the determination of the extension of the openings in the façade. The determination of the floor area usually starts from the definition of the number of commercial and/or residential units present inside the same multi-story building through different methodological approaches. The counting of the names on the doorbells can be accompanied by the identification, where applicable, of openings in the façade facing the stairwell. In such a way, the expert can reconstruct the internal distribution of the building. By observing the openings on the other façades, it is possible to reconstruct the total number of building units by floor. Usually, in case of buildings poorly elaborated architecturally, it would be possible to extend the results obtained for similarity. To derive the conditioned net floor area of the entire building, it is necessary first to subtract the dimension of the

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ORIGINAL ARTICLE unconditioned stairwell, whose order of magnitude is between  and % of the total gross floor area. Then, corrective factors that take into account the walls thickness can be applied, as for instance those provided by the Italian Technical Specification UNI/TS - (UNI, b). Building envelope The knowledge of the construction year is an useful mean to derive the construction typologies adopted in that historical period, and hence to determine the thermo-physical properties of the envelope components. Typical building components in Italy and in other European countries can be derived from the TABULA project (Typology Approach for Building Stock Energy Assessment; Corrado et al., ), or from the UNI/TR  technical report (UNI, a). The average thermal transmittance of the vertical opaque and glazed components can be extracted from the EPC, if available. To derive the characteristics of the window and door, direct observation can be made to identify the frame material, the number of glazed components, the presence of an air gap, and of shutters. Heat sources For the evaluation of thermal loads, a deterministic space-based approach is suggested in literature (Happle et al., ). Data related to occupant preferences and behaviours in building are usually difficult to collect, as privacy issues arise. In addition, uncertainties increase within a multi-story building whereas several uses are included (e.g. commercial, residential, office), and different schedule and intensity of heat gains are expected. In a UBEM, with good approximation, a unique profile valid for the whole use category is usually generated. In order to provide more accurate results, observations on individual residential and/or commercial units should be done. In case of total absence of information, technical standards proving hourly schedule of heat gains are EN - (CEN, ), ISO - (ISO, ) and ISO - (ISO, ). Thermal system For each building, the power and efficiency of the heating system generator must be specified. Difficulties arise when the same building is equipped with individual (per-apartment) heat generators. In case of no direct access to buildings, the starting point for the correct definition of the energy carrier, the type and size of generators is to look at the available EPCs. Through the consultation of these documents, by comparing the boiler identification number for the various building units, it would be possible to have a definitive view of the number and type of generators installed. In case of absence or incompleteness of the EPCs, it is necessary to derive the total heat power through the assessment of the heating design load, applying the EN - standard (CEN, ).

Case study The case study is an urban block located in the municipality of Alessandria ( m a.s.l.,  heating degree-days), in North of Italy. The analysed area includes  multi-story buildings, mainly for residential use, almost all erected between the s and s. The ground floors of three buildings (ED_A3, ED_C1, ED_C4) present at least one commercial area. The remaining twelve buildings have a fully residential use. The construction typology of the buildings is quite homogenous:

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AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 44 - 48, 2020 reinforced concrete skeleton with reinforced concrete and hollow tiles mixed floor, completed with non-load-bearing brick masonry. The windows and doors are either single glazed with a wooden or metal frame, or double-glazed with wooden frame. The survey was carried out only outside the buildings, not having any authorization to access them internally. The model validation process started by collecting the EPCs deposited into the Information System for the Energy Performance of Buildings (SIPEE) database of the Piedmont region, which can be downloaded and consulted free of charge, without any restrictions. This path has been followed for two main reasons: the aim to propose a replicable methodology, to be adopted in case of the most unfavourable conditions, and the unavailability of real energy consumption data. Concerning this case study, % of EPCs out of an estimated total number of  housing units were available. The information gap was closed applying the typological data of TABULA, UNI/TR , and UNI/TS - (UNI, ). The last reference was used to derive standard mean seasonal efficiency values of the heating systems. The building stock model, shown in Figure , was performed using UMI (Urban Modeling Interface; v.2.6.13), a modelling environment developed by the Sustainable Design Lab of MIT, which aims to evaluate the energy-environmental impact of an urban reality. The energy calculation engine of UMI is EnergyPlus (Reinhart et al., ). The weather file was created using the typical meteorological year of Alessandria supplied by the Italian Thermotechnical Committee. Each building was modelled as a single thermal zone. The subdivision of the thermal zones for the energy demand calculation within the simulation environment, is based on automatic partitioning, for each floor, into perimeter regions and core region (Dogan et al., ). For the buildings involved in the analysis, the primary non-renewable energy performance for space heating (EPH;nren) was calculated. The heating season was fixed as required by law, i.e. from October th to April th.

Figure 2 – Urban block model of the case study developed using the UMI simulation environment Figura 2 – Modello dell’isolato urbano del caso studio sviluppato nell’ambiente di simulazione UMI

Results and discussion The results are presented both for the entire urban block and by different use categories, i.e. residential on the one side, and mixeduse buildings on the other side. Four out of fifteen buildings (ED_A5, ED_A6, ED_B3, ED_B4) were excluded from the comparison, because no EPC has been deposited into the SIPEE database for at least one apartment. In Table , the average non-renewable energy performance for space heating calculated in UMI and derived from the EPCs are compared.

ORIGINAL ARTICLE

Matteo Piro, Ilaria Ballarini, Vincenzo Corrado Table 1 – Comparison between EPH;nren extracted from UMI and the EPCs Tabella 1 – Confronto dell’indice EPH;nren derivante da UMI e dagli APE Buildings

EPH;nren;UMI

EPH;nren;EPC

[kWh/(m · year] [kWh/(m · year]

Percentage deviation (UMI with respect to EPC)

Urban block

.

.

−.%

Only residential use

.

.

−.%

Mixed-use

.

.

−.%

For residential buildings, it is shown an underestimation of UMI of about % compared to the EPCs. The result is reliable despite the assumptions made for the creation of the energy model. Compared to this figure, it is noticeable how the deviation between the two values increases considering buildings with mixed-use (−% of UMI compared to EPC). The coexistence of different uses within the same building makes the comparison more burdensome especially, as in the analysed case, due to the absence of a complete picture of the EPCs referring to housings and commercial uses. On average, the EP of the entire block presents deviation of about % (underestimation of UMI compared to EPC). In Figure , the EPH;nren-value is shown for each fully residential building, by comparing the results got from UMI (UMI-prefix) with those obtained from EPCs (EPC-prefix). The results coming from UMI are shown split by month. It is noticeable that the hypotheses formulated are adequate for most of the buildings. The highest deviation occurs in a couple of cases; one of these (ED_A4) is the oldest building in the analysed urban stock (construction period ).

Conclusions In this article, guidelines have been proposed to close the gaps for unknown input data needed to set up a UBEM. The proposed methodology has been applied to an existing block, located in Northern Italy. Most of information was derived from the available EPCs that covered % of the housing units. According to the degree of uncertainty that the developer is forced to manage, this analysis can be considered as a preliminary phase to identify the most energy intensive buildings. Public administrations attempting to understand the energy status of their building stock can take advantage by the proposed method. Once the most energy intensive blocks have been defined, energy audit campaigns will have to be carried out on individual buildings, as to accurately select the best retrofit actions for the energy upgrading of existing buildings. EPCs demonstrated to be a key tool to complete the framework of input data required to develop a UBEM. Anyway, the enhancement

Figure  – Non-renewable energy performance for space heating for the fully residential buildings: comparison between UMI and the EPCs Figura 3- Indice di prestazione energetica non rinnovabile per il riscaldamento degli edifici ad unico uso residenziale: confronto tra UMI e gli APE

There are some critical issues to address in the comparison of the outcomes. First, mixing different use categories leads to unreliable results using EPCs, since a complete picture of EPCs for the entire building is lacking. Secondly, the comparison between a quasi steady-state calculation method (used for the issuing of EPCs) and a dynamic simulation tool (in UMI) leads to unavoidable deviations. Anyway, this comparison can be valuable, by extending the analysis at a wide number of building typologies and construction periods, as to identify the validity field of the EPCs, i.e. the situations in which the EPCs can become useful data sources to feed the UBEMs. Finally, it should be recognised that in the EPCs, differently from a UBEM tool, the mutual interrelationships between buildings are excluded (e.g. mutual shadings). This aspect has not significant effects in the comparison between methods whereby the building energy performance is more sensitive to the heat transfers than to the solar gains. This usually happens in uninsulated buildings with low window-to-wall ratio, as in the analysed case study. Future research will focus on the assessment of the overall energy performance of the building stock, thus including domestic hot water and space cooling, as well as the analysis of uncertainties related to assumptions introduced in the model. In addition, a calibration of the UBEM will be carried out by collecting real energy consumption data, when available.

of the EPC contents should be boosted, both in the amount and in the quality. As for the former, more detailed data on the building envelope components and technical building systems should be included in the EPC, while as for the latter, an automatic verification of the data inserted by the certifier should be done as to exclude rough mistakes. In this direction, the overcoming of privacy issues and the implementation of interoperability between data and tools should increase the completeness and reliability of UBEMs. Limited to the building typology analysed, it is possible to observe a limited deviation of the estimated EP of the building stock between a UBEM tool and the EPCs. The analysis shows that the error on the block is sufficiently contained whereas only residential uses are considered. The increase of detail in EPC data is especially recommended for the inclusion of the real energy consumption data, which is an essential information to calibrate the UBEM.

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ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 44 - 48, 2020

CONFLICT OF INTEREST The authors declare the absence of any conflict of interest. REFERENCES Centre Economical Social and Market Surveys in the Building Sector (CRESME), . Corrado V., Ballarini I., Corgnati S. P. . Building Typology Brochure – Italy. Fascicolo sulla Tipologia Edilizia Italiana. Seconda edizione. Politecnico di Torino. Dogan T., Reinhart C., Michalatos P. . Automated multi-zone building energy model generation for schematic design and urban massing studies. Proceedings of IBPSA eSIM Conference . European Commission (EC). . Commission Recommendation (EU) / on the implementation of the new metering and billing provisions of the Energy Efficiency Directive //EU. European Committee for Standardization (CEN). . EN -. Energy performance of buildings – Method for calculation of the design heat load – Part : Space heating load. European Committee for Standardization (CEN). . EN -. Energy performance of buildings – Ventilation for buildings – Part : Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings […]. Happle G., Fonseca J. A., Schlueter A. . A review on occupant behavior in urban building energy models. Energy and Buildings , -. International Organization for Standardization (ISO). . ISO -. Energy performance of buildings – Schedule and condition of building, zone and space usage for energy calculation – Part : Non-residential buildings. International Organization for Standardization (ISO). . ISO -. Energy performance of buildings – Schedule and condition of building, zone and space usage for energy calculation – Part : Residential buildings. Italian National Institute of Statistics (ISTAT). . Census of population and dwellings.

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Italian Organisation for Standardisation (UNI). a. UNI/TR . Opaque envelope components of buildings – Thermo-physical parameters. Italian Organisation for Standardisation (UNI). b. UNI/TS -. Energy performance of buildings – Part : Evaluation of energy need for space heating and cooling. Italian Organisation for Standardisation (UNI). . UNI/TS -. Energy performance of buildings – Part : Evaluation of primary energy need and of system efficiencies for space heating, domestic hot water production […]. Kavgic M., Mavrogianni A., Mumovic D., Summerfield A., Stevanovic Z., DjurovicPetrovic M. . A review of bottom-up building stock models for energy consumption in the residential sector. Building and Environment , -. Mata É., Sasic Kalagasidis A., Johnsson F. . Building-stock aggregation through archetype buildings: France, Germany, Spain and the UK. Building and Environment , -. Reinhart C., Cerezo Davila C. . Urban building energy modeling – A review of a nascent field. Building and Environment , -. Reinhart C., Dogan T., Jakubiec J., Rakha T., Sang A. . UMI – An urban simulation environment for building energy use, daylighting and walkability. Proceedings of Building Simulation . Sola A., Corchero C., Salom J., Sanmarti M. . Multi-domain urban-scale energy modelling tools: A review. Sustainable Cities and Society , . Swan L. G., Ugursal V. I. . Modeling of end-use energy consumption in the residential sector: A review of modeling techniques. Renewable and Sustainable Energy Reviews , -. Tardioli G., Kerrigan R., Oates M., O‘Donnell J., Finn D. . Data Driven Approaches for Prediction of Building Energy Consumption at Urban Level. Energy Procedia , -.

ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 49 - 54, 2020

Alessandro Zivelonghi1*

Mitigare il rischio di contagio aereo indiretto di SARS-CoV-2 nelle aule scolastiche The airborne risk transmission of SARS-CoV-2 in highschools estimated with a single zone dynamic model 1

ITCS Lorgna Pindemonte, Verona, Italia; Power Consulting Studio, Verona, Italia

*Corresponding author:

DOI: 10.36164/AiCARRJ.64.05.04

Alessandro Zivelonghi

Docente di Matematica, ITCS Lorgna Pindemonte, Verona, Italia PhD Max-Planck-Institut for Plasma Physics Power Consulting Studio Via Valpolicella 20 37029 San Pietro in Cariano (VR), Italia ing.zivelonghi@gmail.com tel +39 340 2436285

Sommario

Abstract

In questi giorni di tensione e accesi dibattiti sulla chiusura delle scuole è opportuno fare chiarezza su un aspetto di fondamentale importanza per ipotizzare una ripresa delle attività in presenza: il nesso tra la cosiddetta “ventilazione naturale” e l’abbassamento della carica virale negli edifici scolastici nel contesto drammatico di abbassamento delle temperature e concomitante risalita delle curve epidemiologiche. Di quanto possiamo ridurre il rischio di contagio per aerosol virale nelle scuole mediante la sola apertura di porte e finestre? È possibile mitigare il rischio a livelli accettabili mediante la riduzione dei gruppi classe? In questo studio, attraverso un’analisi di rischio basata su un semplice modello monozona dinamico con parametrizzazione della produzione oraria di cariche virali, viene mostrata approssimativamente ma quantitativamente l’influenza dell’aerazione, delle mascherine e della riduzione dei gruppi classe nella strategia di mitigazione del rischio di contagio aereo indiretto. I risultati mostrano che per quanto attiene il rischio di contagio aereo indiretto, una ripresa delle attività in presenza nelle scuole superiori è condizionata da opportuni cicli di aerazione dell’aula, obbligatorietà della mascherina e misure di riduzione dei gruppi classe (anche mediante adozione di forme di didattica a distanza alternata). Parole chiave: ▶ trasmissione aerea ▶ aerosol virale ▶ scuole ▶ aule scolastiche ▶ SARS-CoV- ▶ Modello GN

In these days of tough debate on the closure of schools in Italy and worldwide, it is important to shed light on a critical aspect: the risk of aerosol contagion in schools and the link between “natural ventilation” and the lowering of such risk. Besides wearing face mask, to which extent can we further reduce the risk of contagion in classrooms by windows and doors opening as well as by mechanical ventilation? In this work, some risk reduction scenarios in high-schools are presented based on the one dimensional dynamic GN-model. The aim is to approximately quantify the effect of natural and mechanical ventilation in classrooms and to include it in a risk mitigation strategy. The findings show that for what concerns airborne transmission risk, a possible reprise of face-to-face lectures in high-schools is conditioned to a sufficient air ventilation level of classrooms, mandatory face mask for students and reduction of the number of students per classroom (also by alternating groups in presence). Keywords: ▶ airborne transmission ▶ school classrooms ▶ natural ventilation ▶ SARS-CoV- ▶ GN-model

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ORIGINAL ARTICLE Introduzione Negli ultimi mesi si è sempre più consolidata l’ipotesi di un canale di contagio aereo indiretto del virus SARS-Cov [Morawska Tang , Morawska Milton ], la quale ha importanti implicazioni in particolare nei luoghi chiusi e nelle scuole [Vio , Cammarata ]. Il presente contributo si inserisce nel contesto di un acceso dibattito sull’ opportunità di chiusura o riapertura delle scuole e di un recentissimo passaggio alla modalità a distanza per tutte le scuole superiori a seguito di una brusca risalita dei contagi da SARS-Cov sul territorio nazionale. Sul fronte della mitigazione di tale canale di contagio autorevoli pubblicazioni scientifiche in contesti diversi [Leung , Escombe ], suggeriscono che la trasmissione di malattie infettive in luoghi chiusi per via indiretta possa essere sensibilmente ridotta, oltre che mediante l’uso di Dispositivi di Protezione Individuale (DPI) quali le mascherine facciali, anche attraverso aerazione, in particolare mediante ventilazione naturale operata con l’apertura frequente di porte e finestre. Sebbene la maggior parte della letteratura scientifica che si è occupata dell’influenza dell’aerazione si riferisca a studi su Tubercolosi e Influenza in ambito ospedaliero il principio generale della diluizione di carica virale mediante aerazione (escludendo i luoghi con impianti speciali in sovrappressione) è valido anche per il virus SARS-Cov negli edifici scolastici. L’approccio basato sulla ventilazione naturale non è l’unico possibile: anche impianti di aerazione basati su ventilazione meccanica automatica (inclusi impianti ad aria primaria che integrano il riscaldamento/raffrescamento degli ambienti) possono essere altrettanto se non maggiormente efficaci laddove opportunamente configurati [AICARR ]. Preme tuttavia ricordare e sottolineare che la stragrande maggioranza delle scuole italiane non ne sono dotate (a differenza degli ospedali) e non lo saranno nel breve periodo (sicuramente per tutto l’anno scolastico /).Un recentissimo articolo sottoscritto da numerosi autorevoli esperti internazionali [Morawska ] spiega come un meccanismo di trasmissione accertato di SARSCoV- nei luoghi chiusi sia la formazione di microparticelle leggere di aerosol virali (con diametro <  µm da distinguersi rispetto alla droplets pesanti con diametro >  µm) che si diffondono nel volume considerato dopo essere stati generati da una o più persone infette che permangono in esso per un tempo sufficientemente lungo. È proprio questo il potenziale pericolo nelle aule scolastiche, specie d’inverno. In assenza di un sufficiente ricambio d’aria, gruppi anche numerosi di alunni permangono per ore nello stesso spazio rischiando di entrare in contatto con l’aerosol virale generato anche da un solo soggetto positivo e di infettarsi anche mantenendo il distanziamento. Quanto la mascherina chirurgica riesca ad impedire efficacemente questo canale di contagio per aerosol virale è questione dibattuta. Alcuni recenti risultati [Leung ] indicano una indubbia efficacia nella riduzione della carica virale di coronavirus nella fase di esalazione, a patto che la mascherina chirurgica sia correttamente e permanentemente indossata dal soggetto infetto e da quelli suscettibili. Nel contesto scolastico, tuttavia, si creano situazioni di lunga permanenza in classe degli alunni e indossare perfettamente la mascherina per tutta la durata delle lezioni risulta di difficile applicabilità. Il recente caso di uno studente colpito da crisi respiratoria in un liceo di Terni dove, in base alla autonomia scolastica, è stato prescritto l’obbligo della mascherina per tutta la durata delle lezioni, suggerisce uno scenario più realistico dove gli studenti toglieranno in alcuni momenti la mascherina in classe mantenendo il distanziamento. La stessa raccomandazione del Comitato Tecnico Scientifico (alla data del  Settembre ) è stata quella di tenerla il più possibile ma di poterla togliere durante le lezioni se il distanziamento viene rispettato. Ovvero, nella pratica, si è osservato che spesso gli alunni che rimanevano seduti al banco non

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AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 49 - 54, 2020 l’hanno indossata per una parte del tempo lezione. Il contagio per aerosol virale è quindi uno scenario assolutamente concreto e plausibile nelle scuole italiane (che va ovviamente limitato innanzitutto scongiurando la presenza di soggetti positivi a scuola) e che potrà ripresentarsi nel momento in cui ritorni a una didattica in presenza. È quindi intuitivo comprendere, in ottica precauzionale, l’importanza di un frequente ricambio d’aria al fine di diluire il più possibile l’eventuale carica virale accumulata nelle ore di lezione che si generasse in presenza di uno o più positivi. In questo senso, la ventilazione naturale, in quanto sistema economico e “ready-to-use” può assumere un ruolo di primaria importanza nella mitigazione del rischio di contagio nelle scuole. Un recente studio apparso su AiCARR Journal mette in evidenza i vantaggi di un doppio turno senza considerare tuttavia intervalli tra le singole ore di lezione ma solo un ampio intervallo tra i due turni con sanificazione giornaliera [Cammarata ].

Metodologia e modello di rischio Il modello di rischio contagio impiegato in questa analisi è quello di Gammaitoni-Nucci o modello GN [Gammaitoni ] adatto per ambienti chiusi e ventilati. Le ipotesi alla base del modello sono la perfetta e istantanea diluizione volumetrica di nuove cariche virali (perfect-mixing) e la conoscenza del parametro ERq (cariche virali immesse all’ora da un soggetto infetto). In questa analisi verranno inoltre trascurati i contagi diretti per starnuto o colpi di tosse che si suppongono zero nel modello. Alla base dei modelli classici non a soglia come questo vi è inoltre l’assunto che la probabilità di contagio sia data dal rapporto C/S tra contagiati e soggetti esposti presenti nell’ambiente considerato, per cui la probabilità di contagio risulta indipendente dal numero di soggetti esposti. Questa approssimazione è riconducibile all’ipotesi di miscelazione perfetta e all’aver considerato solo il canale di trasmissione “indiretta” per aerosol (e non trasmissioni dirette per starnuti o respirazione ravvicinata tra soggetto A e B in prossimità). Nel modello GN infatti se sono presenti  o  persone nel volume considerato, ma la sorgente infettiva rimane una, la probabilità di contagio degli esposti a un fissato istante t intesa come rapporto C su S, dipenderà unicamente dalla concentrazione complessiva di cariche virali in ambiente n(t) e dal volume V. Tale probabilità segue una legge di saturazione esponenziale monotona crescente al crescere del tempo t di esposizione. La probabilità di contagio durante un’ora di lezione dove siano presenti un soggetto positivo e n0 cariche virali pre-esistenti vale, secondo il modello GN:

() per  ≤ t ≤ tf.lez Nella () si suppone che Rlez(0) = 0, ovvero che il rischio all’istante zero valga a sua volta zero (si noti che ciò è indipendente dal valore della carica iniziale n0). Il rischio di contagio R è influenzato dal rapporto di ventilazione p/NV (o equivalentemente p/Q) — ove p è la portata media di inspirazione (nota anche come portata di ventilazione polmonare), N il numero di ricambi d’aria orari (vol/h) e Q la portata di aria di rinnovo non infetta (in m³/h) tramite ventilazione naturale o forzata. Si sottolinea come il modello sia inoltre particolarmente sensibile al valore del parametro ERq (rate di emissione di cariche virali). Durante un intervallo, se gli studenti escono dall’ambiente ove si è accumulata la nuvola di aerosol virale, è lecito supporre che non vi sia alcun innalzamento di R e che questo rimanga quindi costante, considerato anche che nei corridoi delle scuole, comunque ventilati, il numero di persone che stazionano per ore è trascurabile e l’eventuale

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AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 49 - 54, 2020 emissione da parte di soggetti positivi viene diluita normalmente in volumi complessivi più ampi delle singole aule. Il rischio di contagio durante i singoli intervalli è assunto quindi nullo: Rint(t) = cost =  () f.lez f.int per t < t < t Il numero di contagi effettivi C sarà dato dal prodotto RS dove S indica il numero di suscettibili (o esposti) presenti in aula all’istante zero di inizio delle lezioni. A questo proposito si fa notare che ciò che interessa non è tanto il rischio contagio della singola i-esima ora di lezione Rlez,i (t) (che si azzererebbe dopo ogni intervallo) quanto il rischio cumulato Rc,i (t) alla medesima ora di lezione che tiene conto dello storico dei contagi: () Dove l’indice i copre tutti i cicli di (lezione + intervallo) e Cj(t) sono i contagi delle ore precedenti. L’ipotesi di fondo è che tutti i soggetti esposti iniziali S non cambino mai agli intervalli e durante tutte le ore di lezione. Per meglio comprendere l’importanza del rischio cumulato facciamo un esempio. Se l’aula venisse completamente sanificata e l’aria completamente ricambiata durante il primo intervallo, sembrerebbe intuitivo far ripartire da zero il rischio della lezione successiva Rlez, (t). Tuttavia, in base alla definizione di rischio contagio dopo un tempo di esposizione t come rapporto C(t)/S0, (con C numero totale di contagiati all’istante t), questo significherebbe azzerare il conteggio dei contagi avvenuti nelle ore precedenti, monitorando solo i nuovi contagi. Ma se con il fattore di rischio R vogliamo rispondere alla domanda: “che probabilità hanno S0 suscettibili iniziali di essere contagiati dopo tot ore di permanenza nello stesso ambiente?”, dobbiamo certamente tenere in conto di tutta la frazione che si è contagiata dall’istante zero, ovvero del cumulo dei contagi C(t) e non solo di quelli avvenuti durante la singola ora di lezione. Ciò vale a maggior ragione se si vogliono confrontare le curve di rischio con le soglie di contagio di un gruppo classe definito di n studenti. Affinché avvenga almeno un contagio in classe il rapporto R = C/S deve valere almeno /n. Quindi, per escludere un contagio durante tutte le ore di lezione, la condizione da porsi è sul rischio cumulato in classe: Rc(t) < ⁄n () (e non Rlez,i (t) < ⁄n), mentre la condizione per escludere k contagi sempre nella stessa classe sarà: Rc(t) < k⁄n ()

Effetto della mascherina chirurgica Per tener conto dell’effetto di un DPI facciale (mascherina) nella riduzione sia delle cariche cumulate in aerosol che dell’ulteriore filtrazione nella fase di inalazione da parte dei soggetti esposti con mascherina, il tasso di inalazione virale ERq p/Q nell’esponenziale in () andrebbe a sua volta moltiplicato per due fattori di riduzione percentuali (nell’ipotesi che tutti i soggetti esposti e il soggetto positivo indossino la mascherina, sempre tenendo presente l’approssimazione di perfetta miscelazione istantanea dell’aerosol nello spazio aula). Il primo fattore ( – fout) è dovuto alla filtrazione dei quanta virali in ambiente dalla sorgente infettiva e il secondo fattore ( – fin) è dovuto all’ulteriore eventuale potere filtrante del DPI in ingresso ai soggetti suscettibili. Per gli scenari senza mascherina ovviamente fin e fout sono pari a . In presenza di mascherina chirurgica il livello di filtrazione in ingresso fin operato sugli esposti che la indossano assume valori differenti in letteratura. Taluni articoli come [Smereka ] lo indicano vicino a zero sostenendo che le chirurgiche filtrino solo le goccioline più larghe (macro-droplets >  µm), ma più recenti misurazioni

tendono a mostrare una capacità delle chirurgiche di filtrare anche particelle sub-micrometriche in ingresso [Mueller ]. Data l’incertezza nella letteratura di riferimento, in questa sede si è assunto un range di variazione intermedio di fin = (-%) riportando curve di rischio per i due casi limite in Figura . Per quanto riguarda la filtrazione in uscita dal soggetto infettivo, il parametro fout potrebbe assumere un valore teorico anche del % [Leung ] in caso di chirurgica perfettamente aderente e costantemente indossata per tutto il tempo di esposizione. Per il contesto scolastico è stato tuttavia assunto un valore efficace più realistico di % che tenga conto della non perfetta adesione della mascherina e della possibilità di toglierla durante l’arco della mattinata (rispettando il distanziamento e rimanendo seduti al banco). Gli scenari valutati sono stati inoltre due: mascherina sempre indossata nell’arco delle  ore e mascherina indossata per il % del tempo (ricordiamo che il DM   consentito fino al  novembre per le classi ancora in presenza di togliere la mascherina dal banco qualora fosse rispettato il distanziamento di  m tra le rime buccali).

Ventilazione naturale nel modello GN L’influenza della ventilazione naturale nel modello GN è data ovviamente dal parametro N nella () e nella (). Va osservato come anche la ventilazione naturale e quindi N siano influenzati da numerosi altri fattori esogeni quali la differenza di temperatura tra ambiente interno ed esterno, la direzione e la velocità media del vento etc., nonché da fattori geometrici come l’ampiezza delle aperture, il rapporto aeroilluminante delle aule, etc. [Marr ]. Ricordiamo inoltre che la taratura dei suddetti parametri che influenzano N possa differire da scuola a scuola e anche nelle diverse aule di uno stesso edificio scolastico (in base alla direzione dei venti e all’orientamento e ubicazione delle aule nello stesso edificio). In questa sede ci si limiterà ad associare alla modalità “ventilazione naturale” opportuni valori del parametro N per osservarne l’influenza quantitativa sul fattore di rischio R. In condizioni stazionarie di ventilazione naturale i valori di riportati in letteratura sono generalmente compresi tra , e  vol/h con picchi anche di , vol/h (dati sperimentali basati su misurazioni della concentrazione di CO prima e dopo l’apertura delle finestre [Marr , Escombe ]).

Risultati delle simulazioni e discussione I risultati delle simulazioni di Rc(t) in una tipica aula scolastica italiana di  m ( x  x , con  m di altezza minima consentita) sono riportati in Figura  e in Tabella  dove sono messi a confronto per due diversi valori del rate emissivo del soggetto infettivo (ERq). Le curve di Figura  si riferiscono alla situazione di uno studente positivo in classe con tempo di permanenza di  ore nello stesso gruppo classe, confrontando diversi scenari di mitigazione del rischio basati su ventilazione naturale e utilizzo della mascherina. Durante ogni intervallo si è ipotizzato una maggiorazione del tasso di ventilazione naturale da , a , vol/h mediante la completa apertura delle finestre e della porta dell’aula. Si è scelto un valore relativamente basso di , vol/h per tenere conto del fatto che molte aule scolastiche non hanno un rapporto aero-illuminante tale da consentire un veloce ricambio d’aria, anche a finestre completamente aperte. Come evidente dallo scostamento delle curve continue rispetto alla curva teorica di riferimento (aula non ventilata e senza mascherine), l’impatto positivo su R della sola ventilazione naturale dovuta all’apertura regolare delle finestre è rilevante e quantificabile in una riduzione media di quasi il % anche con valori conservativi di N. L’ulteriore importante effetto di mitigazione dovuto alla mascherina chirurgica (indossata da tutti i soggetti suscettibili e dal soggetto positivo) è quantificabile

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ORIGINAL ARTICLE in una riduzione addizionale variabile dal  al % (curve blu tratteggiate) a seconda che venga effettivamente tenuta per tutto il tempo di esposizione o soltanto per una frazione di esso (scenario più realistico). L’effetto combinato di mascherina più ventilazione naturale potrebbe quindi abbassare il rischio cumulato di contagio di circa l’%, con ovvia dipendenza anche dal parametro V (volume dell’aula, qui assunto costante e rappresentativo di una situazione intermedia tipica). Inoltre, l’adozione di intervalli di ricambio d’aria più brevi ma più frequenti, consentirebbe un’ulteriore riduzione di R rispetto all’apertura ogni due ore (confronto tra curva blu e verde continue in Figura ). In Tabella  anche il valore di Rc nel caso di un docente positivo in cui si è assunto un tempo di permanenza in aula di h comprensivo di intervallo (tempo medio per un docente di scuola superiore). È importante notare che per escludere completamente un contagio in classe negli scenari considerati, la condizione () deve essere soddisfatta. Questo significa, in una tipica classe di istituto superiore di  alunni, che il valore di Rc dovrebbe rimanere inferiore a / = %. Tale soglia si riduce al ,% con classi da  alunni (purtroppo ancora presenti per l’A.S. / nonostante i propositi di riduzione del MIUR) mentre si innalzerebbe al ,% con classi piccole di  alunni, con indubbi vantaggi sulla gestione del rischio contagio. In Tabella  sono riportati i contagi indiretti dopo h di lezione per vari livelli di numero studenti per classe (da  a ) considerando i due valori di ERq, e l’ipotesi realistica di mascherina tenuta per il % del tempo (oltre che di adeguata ventilazione ad ogni intervallo).

AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 49 - 54, 2020 Tabella 1 – Stime di rischio di contagio indiretto dopo h di esposizione nei casi distinti di studente o docente come sorgente virale in funzione di diversi valori assunti del tasso ERq di produzione di cariche virali (V=  m, ventilazione naturale permanente con intervalli di  min di apertura completa di porte e finestre ogni  min). Il campo di variazione di ERq è compatibile con soggetto a riposo o in piedi con attività di parola desunto da [Buonanno ] e riportato in Figura  Table 1 – Risk estimations in the case of student or teacher as viral source, as a function of possible values of the ERq parameter (V=170 m3, permanent natural ventilation, window+door full opening intervals of 10 min every 50 min). The ERq range of variation (quanta h-1) is compatible with values from resting/standing individual during voice counting activity in [Buonanno 2020] and shown in Figure 3 Sorgente infettiva

Tempo di permanenza in aula [h]

Utilizzo DPI

Ricambi d’aria [vol h]

ERq [quanta h]

Rh

Studente

h

, (,)



<%

Studente

h

, (,)



4,1% Rh

Docente

h

, (,)



,%

Docente

h

, (,)



,%*

Docente

h

, (,)



3,2%

Tabella 2 – Stime di probabili contagi indiretti dopo h di lezione per vari livelli di studenti per classe (ipotesi: mascherina indossata per il % del tempo da tutti i presenti incluso il soggetto positivo) secondo il modello monozona GN dinamico. I due scenari si riferiscono a due diversi valori medi del tasso di produzione di carica virale (ERq) da parte di uno studente positivo in aula da  m Table 2 – Number of probable indirect infections after 5h of lecture at different levels of students per classrooms (hyp: face mask for 50% of the lecture time) according to the dynamic GN single-zone mode. The two scenarios refer to two different average levels of viral load rate ERq from a positive student in a classroom of 170 m3 Contagi indiretti dopo h di esposizione

n Soglia di rischio ottimista Scenario pessimista studenti per  contagio Scenario (ERq = ) (ERq = ) per classe indiretto 30

,%







,%







,%







,%



Influenza del parametro ERq

b) Figura 1 – Curve di rischio cumulato di contagio aereo indiretto in funzione del tempo di esposizione secondo il modello monozona dinamico GN considerando diversi scenari di mitigazione in una tipica aula scolastica italiana di scuola superiore (volume aula  m). a) Scenari calcolati con ERq =  quanta/h. b) ERq= quanta/h Figure 1 – Cumulative risk curves of indirect airborne transmission as a function of exposure time according to the single-zone dynamic GN model considering a standard classroom in italian high-schools (V=170 m3). a) Scenarios calculated with ERq=5. b) ERq = 15 quanta/h

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È importante evidenziare la criticità della scelta del parametro ERq nel modello. Recentissimi studi [Buonanno ] indicano un ampio campo di variabilità per tale parametro, in particolare tra , e  quanta/h per soggetto parlante (con minima variazione tra seduto o in piedi). Ciò in forte dipendenza da due ulteriori parametri virologici Cv e Ci, come mostrato in Figura . Il range di variazione di Cv per il virus SARS-CoV- è indicato da recenti pubblicazioni tra  e  [Pan )], mentre il range di variazione di Ci si colloca tra - e - per coronavirus di tipo SARS [Watanabe ]. Come evincibile dalla Figura , la scelta dei due valori di ERq nel caso di studente infettivo (ricordando che si tratta di valori medi nell’arco delle  ore) appare consistente con quella di soggetto moderatamente attivo nell’attività verbale (interrogazioni, interventi, interlocuzioni con il docente, conversazioni con i compagni, etc.). Tuttavia, proprio a causa dell’incertezza e dell’alta variabilità del parametro ERq (zona rombica gialla),

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AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 49 - 54, 2020 in questa analisi si sono scelti due valori distanti ma intermedi (pessimista ERq =  e ottimista ERq = ), in quanto valori estremamente alti o bassi appartengono a situazioni limite che non si verificano costantemente nell’arco dell’intera permanenza in aula (ad esempio parlare a voce particolarmente alta/ cantare o al contrario a voce particolarmente bassa/sussurrare). Altri valori di ERq sia per il caso docente che studente positivo, sono indicati in Tabella  al fine di mostrare la sensitività di R. Al caso del docente positivo vanno necessariamente fatti corrispondere valori medi più elevati, in quanto il soggetto docente parla percentualmente molto più a lungo durante la lezione. Si evidenzia inoltre come lo scenario di docente privo di mascherina comporti un netto superamento della soglia di rischio del % (almeno un contagio in classe mediamente numerosa) anche per un basso valore di ERq.

evidenziare un aspetto delicato degli impianti ad aria: se a un innalzamento della portata di rinnovo corrispondesse un innalzamento eccessivo della velocità locale dell’aria in alcuni punti dell’aula, con eventuale formazione di zone di turbolenza, si potrebbe incorrere nell’effetto indesiderato di favorire la diffusione di microparticelle virali da un soggetto infettivo A a uno suscettibile B posto nella direzione della corrente d’aria. Tali fenomeni devono quindi essere assolutamente scongiurati o almeno limitati mediante un’opportuna progettazione e taratura dell’impianto, in particolare per scuole di futura costruzione o di più imminente ristrutturazione. Viene infine osservato come un ostacolo per l’apertura delle finestre (e quindi un ostacolo per una corretta ventilazione naturale) sia costituito dall’eventuale presenza nelle aule scolastiche di banchi collocati lungo le pareti finestrate nelle configurazioni risultanti dall’alloggiamento di classi numerose e dall’ossequio sia di norme di distanziamento che di sicurezza (vie di fuga). Una possibile configurazione a norma per  studenti in aula da , x , m che favorisca l’aerazione mediante ventilazione naturale, è quella proposta nel manuale operativo della Regione Veneto (Figura b), ove una opportuna distanza di  cm dalla parete finestrata è stata indicata al fine di consentire l’apertura agevole delle finestre a battente.

Figura 2 – Confronto tra curve di rischio nel caso di ventilazione naturale costante e ipotesi di dotare la stessa aula scolastica di impianto ad aria primaria permanentemente acceso a . ricambi ora con solo rinnovo (senza ricircolo e senza filtrazione in impianto) Figure 2 – Comparison between the case of constant natural ventilation and the case of constant mechanical ventilation (without recycling and without mechanical filtration systems)

a) b) Figura 4 – a) Esempio di ferma-finestra economico ad apertura regolabile. b) Possibile layout per aula di  alunni + docente per scuole secondaria di I° e II° grado soddisfacente il requisito di apertura agevole delle finestre [RV ] Figure 4 – a) Example of inexpensive and tunable windows opener b) Possible classroom layout for 20 scholars + 1 teacher in schools as proposed in the 2020 Operational Restart Guidelines of Veneto Region [RV 2020]

Quanto spesso e quanto a lungo dovranno aprirsi porte e finestre? Figura 3 – Campo di variazione del parametro ERq per soggetto parlante a riposo e in piedi come riportato in [Buonanno ]. Le rette blu e arancio evidenziano i due valori scelti per le simulazioni Figure 3 – Range of variation for ERq for resting and standing individual. The two values chosen in the present study are highlighted from the straight line in blue and orange

Ventilazione Naturale vs Sistemi VMC nelle scuole Gli impianti di VMC operati secondo le prescrizioni AICARR (ovvero con apporto di sola aria di rinnovo, estrazione di aria viziata ed esclusione del ricircolo) possono offrire un indubbio vantaggio: il superamento dei bassi valori di N tipici della ventilazione naturale e tenere così bassi i valori di R come già mostrato in [Vio ]. Come mostrato nella Figura , ad esempio un innalzamento dei ricambi d’aria da , a , vol/h potrebbe portare a una mitigazione teorica addirittura doppia del rischio contagio nello stesso ambiente. Preme tuttavia

Considerando il concorrente effetto di discomfort dovuto alle temperature più fredde e il rischio di ammalarsi di altre patologie è necessaria una soluzione di compromesso: durante le lezioni sarebbe raccomandabile che le finestre vengano tenute sempre almeno parzialmente aperte (ad esempio mediante economici apri-finestra regolabili per le finestre a battente come mostrato nella Figura a), per poi essere aperte totalmente ad ogni cambio di ora con gli alunni che lasciano l’aula per almeno  minuti, come indicato negli scenari S ed SM di Figura . Ogni soluzione andrebbe tuttavia contestualizzata nei diversi edifici scolastici alle diverse latitudini del paese. Al centro nord una soluzione alternativa potrebbe essere costituita dalla sola apertura durante gli intervalli di almeno  minuti, a patto che le sole finestre spalancate garantiscano una portata di rinnovo sufficientemente elevata. Se questa è troppo bassa la curva di rischio cumulato non si abbassa sufficientemente dai valori elevati in mancanza di ventilazione (prima curva di Figura  in grigio). Data la delicatezza della questione, anche una campagna di verifica in situ della portata massima di ventilazione naturale in ogni aula di tutti gli edifici superiori

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ORIGINAL ARTICLE interessati non è escludibile e sarebbe anzi auspicabile. Vanno inoltre valutati caso per caso gli effetti della concomitante apertura delle porte delle aule (oltre che delle finestre) Questa operazione che normalmente concorre ad innalzare la portata di rinnovo, potrebbe altresì dar luogo a correnti d’aria indesiderate verso corridoi

Conclusioni Dopo la conferma per l’A.S. / di classi molto numerose (anche di  alunni) e ormai nel pieno della stagione invernale, il rischio di contagio aereo a grande distanza nelle aule scolastiche italiane purtroppo è concreto, anche se certamente mitigato dai numerosi controlli in atto per scongiurare l’ingresso di persone positive. Purtroppo, l’esigenza di riscaldare le aule nella stagione invernale (per la maggior parte dei casi dotate di impianti a termosifoni senza impianti per il ricambio d’aria) porterà a una naturale tendenza ad aprire meno frequentemente le finestre durante le lezioni. Questa appare una forte criticità per la ripresa delle attività in presenza. Per i motivi esposti, infatti, è assolutamente raccomandabile l’apertura regolare delle finestre ad ogni ora per almeno  minuti anche nei mesi più freddi, e anzi, laddove il rapporto aeroilluminante dell’aula sia particolarmente basso, è fondamentale garantire una apertura minima costante (a vasistas o mediante ferma-finestre), al fine di garantire una diluizione costante della carica virale in ambiente. Come evidenziato dai risultati delle simulazioni, sebbene condotte con un modello monozona semplificato, solo la combinazione di un frequente ricambio d’aria e di mascherine chirurgiche indossate il più a lungo possibile da parte di tutte le persone presenti nelle aule, può abbassare il rischio di contagio indiretto nelle scuole a livelli di sicurezza (dando ovviamente per scontato le regolari operazioni di sanificazione che mitigano il canale di contagio per contatto superfici infette). Ovviamente le approssimazioni del modello utilizzato sono molte

AiCARR Journal / Vol 64, n. 5, 49 - 54, 2020 interni non aerati trasportando ivi parte della carica virale. In alternativa si potrebbe valutare l’apertura delle porte delle aule garantendo parimenti l’aerazione di tutti i corridoi contigui (ove possibile), vietando lo stazionamento degli alunni nei corridoi non aerati dell’edificio (in particolare durante gli intervalli).

e vi è ancora incertezza nella determinazione di alcuni parametri fondamentali, in particolare l’assegnazione di valori corretti del parametro ERq nella situazione specifica. Tuttavia, anche la variazione parametrica di ERq con valori compatibili con la recente letteratura scientifica, porta alle medesime raccomandazioni in ottica prudenziale e cautelativa. È infine parimenti cruciale, come evidenziano sempre i risultati delle simulazioni oltre che il buonsenso, perseguire politiche di riduzione del numero di studenti per classe. Questo, oltre a garantire un migliore apprendimento sia in presenza che a distanza, appare essenziale nel contesto drammatico di necessità di ripresa delle attività scolastiche in presenza e di contemporanea gestione del rischio di contagio aereo indiretto. Si è visto infatti in questa analisi, che a parità di livello di rischio una classe più numerosa rischierà di avere più contagi per via indiretta a fine giornata, non solo per l’innalzamento della probabilità di positivi nel gruppo, ma proprio per la natura volumetrica di questo possibile canale di contagio. Una possibile soluzione di compromesso dal punto di vista della mitigazione di questo canale di contagio è il ricorso alla cosiddetta “DaD a rotazione” ovvero attività in presenza e a distanza a giorni alterni mediante costituzione di sottogruppi all’interno dello stesso gruppo classe. Questa modalità (da non confondersi con quella di alternare classi intere in presenza e a distanza), consentirebbe una riduzione sensibile del numero di studenti in presenza nella stessa aula e nell’intero edificio (fino al %) e quindi un conseguente abbassamento del rischio di contagio aereo indiretto.

RINGRAZIAMENTI L’autore ringrazia l’Ing. Michele Vio e i prof. Gianpaolo Beretta e Giorgio Buonanno per i preziosi suggerimenti e discussioni. CONFLITTO DI INTERESSI Nell’articolo presentato non sussistono conflitti di interesse di ordine economico o di altro tipo. REFERENCES Leung, N.H.L., Chu, D.K.W., Shiu, E.Y.C. et al. Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks. Nat Med , – (). Lidia Morawska, Donald K Milton, It is Time to Address Airborne Transmission of COVID-, Clinical Infectious Diseases, ciaa (). Lidia Morawska, Julian W. Tang, William Bahnfleth et al. How can airborne transmission of COVID- indoors be minimised?, Environment International, Volume , ,,ISSN - (). Escombe AR, Oeser CC, Gilman RH, et al. Natural ventilation for the prevention of airborne contagion. PLoS Med. ():e. (). AICARR Protocollo per la riduzione del rischio da diffusione del SARS-CoV- nella gestione e manutenzione degli impianti (). G.Cammarata, Probabilità di contagio a grande distanza per via aerea da SARSCoV- nelle scuole italiane. AiCARR Journal #, n. , -,  (). Gammaitoni L., Nucci M.C. Using a mathematical model to evaluate the efficacy of TB control measures. Emerging Infectious Disease, , -. (). Knibbs LD, Morawska L, Bell SC, Grzybowski P. Room ventilation and the risk of airborne infection transmission in  health care settings within a large teaching hospital. Am J Infect Control.  Dec;():-. Smereka, J., Ruetzler, K., Szarpak, L., Filipiak, K. J., & Jaguszewski, M. Role of mask/respirator protection against SARS-CoV-. Anesthesia and analgesia, ./ANE. (). G. Buonanno, L. Stabile, L. Morawska. Estimation of airborne viral emission: Quanta

#64

emission rate of SARS-CoV- for infection risk assessment, Environment International, Volume ,(), , ISSN -. Pan, Y., Zhang, D., Yang, P., Poon, L. L. M., & Wang, Q. Viral load of SARS-CoV- in clinical samples. The Lancet Infectious Diseases, (). (). T. Watanabe, T.A. Bartrand, M.H. Weir, T. Omura, C.N. Haas. Development of a dose-response model for SARS coronavirus Risk Anal.,  (), pp. , ./j.-...x Amy V Mueller, Matthew J. Eden, Jessica J. Oakes, Chiara Bellini, Loretta A Fernandez. Quantitative Method for Comparative Assessment of Particle Filtration Efficiency of Fabric Masks as Alternatives to Standard Surgical Masks for PPE edRxiv .... Li Y, Leung GM, Tang JW, Yang X, Chao CY, et al. Role of ventilation in airborne transmission of infectious agents in the built environment—A multidisciplinary systematic review. Indoor Air : –. (). Marr, David; Mason, Mark; Mosley, Ron; Liu, Xiaoyu. The influence of opening windows and doors on the natural ventilation rate of a residential building. The Free Library ( January, ). Michele Vio, Gli impianti di climatizzazione e il rischio di contagio. AiCARR Journal #, n. , - (). Piano Ripartenza Regione Veneto /, Manuale Operativo - a cura della Direzione Regionale Ministero dell’Istruzione Ufficio Scolastico Regionale per il Veneto (//).

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di Gianni Massa 20 luglio 1969. Sono trascorsi cinquantâ&#x20AC;&#x2122;anni dal giorno in cui Neil Armstrong aprĂŹ il portellone dellâ&#x20AC;&#x2122;Apollo 11 e scese i gradini della scaletta piĂš famosa della storia. Quel viaggio Ă¨ rimasto impresso nella memoria insieme alle altre missioni Apollo, i lanci dei satelliti russi Sputnik, il cane-astronauta Laika e la Guerra Fredda. Erano gli anni della sfida alla conquista dello spazio tra Stati Uniti e Unione Sovietica. Gli anni degli ideali, della comunitĂ , dellâ&#x20AC;&#x2122;uguaglianza. Della speranza per una societĂ piĂš giusta. Gli anni delle utopie. Erano anche anni di ricerca e di grandi sfide. Il 12 aprile 1961, Jurij Gagarin fu il primo uomo a volare in orbita. VentitrĂŠ giorni dopo, lâ&#x20AC;&#x2122;astronauta Alan Shepard affrontĂ˛ un volo suborbitale; e ancora, il 20 maggio John Kennedy annunciĂ˛ al congresso di voler portare lâ&#x20AC;&#x2122;uomo sulla luna con il programma Apollo â&#x20AC;&#x153;non perchĂŠ Ă¨ facile, ma perchĂŠ Ă¨ difficileâ&#x20AC;?. Nel 1968, precisamente la notte della Vigilia di Natale, William Anders, uno dei membri della missione Apollo 8, scatta, forse inconsapevolmente, una semplice fotografia passata alla storia con il nome di â&#x20AC;&#x153;Earthriseâ&#x20AC;?, lâ&#x20AC;&#x2122;Alba della Terra. Il nostro pianeta, visto dallâ&#x20AC;&#x2122;oblĂ˛ dellâ&#x20AC;&#x2122;Apollo 8 in orbita attorno alla luna, Ă¨ un puntino blu nellâ&#x20AC;&#x2122;oscuritĂ .

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alle pagg. 22Â23

N. 12 - Dicembre 2016

Dal 1952 periodico di informazione per ingegneri e architetti

La crisi ancora â&#x20AC;&#x153;mordeâ&#x20AC;?, il contesto politico barcolla, alta lâ&#x20AC;&#x2122;attenzione sul governo degli ingegneri

MENSILE Dâ&#x20AC;&#x2122;INFORMAZIONE Un CNI eletto per dare risposte

di MATTEO PALO

iorganizzazione delle divisioni operative del Cni. E, in prospettiva, due sfide: quella dei servizi per gli iscritti e delle strutture territoriali. Armando Zambrano, presidente uscente del Consiglio nazionale degli ingegneri, si prepara a governare la categoria per altri cinque anni: dal 2016 guiderĂ gli ingegneri fino al 2021, quando completerĂ i suoi dieci anni di mandato. In attesa che arrivi lâ&#x20AC;&#x2122;ufficialitĂ del ministero della Giustizia e che i consiglieri designati indichino lui come nuovo presidente, Ă¨ giĂ possibile fare il punto sulle prime mosse del nuovo Governo del Cni. â&#x20AC;&#x153;Siamo desiderosi di partire, visto che dai territori Ă¨ arrivata unâ&#x20AC;&#x2122;indicazione cosĂŹ forte per la continuitĂ del Consiglio nazionale uscenteâ&#x20AC;?, Ă¨ stata una delle prime dichiarazioni fatte da Zambrano.

In USA volano le infrastrutture

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IÂ pareriÂ degli Ordini dopo lâ&#x20AC;&#x2122;esito del referendum del 4 dicembre Abbiamo sentito alcuni Ordini per commentare un ipotetico scenario all'indomani delle dimissioni di Renzi. Nelle parole dei Presidenti interÂ pellati Ă¨ fortissima la preoccupazione sullâ&#x20AC;&#x2122;ennesima battuta dâ&#x20AC;&#x2122;arresto di un Paese in affanno. StabilitĂ e certezza sono oggi piĂš lontane per lo meno dal punto di vista temporale. Come sottolinea Varese â&#x20AC;&#x153;Ora gli acÂ cordi tra CNI e Governo che fine faranno?â&#x20AC;? / alle pagg. 18Â19

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Oggi si parla molto di Industria 4.0 applicata alla produzione. Ma occorre ricordare che lâ&#x20AC;&#x2122;efficienza del flusso produttivo passa attraverso lâ&#x20AC;&#x2122;ottimizzazione della movimentazione dei materiali all'interno delle aziende.

Fondata da Paolo Giana nel 1966, Torgim compie il prestigioso traguardo dei 50 anni di attivitĂ . Il comune di Magnago vide un grande sviluppo economico e industriale giĂ a partire dalla seconda metĂ del 1800. Con il passare dei decenni il territorio sâ&#x20AC;&#x2122;Ă¨ via via arricchito di aziende manifatturiere che hanno rappresentato delle vere eccellenze in molti settori industriali. [pag. 11]

[pag. 10]

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Novembre/Dicembre 2016

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TAVOLA ROTONDA

Editoriale

Via libera alla finanza innovativa, quali risposte alla stretta del credito?

Italia scossa

di Fabio Chiavieri

Macerie ovunque, interi paesi rasi al suolo, gente disperata, sguardi persi. No, non Ă¨ lo scenario di guerra che ci arriva da qualche zona remota del mondo, a cui siamo tristemente abituati. Ă&#x2C6; la forza devastante del terremoto che ha colpito, e continua a farlo, il nostro Centro Italia. Una faglia che si Ă¨ estesa per cinquanta chilometri, una ferita su quelle terre che non si potrĂ piĂš rimarginare. Lâ&#x20AC;&#x2122;Italia Ă¨ scossa, fisicamente e mentalmente; schiaffeggiata dalla mano della natura che a volte sa essere molto dura nella sua inarrestabile forza. Eppure il nostro paese risulta essere nelle prime posizioni per quanto riguarda lâ&#x20AC;&#x2122;utilizzo di tecnologie antisismiche nelle nuove costruzioni. Cosa succede allora? Alessandro Martelli, Presidente del Glis (Isolamento sismico e altre strategie di progettazione antisismica), ha dichiarato che â&#x20AC;&#x153;Oltre il 70% dellâ&#x20AC;&#x2122;edificato italiano attuale non Ă¨ in grado di resistere ai terremoti che potrebbero colpirloâ&#x20AC;?. Il problema pertanto Ă¨ la sicurezza delle costruzioni piĂš datate, e di un immenso patrimonio storico e culturale famoso in tutto il mondo, fatto di chiese, monumenti, palazzi storici, emblema di un passato grandioso che ha visto protagonisti i piĂš grandi artisti e ingegneri di tutti i tempi. Il tema della sicurezza degli ambienti in cui viviamo e lavoriamo, piĂš volte trattato dal nostro giornale e a cui le nostre imprese pongono molta attenzione, ritorna cosĂŹ alla ribalta in un frangente â&#x20AC;&#x201C; purtroppo non lâ&#x20AC;&#x2122;unico negli ultimi anni - tanto eclatante quanto drammatico. Dalle pagine de Lâ&#x20AC;&#x2122;Ammonitore abbiamo rivolto molti inviti al settore manifatturiero italiano a investire in tecnologie produttive innovative per continuare a essere competitivo, e questa volta ci sentiamo di invitare tutti a investire sulla propria sicurezza, lo Stato a salvaguardare la vita dei cittadini intervenendo significativamente sulle strutture pubbliche e sul nostro prezioso patrimonio artistico, perchĂŠ il futuro non si prevede, men che meno un terremoto, ma si prepara.

IN QUESTO NUMERO

[pag. 14]

MATERIE PRIME

Il cliente prima di tutto

In occasione di BIMU 2016, i vertici DMG MORI hanno dato vita a un interessante dibattito con la stampa tecnica specializzata, evidenziando le strategie in atto per [pag. 8] rafforzare la posizione del Gruppo nel mondo e sul territorio italiano. MISURA

Un ponte tra passato e futuro

LAMIERA

40 anni di storia e successi nella robotica industriale

Il 2016 Ă¨ un anno molto importante per Tiesse Robot. Lâ&#x20AC;&#x2122;azienda festeggia infatti i 40 anni di attivitĂ : una storia lunga di successi nazionali e internazionali per le applicazioni della robotica in [pag. 6] ambito industriale.

UTENSILI

Trasformare lâ&#x20AC;&#x2122;esperienza di oltre 40 anni di attivitĂ in una nuova piattaforma in grado di coniugare soluzioni avanzate con le esigenze e professionalitĂ di oggi. Questo Ă¨ lo sforzo che sta compiendo Hexagon Manufacturing Intelligence, emerso anche durante il forum di fine settembre dedicato allâ&#x20AC;&#x2122;automazione e alle tecno[pag. 4] logia multisensore.

Lâ&#x20AC;&#x2122;anello che mancava: lâ&#x20AC;&#x2122;utensile connesso al sistema produttivo

Lâ&#x20AC;&#x2122;utensile â&#x20AC;&#x153;intelligenteâ&#x20AC;? Ă¨ il naturale completamento del complesso sistema produttivo che si basa sulla raccolta e lâ&#x20AC;&#x2122;analisi dei dati provenienti da macchine e strumenti di misura in costante dialogo tra loro. In altre parole un nuovo passo avanti verso la creazione della fabbrica completamente automatica. [pag. 7]

M-Steel qualitĂ da oltre 40 anni

Ovako, fornitore finlandese di acciai, ripropone sul mercato la qualitĂ M-Steel. Grazie ad un incremento nella lavorabilitĂ M-Steel si caratterizza per affidabilitĂ , coerenza e prevedibilitĂ nelle lavorazioni, riducendo i cosĂŹ costi di pro[pag. 12] duzione.

INTERVISTA Gianfranco Carbonato, unâ&#x20AC;&#x2122;emozione che dura da quarantâ&#x20AC;&#x2122;anni

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Parte il piano 'smart city' 1 miliardo per 14 cittĂ

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Best Practice

Centraledi condizionamento ottimizzata senzaimpiego di capitale Un edificio del complesso ADTRAN, in Alabama, è stato oggetto di un intervento di riqualificazione impiantistica che ha portato a un notevole risparmio dei consumi energetici senza spese in conto capitale K. Whalen, J. Brooks, E. Mobley*

ELLA Torre Est del complesso ADTRAN (reti e apparecchiature di comunicazione) di Huntsville, in Alabama, un edificio di . m, sono stati implementati diversi criteri di ottimizzazione funzionale per ridurre drasticamente i consumi

#64

di energia delle apparecchiature esistenti senza nessuna sostituzione che avrebbe naturalmente comportato dei costi. Il caso di studio presenta un progetto concluso nel dicembre  che non ha richiesto nessun esborso di capitale: tutti i risultati

sono stati realizzati unicamente attraverso modifiche di funzionamento tese all’aumento dell’efficienza delle apparecchiature e del sistema di regolazione e controllo esistente.

Gli interventi adottati hanno portato a un risparmio di . $ sui costi energetici annuali, con una riduzione del % rispetto al , con un periodo di ritorno semplice (pay-back semplice) di , anni. La centrale di condizionamento comprende  chiller di  Ton ( kW) cadauno,  torri di raffreddamento da  Ton ( kW),  pompe a volume costante per l’acqua refrigerata,  pompe a volume costante per l’acqua di condensazione,  scambiatori di calore nell’Unità di Trattamento dell’Aria (UTA),  pompe ausiliarie e un generatore di acqua calda.

Efficienza energetica Al momento dell’inizio del progetto si consumavano .. kWh all’anno a livello totale del complesso industriale che comprende  torri su una superficie totale di circa  ettari. La Torre Est, l’edificio di cui ci occupiamo, occupa poco più del % della superficie di tutto il complesso e consuma all’incirca altrettanto (%) dell’energia totale. Ebbene, i cambiamenti implementati con il progetto che descriviamo, indirizzato unicamente al miglioramento dell’impianto che serve questo edificio, permettono un risparmio di oltre . kWh all’anno. Questi risparmi sono stati definiti attraverso misurazioni e verifiche di dati registrati in diversi anni di funzionamento sia attraverso il sistema di building automation, BAS, sia con i rilevamenti effettuati con contatori/registratori della proprietà e, per gli ultimi dieci mesi, con quelli della società di ingegneria che ha implementato il progetto. Per la quantificazione dei risparmi sono state utilizzate analisi di regresso e calcoli ingegneristici sui dati tendenziali confrontandoli con quelli effettivi misurati (cfr. la sezione relativa ai costi). Oltre al risparmio energetico (ed economico),

140 135 134 130 EUI - Energy Use Intensity* 130 Trend (kBtu/ft2) 125 121 118 120 118 115 109 108 110 107 110 110 104 103 105 100 94 95 89 90 85 82 80 2005 2006 20072008 2009 2010 2011 2012 2013 20142015 2016 2017 2018 2019 Rispetto all’anno base 2005 i consumi si sono ridotti del 39% * nel sistema SI si esprime in kWh/m2 Figura 1 – Andamento storico dei consumi energetici

si sono realizzati diversi interventi migliorativi che hanno portato a notevoli risultati nella funzionalità della centrale, in particolare: • una maggiore continuità operativa, assicurata facendo funzionare l’impianto con non più di due chiller, creando così col terzo chiller esistente una ridondanza di sicurezza disponibile nel caso uno dei due chiller in funzione presentasse qualche problema; • l’efficacia del sistema di raffrescamento dell’ala D della torre, che storicamente ha sempre denunciato dei problemi, introducendo un cambiamento nel funzionamento che consente di avere a disposizione una portata d’acqua maggiore per soddisfare anche questa esigenza. Nessun cambiamento ha comportato impegno di capitale, ma tutti i risultati sono stati ottenuti puramente attraverso modifiche funzionali al sistema esistente.

Stato operativo prima del progetto di retro-commissioning Fin dal  la proprietà aveva deciso di intraprendere un programma energetico generale introducendo nel tempo centinaia di modifiche e sviluppando svariati progetti di retro-commissioning che avevano interessato in realtà solo particolari di più facile risultato. Con questo programma sono state effettuate molteplici attività delle quali diamo un elenco sommario relativo a quelle principali: • è stata esaminata la tendenza (attuativa) su  punti dell’impianto ad intervalli di un minuto;  milioni di letture attraverso il BAS hanno reso possibile un’analisi puntuale a mano a mano che si introducevano dei cambiamenti; • sono stati installati quattro registratori/analizzatori dei consumi energetici che hanno generato più di due milioni di letture in  mesi; questi dati vengono usati per la misura e la verifica del calcolo dei risparmi realizzati; • sono stati così monitorati virtualmente tutti i componenti dell’impianto compresi naturalmente chiller, pompe, torri di raffreddamento e centrali di trattamento aria; è stata anche verificata la tendenza delle temperature degli spazi e dell’acqua; • sono state sviluppate equazioni per calcolare l’uso di energia nella centrale nel totale e per ciascuno dei componenti, il che ha permesso la creazione di modelli sull’utilizzo di energia risultati di grande aiuto nel processo decisionale e nel calcolo dei risparmi; queste equazioni sono state sviluppate usando analisi di regressione sui dati di potenza registrati dai contatori contro una variabile indipendente risultante dal BAS; • sono stati attuati test funzionali, valutate tutte le programmazioni esistenti per la centrale, monitorato l’impianto dell’acqua refrigerata e riesaminati parecchi anni di dati storici dell’edificio; • è stata modificata la portata dell’acqua refrigerata

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Funzionamento dei chiller All’inizio, se la temperatura di mandata dell’acqua refrigerata avesse raggiunto , °C sopra la temperatura del suo set-point di , °C per  minuti, veniva abilitato ad intervenire un altro chiller che restava in funzione finché la differenza di temperatura tra l’acqua refrigerata di mandata e quella dell’acqua di ritorno non diventasse inferiore al set-point. Questa disposizione è stata ora modificata in modo che il ∆t richiesto per la partenza di un altro chiller possa variare in funzione dell’ora del giorno (cfr. la sezione Innovazioni). Anche il setpoint della temperatura di mandata dell’acqua refrigerata è stato modificato sulla base del carico dell’edificio. In realtà questo re-set era stato programmato anche prima, ma non funzionava correttamente perché interveniva una diminuzione della portata dai chiller. Il progetto ha rettificato questa anomalia.

Funzionamento delle torri di raffreddamento La sequenza di funzionamento delle torri era programmata in modo che quando una di esse raggiungeva la sua massima capacità di raffreddamento, entrava in funzione una seconda. Il set-point dell’acqua di condensazione era fissato a , °C.

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350 330 310

dalle 4.00 alle 20.00

dalle 8.00 alle 17.00

Chiller/Building Load (Tons)

290 Chiller Load (Tons)

dei chiller e di quella di condensazione per massimizzare la capacità di raffreddamento fornita all’unità di trattamento (UTA) nei momenti di maggiore domanda, particolare che non era possibile prima dell’intervento; • sono stati simulati diversi arrangiamenti della centrale di condizionamento con l’applicazione ripetuta (la reiterazione) di diversi modelli che permettessero di visualizzare gli effetti che i diversi cambiamenti avrebbero potuto avere sul sistema; • sono state sviluppate varie sequenze di risparmio energetico che si potevano ottenere riprogrammando  programmi esistenti che prima erano risultati inefficaci, misurando le attuali riduzioni dei consumi energetici; • sono stati modificati i set-point delle regolazioni in modo che fossero calcolati automaticamente in base agli input ricevuti in tempo reale dal sistema di BA, consentendo così all’impianto di produrre tempi di risposta migliori al variare delle condizioni dell’edificio; • sono stati testati tutti i nuovi programmi con l’assunzione di diversi scenari, diverse temperature, portate, modalità di funzionamento e carichi dell’edificio, in modo di assicurare che le sequenze stesse fossero funzionali in tutte le situazioni. Poiché il progetto riguardava specificamente la Torre Est, ecco i dettagli di come funzionavano inizialmente alcune delle apparecchiature chiave del sistema di questo edificio e i cambiamenti introdotti su di esse (in sede di esecuzione del progetto).

270 250 230 210 190 170 150 00.00

6.00

12.00

18.00

00.00

Figura 2 – Carichi dell’edificio

Tabella 1 – Risparmi totali Risparmio costi Risparmio annuali ($) energetico (kWh)

Compito Centrale chiller/ottimizzazione apparecchiature lato acqua

,

,

Modifiche alle apparecchiature lato aria

,

,

Risparmio annuale risultante da questo progetto

,

,

Questa sequenza di intervento è stata modificata in modo che esse entrino in funzione simultaneamente (e quindi a velocità ridotta) traendo un vantaggio di riduzione del consumo in base alle leggi dei ventilatori al diminuire della velocità di rotazione. Il set-point dell’acqua di condensazione è stato anche programmato perché segua la temperatura di bulbo umido (dell’aria) con un offset in modo che le torri possano produrre l’acqua più fredda possibile per aumentare l’efficienza dei chiller.

Funzionamento dello scambiatore di calore N.2 Inizialmente le pompe ausiliarie di questo scambiatore dell’UTA e il relativo circuito chiuso di collegamento funzionavano continuamente senza tener conto se la temperatura dell’acqua in uscita (dallo scambiatore) fosse inferiore al set-point. Il funzionamento della pompa N. era stato anche cambiato in modo da permettere una velocità di rotazione minima del %. Il programma è stato cambiato per permettere che la pompa si fermi quando la temperatura dell’acqua in uscita dallo scambiatore N. scende di , °C al di sotto del set-point. Questa pompa non ritornerà in funzione finché la temperatura dell’acqua in uscita dallo scambiatore non aumenti di

, °C sopra il suo set-point. Il funzionamento della pompa N. è stato poi cambiato in modo che giri costantemente al % anziché al %.

Funzionamento dello scambiatore di calore N.1 È usato solo quando la centrale dei chiller è abilitata al modo economizzatore sul lato acqua, il che avviene quando la temperatura dell’aria esterna è inferiore al setpoint stabilito per l’entrata in funzione dell’economizzatore. Una volta che l’economizzatore sull’acqua è abilitato, i chiller si fermano e le valvole di intercettazione del condensatore e dell’acqua refrigerata si chiudono per isolarli. A questo punto i ventilatori della torre salgono al % della velocità e la torre tenta di produrre acqua di condensazione a temperature prossime a , °C. Con i cambiamenti effettuati sul funzionamento dell’economizzatore lato aria, la centrale può rimanere nella modalità economizzatore lato acqua per una durata molto maggiore.

Funzionamento dell’economizzatore lato aria Cfr. la sezione Qualità dell’Aria Interna.

IAQ, qualità dell’aria interna Originariamente la regolazione delle UTA permetteva che passassero dalla modalità raffreddamento alla modalità economizzatore dal lunedì al venerdì dalle  alle  nel caso in cui () l’unità fosse in modalità raffreddamento e la temperatura del punto di rugiada dell’aria di ripresa fosse maggiore del punto di rugiada dell’aria esterna ma meno di  °C, () il bulbo asciutto dell’aria esterna fosse tra , °C e , °C e () la valvola dell’acqua refrigerata fosse aperta per più del %. La sequenza aggiornata è stata modificata per consentire l’intervento dell’economizzatore lato aria se l’UTA è occupata e si trova in modalità economizzatore, indipendentemente dall’ora del giorno o del giorno della settimana e il bulbo asciutto dell’aria esterna è inferiore a  °C. Inoltre, invece di far uscire l’UTA dalla modalità economizzatore quando la temperatura esterna è inferiore a , °C, la sequenza è stata modificata in modo che la serranda sull’aria esterna sia modulata sulla posizione di chiusura quando la temperatura dell’aria di espulsione scende sotto il suo set-point. Queste modifiche di programmazione consentono l’entrata di altri  L/s di aria fresca esterna riducendo anche i livelli di CO e aumentando la qualità dell’aria interna dell’edificio nelle prime ore del giorno. Cfr. la sezione Manutenzione e Operazione che discute il comfort degli occupanti dell’edificio.

Innovazione Per quanto riguarda l’introduzione del singolo set-point che aggiunge il funzionamento di un secondo chiller indipendentemente dall’ora o dal giorno della settimana, la sequenza

di questa aggiunta è stata cambiata per prendere in considerazione l’andamento del carico dell’impianto durante la giornata. La Figura  mostra quanto varia il carico durante la giornata: • lunedì – venerdì dalle  della notte alle  del mattino: un secondo chiller viene aggiunto se la temperatura di mandata dell’acqua refrigerata supera di , °C il set-point, il terzo chiller entra in funzione quando la differenza supera , °C. Il periodo tra le  e le  mostra un forte incremento nella velocità di cambio del carico dell’edificio per l’entrata in funzione delle apparecchiature in esso contenute; • lunedì – venerdì dalle  alle  del pomeriggio: un secondo chiller viene aggiunto se la temperatura di mandata dell’acqua refrigerata supera di , °C il suo set-point, il terzo chiller se la differenza in eccesso è di , °C. Il periodo dalle  alle  mostra che il carico aumenta gradualmente con il passare delle ore. Ciò è parzialmente dovuto al tipico aumento della temperatura dell’aria esterna in quel periodo; • in qualsiasi tempo: un secondo chiller viene aggiunto se la temperatura di mandata dell’acqua refrigerata supera il suo set-point di , °C. Si è riscontrato che questi momenti coincidono con i tempi del più basso carico e quelli di carico costante.

Manutenzione e funzionamento Evitare che il secondo e il terzo chiller entrino in funzione non solo riduce significativamente i costi energetici, ma riduce anche le ore di funzionamento delle apparecchiature; di conseguenza riduce i costi operativi e quelli della manutenzione e, oltretutto, estende di parecchi anni la vita dei chiller. Poiché il costo di un chiller si approssima a un milione di dollari questa maggior durata della vita di un chiller significa posticipare nuovi investimenti per diversi anni. Altri risparmi operativi e di manutenzione provengono dal minor numero di ordini di lavoro da emettere se il complesso ha puntate molto intermittenti di freddo e caldo. Infatti, dopo l’implementazione delle misure descritte gli ordini di lavoro si sono ridotti del % da una media di  ordini di lavoro all’anno durante il ,  e  a  ordini di lavoro nel . Ciò significa che il personale avrà più tempo per la manutenzione preventiva che aumenta l’operatività del complesso e nello stesso tempo il comfort degli occupanti. Durante questo processo, sono stati creati curve di tendenza e rapporti per tutte le apparecchiature della centrale, informazioni tutte accessibili

Questo articolo è pubblicato per gentile concessione di ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, che ne detiene il copyright, ed è apparso sul numero di Settembre 2020 di ASHRAE JOURNAL. La traduzione, di cui ASHRAE non è responsabile, è stata curata da Carmine Casale.

EMISSIONI DI GAS SERRA

Sono pari a: • 142 veicoli passeggeri funzionanti per un anno; • 2.643.390 km percorsi da un veicolo passeggeri medio.

EMISSIONI DI CO2

Sono pari a: • 286.151 litri di Benzina consumata; • 249.803 litri di Diesel consumati; • 333.128 kg di Carbone bruciato; • 8,9 autocisterne di benzina; • 80,4 consumo energetico di altrettante abitazioni per un anno; • 117 consumo di elettricità di altrettante abitazioni per un anno; • 3,7 carri ferroviari di carbone bruciato; • 1.555 barili di petrolio consumato (247.225 litri); • 85.661.940 cariche di smartphone.

EMISSIONI SERRA EVITATE

• 212.281 kg di rifiuti riciclati invece che inviati alle discariche; • 33,5 autotreni di rifiuti riciclati invece che inviati alle discariche; • 29.312 sacchi di rifiuti riciclati.

al personale. Questi mezzi hanno aiutato la proprietà nell’analitica e nella diagnostica delle condizioni di tutte le apparecchiature.

Efficacia del progetto sui costi I cambiamenti messi in atto permettono un risparmio annuo nei costi energetici di . dollari con un periodo di pay-back semplice di , anni che permette di ripagare il costo del progetto che ammonta a . dollari. Oltre a questi risparmi, altri cambiamenti implementati hanno evitato costi per circa  milione di dollari eliminando l’acquisto di un quarto chiller visto che è risultato sufficiente averne solo due. La Tabella  mostra i dettagli del risparmio totale.

Impatto ambientale Tutte le riduzioni dei gas responsabili dei cambiamenti climatici (in altri termini le emissioni di CO), l’eliminazione dei CFC, la riduzione del rilascio di rifiuti e tutti gli altri accorgimenti favorevoli all’ambiente possono essere calcolati usando il “United States Environmental Protection Agency (EPA) Grenhouse Gas Equivalent Calculator” (calcolatore dei gas serra equivalenti dell’EPA) che è basato su una riduzione di . kWh e si può consultare su https://tinyurl.com/glbf. 

* Kelley Whalen, ADTRAN Jason Brooks e Eric Mobley, SAIN Engineering Associates – Soci Ashrae

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AiCARR informa

A grande richiesta, nuova edizione del Percorso Igiene e manutenzione degli impianti Dallo scorso maggio a oggi, ben sessanta professionisti hanno scelto di qualificare la propria professionalità frequentando il Percorso Specialistico “Igiene, ispezione e manutenzione degli impianti di climatizzazione”, e, in seguito al superamento dell’esame, certificandosi come Categoria B, Addetti alla manutenzione. Diciotto di loro, proseguendo il Percorso e sostenendo un secondo esame, si sono certificati come Categoria A, Responsabili dell’igiene. Date le numerose richieste pervenute e la grande attualità dell’argomento, il modulo MA01 del Percorso ritorna in diretta online a partire dal 19 febbraio prossimo: come di consueto sono previste 36 ore di lezione per la formazione di operatori di categoria B e la possibilità di accedere all’esame di certificazione, organizzato in partnership con ICMQ, conseguendo un titolo riconosciuto su tutto il territorio nazionale e in qualsiasi contesto lavorativo. Questo Percorso è attualmente l’unico in Italia che forma le figure professionali secondo quanto previsto dall’Accordo Stato-Regioni e dalle Linee Guida del Ministero della Salute, riprese dalla Procedura operativa per la valutazione e gestione dei rischi correlati all’igiene degli impianti di trattamento aria della Commissione consultiva permanente per la salute e sicurezza sul lavoro. Il calendario 19 e 24 febbraio 1-4-10-15-18-24-29 marzo 7 aprile Esame Cat. B: 14 e 15 aprile

Con Psicrometria, qualità dell’aria e comfort, al via il Percorso Fondamenti 2021 Il Percorso Fondamenti 2021 si apre a febbraio con i tre corsi mirati ad approfondire i temi legati alla Psicrometria, alla Qualità dell’aria interna e al Comfort termoigrometrico. I tre moduli, pensati per offrire ai partecipanti una buona padronanza dei concetti di trasformazione dell’aria umida e salubrità degli ambienti interni, sono particolarmente importanti per chi si occupa di progettazione, collaudo e manutenzione degli impianti ad aria. In particolare, il modulo su fondamenti e trasformazioni psicrometriche tratta le proprietà e i diagrammi di stato dell’aria umida, le principali trasformazioni termodinamiche dell’aria necessarie alla climatizzazione indoor, i fattori che determinano la definizione delle condizioni di immissione dell’aria in ambiente, il calcolo di portate e potenze necessarie. Il corso dedicato al comfort termoigrometrico affronta gli scambi energetici tra corpo umano e ambiente, analizzati attraverso l’introduzione del concetto di “comfort” termo-igrometrico e quello di “discomfort” secondo gli approcci normativi prescrittivi e prestazionali. Infine, il modulo sulla qualità dell’aria interna illustra la correlazione fra salute delle persone e inquinamento dell’aria negli ambienti interni, analizzando i contaminanti e le sorgenti di contaminazione, soffermandosi sulla diluizione degli inquinanti attraverso la ventilazione, in conformità agli approcci normativi prescrittivi e prestazionali. Il calendario 1 e 2 febbraio – Psicrometria: fondamenti e trasformazioni psicrometriche 4 e 5 febbraio – Il comfort termoigrometrico 9 e 10 febbraio – La qualità dell’aria interna

www.aicarr.org a cura di Lucia Kern

Commissione Cultura: sempre a fianco dei Soci, con nuove modalità La panoramica sulle Commissioni di AiCARR prosegue in questo numero con l’intervista a Claudio Zilio, ingegnere e professore ordinario di Fisica Tecnica presso l’Università degli Studi di Padova, Presidente della Commissione Cultura per il triennio 2020-23. «La Commissione Cultura — illustra Zilio — svolge un ruolo fondamentale in AiCARR, basti pensare che la finalità statutaria della Associazione è la promozione e la diffusione della cultura in quei campi che sono chiaramente presenti anche nel suo acronimo: il condizionamento dell’aria, il riscaldamento e la refrigerazione. Le attività della Commissione cercano quindi di essere sempre armonizzate con uno scenario di sviluppo energetico e ambientale sostenibile, nei settori civile e industriale. Compito della Commissione è dunque stimolare la discussione, promuovere iniziative e collaborare attivamente alla realizzazione delle attività culturali con l’obiettivo della diffusione della conoscenza in tutte le possibili forme. In particolare, desidero segnalare le attività convegnistiche, quelle seminariali e la collaborazione alle iniziative editoriali». Come e dove nascono le idee per nuovi Convegni e Seminari? La Commissione, nell’ambito delle proprie attività, intende raccogliere stimoli, proposte, esigenze dalle diverse componenti di AiCARR, sia in ambito nazionale che internazionale. L’obiettivo è coinvolgere i vari attori: i Comitati Tecnici, le Aziende della Consulta, i Soci sul territorio, le Associazioni internazionali con cui AiCARR collabora a vario titolo, quali ASHRAE, IIR, REHVA. Questo avviene attraverso i frequenti contatti con il Presidente e con il Segretario Generale e grazie al confronto con i Responsabili di Commissione, per raccogliere gli spunti che vengono successivamente discussi nell’ambito della Giunta esecutiva. Personalmente, poi, partecipo ai lavori del Comitato di Redazione di AiCARR Journal che, come ben sappiamo, riveste un ruolo fondamentale nella diffusione della maggior parte delle attività culturali dell’Associazione. Quali soluzioni vi consentono di affrontare l’attuale situazione di emergenza sanitaria continuando a mantenere viva la presenza di AiCARR? Questa domanda mi permette di ripensare ai primi giorni in cui ho iniziato il coordinamento della Commissione, in periodo di lockdown, subentrando in diverse iniziative già organizzate dai colleghi del precedente Consiglio. In quei momenti, la Giunta prima e il Consiglio poi hanno unanimemente convenuto sulla necessità che AiCARR continuasse a raggiungere i propri Soci, proponendo la diffusione della cultura attraverso il canale telematico. Si è quindi deciso di organizzare comunque ai primi di luglio il Convegno nazionale sul tema “Obiettivo 2030: scenari, tecnologie e strategie per la sostenibilità energetica nella climatizzazione”, inizialmente calendarizzato in giugno a Verona, nel formato del webinar e articolato in due

mattinate. Il risultato è stato molto positivo, con una partecipazione di oltre 250 partecipanti, sommando le due mattinate, assolutamente in linea con le passate edizioni del Convegno nazionale AiCARR in presenza. Peraltro, il webinar Claudio Zilio, Presidente è stato sostenu- della Commissione Cultura to da discussioni stimolanti scaturite da domande da parte del pubblico ai relatori. Colgo l’occasione per ringraziare in particolare la prof.ssa Valentina Serra, responsabile della Commissione Cultura nel passato triennio, per aver contribuito in maniera decisiva alla realizzazione di questa e di altre iniziative già definite. Un altro ringraziamento speciale va a MCE per aver reso possibile l’iniziativa attraverso il supporto telematico. A seguire è stato proposto il webinar “La qualità dell’aria interna ed esterna: moderni criteri progettuali e realizzativi”, con la partecipazione di oltre 240 persone. L’esperienza del Convegno annuale e del webinar sulla qualità dell’aria ci ha confermato che la proposta di iniziative online era sicuramente da proseguire, anche se, lo devo ammettere, è più complesso ottenere da remoto gli stimoli che solo il “contatto” diretto tra relatore e pubblico riesce a dare. Quali sono i prossimi appuntamenti in calendario? Nella speranza che la situazione epidemiologica consenta prossimamente anche una, almeno parziale, partecipazione in presenza, abbiamo intanto deciso di proporre a breve, sempre in webinar, alcune iniziative su temi diversi e attuali. Dopo l’incontro con gli autori della Guida AiCARR “La filtrazione nelle unità di trattamento aria” nel Seminario del 5 novembre, è in programma il 12 novembre il Seminario “Superbonus 110% tra mito e realtà”, in cui si parlerà, con la collaborazione di esperti di diversi settori, di regole, ruoli e responsabilità che interessano tutte le figure coinvolte nella filiera di questo incentivo fiscale. Il 26 novembre si terrà il webinar dedicato al volume della Collana AiCARR sull’impiantistica antisismica, mentre il 10 dicembre sarà la volta del Seminario che permetterà di aprire il dibattito con gli autori della Guida AiCARR “I sistemi VRF dal progetto alla manutenzione”. Sempre a dicembre verrà poi proposto il Seminario del Comitato Tecnico Refrigerazione, in collaborazione con il Comitato Tecnico Sicurezza e prevenzione incendi, sull’impiego dei refrigeranti infiammabili nel contesto nazionale e comunitario, evento inizialmente previsto lo scorso marzo nell’ambito di Mostra Convegno Expocomfort.

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Che dire dei progetti della Commissione a lungo termine? Guardando agli attuali numeri della pandemia, è difficile fare programmi dettagliati per il prossimo triennio. Volgendo lo sguardo al 2021, stiamo lavorando a stretto contatto con IIR e con il Dipartimento di tecnica e gestione dei sistemi industriali dell’Università degli Studi di Padova per l’organizzazione, ai primi di settembre, di due importanti Convegni internazionali a Vicenza: la Sesta Conferenza IIR su proprietà termofisiche e i processi di trasferimento dei refrigeranti e

la Tredicesima Conferenza IIR sui materiali in cambiamento di fase per la refrigerazione e il condizionamento dell’aria. La volontà della Commissione è quella di proporre ulteriori iniziative di respiro internazionale cogliendo i contributi di idee che vengono da REHVA e da ASHRAE. Ovviamente, l’obiettivo è di mantenere l’elevata qualità delle iniziative culturali di AiCARR, in un momento complesso da un punto di vista economico e sociale, ma che presenta sfide assolutamente nuove per il settore della climatizzazione ambientale.

Superbonus 110% tra mito e realtà: il webinar AiCARR Le importanti novità legate al Superbonus, l’agevolazione fiscale che eleva al 110% l’aliquota di detrazione delle spese sostenute dal 1° luglio 2020 al 31 dicembre 2021 per specifici interventi di efficientamento energetico, di antisismica e di installazione di impianti fotovoltaici o delle infrastrutture per la ricarica di veicoli elettrici negli edifici, vengono in genere illustrate dai media dal punto di vista dei fruitori finali di tali agevolazioni. Ma le novità legislative che fanno da cornice al Superbonus 110% comportano una serie di rilevanti regole e responsabilità per professionisti tecnici ed economico finanziari, imprese, banche e condomini. Al fine di presentare i diversi punti di vista dei diversi attori della filiera del Superbonus, AiCARR organizza il 12 novembre il webinar “Superbonus 110% tra mito e realtà: regole, ruoli e responsabilità”: mezza giornata di dibattito con esperti dei vari settori coinvolti. Dopo i saluti introduttivi di Filippo Busato, Pre-

sidente di AiCARR, e Giovanni Lozza, Direttore del Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano, il programma prevede gli interventi di: Domenico Prisinzano, ENEA-DUEE-SPS-SAP, Palermo; Silvia Cremasco, Alperia Bartucci spa, Soave (VR), ESCo; Massimiliano Martino, Studio Diesselle srl, Torino; Rossella Costantino, ABI Roma; Edoardo Riccio, Coordinatore Giuridico Centro Studi Nazionale ANACI; modera il webinar Fabio Minchio, libero professionista e Tesoriere AiCARR. Nel corso della diretta online verranno premiati gli autori delle tesi vincitrici del Premio Tesi di Laurea 2020. Sono previsti 3 Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali.

A domanda di AiCARR, chiarimento di GSE su Conto Termico e aiuti di Stato Se un’impresa richiede l’incentivo Conto Termico deve sottostare alla normativa vigente in materia di aiuti di Stato (regime “de minimis”)? Questo il quesito recentemente posto dall’Osservatorio Normativo di AiCARR al GSE, che ha risposto sul suo portale. Secondo il chiarimento, gli incentivi concessi alle imprese e ai privati non sono cumulabili con altri incentivi erogati dall’Amministrazio-

ne centrale, esclusi i fondi di garanzia, i fondi di rotazione e i contributi in conto interesse. Fatta eccezione per le ESCo che operano per conto delle Pubbliche Amministrazioni e per conto dei soggetti privati, l’ammontare complessivo dell’incentivo concesso alle imprese richiedenti il Conto Termico deve dunque rispettare la normativa comunitaria vigente in materia di aiuti di Stato, compreso il regime “de minimis”.

I risultati del Premio Tesi di Laurea 2020 Sono state annunciate le tesi vincitrici del Premio Tesi di Laurea 2020. Questi i titoli delle tesi e i nomi degli autori: • “Uno stato dell’arte scientometrico e convenzionale delle ricerche sugli impianti rinnovabili ibridi fotovoltaici-eolici e ottimizzazione di impianti stand-alone e grid connected adibiti a un distretto di uffici e a stazioni di ricarica di veicoli elettrici in differenti climi mondiali” Pierangelo De Luca, Università degli Studi della Calabria – Dipartimento di Ingegneria per l’ambiente ed il territorio

• “Simulation Based Optimization of a Heating System in a High-Performance Building” Nicola Franzoi, Università degli Studi di Bolzano – Dipartimento di Scienze e Tecnologie

Cogenerazione: aspetti tecnici, legislativi e fiscali nel corso di febbraio È consigliato a progettisti d’impianti, energy manager e professionisti che si occupano di studi energetici ed economici sugli impianti il corso sulla cogenerazione, organizzato a febbraio in diretta streaming nel Percorso Specializzazione. Il tema della cogenerazione, nei suoi aspetti tecnici, legislativi e fiscali, è infatti di particolare interesse per chi opera nel settore, anche perché strettamente collegato agli aspetti del risparmio energetico, dell’abbattimento delle emissioni di gas inquinanti e della fruizione di incentivi economici. Il corso introduce il tema dei sistemi cogenerativi, soffermandosi in particolare sui bilanci termici e sui principali motori primi per la cogenerazione, e presenta quindi la metodologia per effettuare l’analisi energetica ed economica di un sistema di cogenerazione attraverso l’utilizzo di un software di calcolo, fornito ai partecipanti, in grado di effettuare valutazioni sofisticate. A fine corso i partecipanti avranno acquisito le conoscenze necessarie per il corretto dimensionamento di un sistema di cogenerazione. Verranno richiesti Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali Il calendario 11 e 12 febbraio

Gli otto corsi sulla progettazione di impianti

Il calendario del Percorso Fondamenti vede in programma fra marzo e aprile gli otto corsi dedicati alla progettazione di impianti. Proposti in diretta streaming, questi moduli sono assolutamente consigliati a chi sceglie la professione di progettista nel settore HVAC, ma sono interessanti anche per figure professionali non specializzate nell’impiantistica per la climatizzazione che hanno necessità di conoscere le caratteristiche principali degli impianti. I corsi offrono particolare attenzione agli aspetti pratici degli argomenti trattati e, come tutti i moduli della Scuola di Climatizzazione, sono frequentabili anche separatamente in base alle personali esigenze di formazione. Verranno richiesti Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali. Il calendario 22 e 23 marzo – Gli impianti di climatizzazione: tipologie e criteri di scelta progettuale 25 e 29 marzo – Progettazione di impianti di climatizzazione a tutt’aria: fondamenti 30 e 31 marzo – Progettazione di impianti di climatizzazione a tutt’aria: dimensionamento 8 e 9 aprile – Progettazione di impianti di riscaldamento ad acqua: fondamenti 12 e 13 aprile – Progettazione di impianti di climatizzazione misti aria/acqua: fondamenti 15 e 19 aprile – Progettazione di impianti di climatizzazione misti aria/acqua: dimensionamento 26 e 27 aprile – Unità di trattamento aria 29 e 30 aprile – Diffusione dell’aria in ambiente interno

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Trattano temi essenziali per le valutazioni da cui dipendono le prestazioni energetiche dell’edificio i tre moduli del Percorso Fondamenti focalizzati su Caratteristiche termofisiche dell’involucro edilizio e Calcolo dei carichi termici estivi e invernali, in diretta web dal 22 febbraio. Il primo modulo presenta i componenti e i materiali che costituiscono l’involucro edilizio, ponendo l’accento sulle loro proprietà termoigrometriche; viene inoltre presentato il calcolo dei parametri prestazionali termici, sia per l’involucro che per suoi componenti, e vengono definite e applicate le verifiche di legge previste. Il secondo corso affronta il calcolo dei carichi termici in regime estivo, secondo modelli dettagliati e semplificati finalizzati al dimensionamento dell’impianto di raffrescamento; vengono anche analizzate, con applicazioni, le maggiori criticità sul carico estivo determinate dalle prestazioni termiche dei componenti dell’involucro edilizio e dai carichi interni. Il terzo modulo illustra l’applicazione della norma UNI 12831 al calcolo del carico termico di progetto invernale per il riscaldamento indoor, effettuando applicazioni che consentono di approfondire le tematiche relative alle trasmittanze termiche, ai ponti termici, ai limiti di legge. Inoltre, si analizzano gli effetti sul dimensionamento dell’impianto. Sono previsti Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali. Il calendario 22 e 23 febbraio – Caratteristiche termofisiche dell’involucro edilizio 25 e 26 febbraio – Calcolo dei carichi termici estivi 9 e 11 marzo – Calcolo dei carichi termici invernali Foto: involucro edilizio

Dal neolaureato al professionista: da AiCARR Formazione proposte di aggiornamento per il long life learning

Tutte le informazioni relative ai corsi sono pubblicate sul sito www.aicarrformazione.org

Rocco De Luca, Università degli Studi della Calabria – Dipartimento di Ingegneria per l’ambiente ed il territorio I vincitori, iscritti all’Associazione in qualità di Socio Studente, riceveranno 2500 euro ciascuno e verranno ufficialmente premiati nel corso del webinar in programma il prossimo 12 novembre. A loro vanno i complimenti da parte di tutta l’Associazione.

Percentuali FER in Zona A: correzione in atto in Regione Lombardia su segnalazione di AiCARR AiCARR ha recentemente inviato a Regione Lombardia una richiesta di chiarimento in merito alla legislazione prevalente per quanto concerne gli obblighi di FER in Zona A in relazione a quanto previsto dal D.Lgs. 28/2011, e smi, e dalla recente D.d.u.o. del 18 dicembre 2019, n. 18456. L’art. 11 del D.Lgs. 28 prevede che nelle zone A, stabilite dal decreto del Ministero dei lavori pubblici 2 aprile 1968, n. 1444, le soglie percentuali di cui all’Allegato 3 siano ridotte del 50%. Le leggi regionali possono stabilire incrementi dei valori di tali soglie, facendo riferimento alle uniche percentuali presenti del comma 1 dell’allegato 3 e lasciando invece invariata la potenza elettrica minima di obbligo del Fotovoltaico. La D.d.u.o. del 18 dicembre 2019 n. 18456, al punto 6.16 lettera vii, impone invece che, nelle medesime zone A, i requisiti previsti al punto 6.14 lettera c) siano ridotti del 50%, comprendendo anche l’installazione di impianti fotovoltaici come specificato nell’elenco seguente: • la copertura, tramite il ricorso a energia prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili, del 50% del fabbisogno di energia primaria per l’acqua calda sanitaria; • la copertura, tramite il ricorso a energia prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili, del 50% della somma dei fabbisogni di energia primaria per l’acqua calda sanitaria, la climatizzazione invernale e la climatizzazione estiva; • l’installazione, sopra o all’interno o nelle relative pertinenze dell’edificio, di impianti alimentati

da fonti rinnovabili di potenza elettrica, misurata in kW, calcolata secondo P = 0,02 x S, dove S è la superficie in pianta dell’edificio al livello del terreno, misurata in m. Come previsto dall’art. 11 del D.Lgs. 28/2011, le Regioni possono essere più restrittive andando a incrementare i valori dell’Allegato 3. A seguito della segnalazione da parte di AiCARR di tale incongruenza, Regione Lombardia ha risposto comunicando che c’è un refuso nella D.d.u.o., che sarà corretto nella prima revisione utile; nel frattempo, in linea di principio vale la legislazione più restrittiva, quindi quanto previsto dal D.Lgs. 28 che prevede la sola riduzione delle percentuali di integrazioni da FER del comma 1 lasciando invariata la quota di fotovoltaico. AiCARR è attiva sui temi della normativa e della legislazione nazionale e regionale attraverso il suo Osservatorio Normativo, un gruppo di lavoro ristretto che rappresenta l’interfaccia tra i Soci e il mondo tecnico-normativo.

Pubblicata la Guida VIII, sui sistemi VRF Subito dopo l’uscita della Guida VII dedicata alla filtrazione d’aria, AiCARR presenta la Guida VIII, dal titolo “I sistemi VRF dal progetto alla manutenzione”. Questo nuovo volume nasce con l’obiettivo di colmare la carenza della letteratura tecnico-scientifica del settore HVAC sui sistemi VRF e diventare il punto di riferimento per la loro analisi e progettazione. In quest’ottica, partendo da un’introduzione generale della tematica, la Guida affronta nei diversi capitoli i temi della progettazione dei sistemi VRF, della loro regolazione e installazione fino al loro collaudo. La Guida, disponibile per acquisto nella sezione Editoria del sito AiCARR, si rivolge sia ai professionisti della climatizzazione, che hanno già una conoscenza dei sistemi VRF, sia a chi si ap-

proccia per la priVIII ma volta a questa tipologia impianI SISTEMI VRF tistica, pur avenDAL PROGETTO do conoscenze di ALLA MANUTENZIONE base dei concetti legati al mondo della climatizzazione ambientale. Come anticipato nell’intervista al Presidente della Commissione Cultura, il 10 dicembre sarà possibile approfondire i temi trattati nel volume nel corso di un webinar con gli autori della Guida. VIII

Questa Guida AiCARR ambisce a colmare la carenza della letteratura tecnico-scientifica del poliedrico mondo HVAC sui sistemi VRF e a diventare il punto di riferimento per la loro analisi e progettazione. A tal fine, partendo da una introduzione generale della tematica, la Guida affronta nei diversi capitoli i temi della progettazione dei sistemi VRF, della loro regolazione e installazione fino al loro collaudo. La Guida si rivolge sia ai professionisti della climatizzazione, che hanno già una conoscenza dei sistemi VRF, sia a chi si approccia per la prima volta a questa tipologia impiantistica. Redatta con l’obiettivo di analizzare tali sistemi partendo dalle informazioni di base, presuppone tuttavia che il lettore abbia già una conoscenza dei concetti base del mondo della climatizzazione ambientale, quali quelli relativi all’aria umida, al comfort termico e al calcolo dei carichi termici. La Commissione Comitati Tecnici è un organo consultivo permanente di AiCARR che ha come scopo l’aggiornamento, l’approfondimento e la divulgazione delle tematiche nei settori di interesse dell’Associazione. Svolge il proprio compito gestendo e controllando l’attività dei Comitati Tecnici, fra i quali il Comitato Tecnico Sistemi Impiantistici ed Applicazioni (CTSI) che ha il compito di tracciare le tematiche relative allo stato dell’arte e ai nuovi sviluppi dei sistemi impiantistici per applicazioni civili e commerciali. Il CTSI ha redatto questa Guida, istituendo un apposito Gruppo di Lavoro diretto e coordinato da Luca Molinaroli. AiCARR, Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria, Riscaldamento e Refrigerazione, è un’associazione culturale no profit. Dal 1960 crea e promuove cultura e tecnica per il benessere sostenibile, occupandosi di uso consapevole dell’energia e delle risorse naturali e di innovazione delle infrastrutture energetiche, sia nel settore impiantistico che in quello edilizio. AiCARR conta oltre 2.100 Soci fra progettisti, costruttori di macchine, installatori, manutentori, accademici, ricercatori, studenti, funzionari di Enti e Agenzie governative e di istituzioni nazionali e internazionali. La Collana AiCARR propone testi tecnici elaborati da Soci e selezionati dalla Commissione Editoria AiCARR, traduzioni di Linee Guida pubblicate da associazioni internazionali quali REHVA e ASHRAE e le Guide AiCARR realizzate dai Comitati Tecnici dell’Associazione. AiCARR - Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria, Riscaldamento e Refrigerazione – www.aicarr.org

cio er m . m ). 6) n. i co 41 ino or 3/19. d) t. 4, nc , fu llo ITO L. 63 lett 7, ar l ta U 2, 2, 62 de AT c. t. GR , ar n. isto E 17 3, 8, vv N t. 63 97 ro PIO i: ar , n. /1 TO 10 ET e sp CAM etat 72 . 6/ G lum - vi 19 .R O NE 1 vo GIO ione /10/ (D.P PR IO 22sto SAG osiz . 26 to Z Que pia disp .P.R men AL D EN 21 (D na F UT 12 e co di . ag ar i atti I.V.A m R 3 ider tr da acco I V AN ns al te M M -88 co ta e en lla di 8 TE A di Es bo è da en IS ALL 97 (v da IS te BN en Es IS

L’offerta di AiCARR Formazione si amplia anno dopo anno per cogliere le più attuali tendenze del mercato di settore, coinvolgere categorie sempre più ampie di professionisti del settore HVAC, e non solo, e per rispondere alla crescente richiesta di long life learning di persone e aziende che credono nel valore dell’apprendimento continuato. La proposta di AiCARR Formazione parte dai Fondamenti, dedicati ai più giovani, per passare a corsi di Approfondimento e Specializzazione per professionisti con maggiore esperienza che intendono entrare in maniera più dettagliata nel merito di tematiche specifiche. I Percorsi Specialistici supportano i partecipanti nell’acquisizione di nuove competenze che ampliano decisamente le possibilità professionali sul mercato nazionale e internazionale: il corso per addetti all’igiene e manutenzione impianti con esame di certificazione finale per categorie B e A, il corso sul Commissioning con esame di certificazione per Commissioning Authority, il corso sulla gestione del rischio Legionella, rivolto anche a medici, chimici e biologi e ora completo di esame per Esperto in Gestione del Rischio Legionellosi, ne sono solo alcuni esempi. La più recente proposta nell’ambito dei Percorsi Specialistici, il corso dedicato al Project Management, ha visto la partecipazione di professionisti già affermati, determinati a incrementare la qualità del proprio lavoro attraverso un diverso e più moderno approccio a progetti e commesse. L’ampio panorama di corsi è infine “tagliato su misura” per aziende, enti e studi professionali nell’ambito dei corsi “in house”, con lo sviluppo di percorsi formativi altamente personalizzati, in linea con specificheesigenzediaggiornamentoprofessionalenelsettoreHVAC.

• “Proposta e validazione di una Artificial Neural network per la previsione della potenza elettrica oraria e annuale prodotta da un modulo fotovoltaico” Maria Cristina Muto, Università degli Studi della Calabria – Dipartimento di Ingegneria per l’ambiente ed il territorio • “Integrazione della tecnologia Home To Vehicle (H2V) e Vehicle To Home (V2H) in un sistema stand-alone alimentato da fonti rinnovabili con accumulo elettrico”

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Ancora nel 2019, sono tanti gli edifici pubblici e privati non adeguati a persone con disabilitĂ motoria, ma soprattutto visiva, spesso dimenticata dai progettisti

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di Gianni Massa

20 luglio 1969. Sono trascorsi cinquantâ&#x20AC;&#x2122;anni dal giorno in cui Neil Armstrong aprĂŹ il portellone dellâ&#x20AC;&#x2122;Apollo 11 e scese i gradini della scaletta piĂš famosa della storia. Quel viaggio Ă¨ rimasto impresso nella memoria insieme alle altre missioni Apollo, i lanci dei satelliti russi Sputnik, il cane-astronauta Laika e la Guerra Fredda. Erano gli anni della sfida alla conquista dello spazio tra Stati Uniti e Unione Sovietica. Gli anni degli ideali, della comunitĂ , dellâ&#x20AC;&#x2122;uguaglianza. Della speranza per una societĂ piĂš giusta. Gli anni delle utopie. Erano anche anni di ricerca e di grandi sfide. Il 12 aprile 1961, Jurij Gagarin fu il primo uomo a volare in orbita. VentitrĂŠ giorni dopo, lâ&#x20AC;&#x2122;astronauta Alan Shepard affrontĂ˛ un volo suborbitale; e ancora, il 20 maggio John Kennedy annunciĂ˛ al congresso di voler portare lâ&#x20AC;&#x2122;uomo sulla luna con il programma Apollo â&#x20AC;&#x153;non perchĂŠ Ă¨ facile, ma perchĂŠ Ă¨ difficileâ&#x20AC;?. Nel 1968, precisamente la notte della Vigilia di Natale, William Anders, uno dei membri della missione Apollo 8, scatta, forse inconsapevolmente, una semplice fotografia passata alla storia con il nome di â&#x20AC;&#x153;Earthriseâ&#x20AC;?, lâ&#x20AC;&#x2122;Alba della Terra. Il nostro pianeta, visto dallâ&#x20AC;&#x2122;oblĂ˛ dellâ&#x20AC;&#x2122;Apollo 8 in orbita attorno alla luna, Ă¨ un puntino blu nellâ&#x20AC;&#x2122;oscuritĂ .

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POSTE ITALIANE SPA – POSTA TARGET MAGAZINE - GIPA/LO/CONV/003/2013.

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ISSN:2038-2723

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO10 - OTTOBRE 2019

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ISSN:2038-2723

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO10 - DICEMBRE 2019

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FOCUS TECNOLOGICO

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ISSN:2038-2723

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Organo Ufficiale AiCARR

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Organo Ufficiale AiCARR

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Fascicolo

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ANALISI SPERIMENTALE DELLA SOSTITUZIONE DEL R134A CON R1234YF, R1234ZEE, R450A E R513A IN UNA POMPA DI CALORE ACQUAACQUA DI PICCOLA TAGLIA EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE SUBSTITUTION OF R134A WITH R1234YF, R1234ZE(E), R450A AND R513A IN A SMALL CAPACITY WATER-TO-WATER HEAT PUMP VERSO LA TRASFORMAZIONE DEL PATRIMONIO EDILIZIO ITALIANO IN NZEBS NEARLY ZERO ENERGY BUILDING: IL PROGETTO PRIN 2015 TOWARDS THE ITALIAN BUILDING HERITAGE TRANSFORMATION INTO NZEBS (NEARLY ZERO ENERGY BUILDING): THE PRIN 2015 PROJECT MONITORAGGIO E SIMULAZIONE DINAMICA DI UN EDIFICIO PILOTA DOTATO DI TETTO VERDE MONITORING AND DYNAMIC SIMULATION OF A PILOT BUILDING EQUIPPED WITH A GREEN ROOF CONFRONTO SPERIMENTALE TRA TECNICHE DI MISURA DELLA VENTILAZIONE NATURALE DEGLI EDIFICI AN EXPERIMENTAL COMPARISON BETWEEN DIFFERENT METHODS TO MEASURE BUILDING NATURAL VENTILATION

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