Di seguito un approfondimento sulla soluzione adottata e sui dati

Di seguito un approfondimento sulla soluzione adottata e sui dati ricavati da tre anni di monitoraggio sul
campo.
L’edificio
L’edificio oggetto del monitoraggio di tre anni è
un’abitazione monofamiliare di nuova costruzione,
riservata ad esclusivo uso residenziale, dotata di 13
locali, strutturata su tre livelli, di cui uno interrato per un
totale di 267m2.
L’abitazione è ubicata nel nord-est d’Italia, una zona dal
clima continentale (2.400 gradi giorno / Zona climatica
E, secondo la normativa italiana) con inverni freddi ed
umidi ed estati calde ed afose.
La Sfida
Gli obiettivi posti dal committente per la sua nuova abitazione erano comfort a ciclo annuale, ridotti consumi energetici e
costi di gestione, totale assenza delle emissioni locali, dovute alla combustione di gas, e utilizzo di fonti rinnovabili di
energia. Il tutto naturalmente con minimi ingombri.
Il team
- Progettazione impianti Ing. Tiberio Smaniotto
- Realizzazione impianti Termoidraulica Marin
- Fornitura sistema climatizzazione Agenzia Pizzolato
I sistemi proposti in fase di progettazione
Per limitare gli sprechi energetici, l’edificio è stato progettato e costruito con un elevato livello di isolamento termico.
Per la climatizzazione estiva ed invernale, il rinnovo e la purificazione dell’aria e la produzione dell’acqua calda sanitaria
il progettista aveva due alternative:
Un sistema tradizionale basato su
- Riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria con caldaia a condensazione con efficienza del 98%
- Raffrescamento estivo attraverso due trial split con efficienza media stagionale (SEER) pari a 2.7
- Rinnovo e purificazione aria con recuperatoe a flussi incrociati
- Pannelli radianti
Un sistema innovativo in pompa di calore a ciclo annuale ELFOSystem di Clivet basato su:
- Riscaldamento, raffreddamento e produzione di acqua calda sanitaria con pompa di calore aria-acqua Clivet GAIA Aria
61, con tecnologia Inverter del compressore, accumulo integrato da 200 litri e collegamenti al solare termico integrati
- 4m2 di pannelli solari
- Rinnovo e purificazione aria con una unità di rinnovo aria in pompa di calore con recupero termodinamico attivo e filtri
elettronici Clivet ELFOFresh2 300
- Distribuzione del caldo e del freddo differenziata zona per zona: piano seminterrato con i ventilconvettori Clivet
ELFORoom OUT 11; piano terra e primo piano con pannelli radianti a soffitto; bagni con termoarredi
- Controllo dell’impianto con il sistema di controllo centralizzato Clivet ELFOControl
La soluzione
La soluzione adottata è stata il sistema idronico ELFOSystem di Clivet.
Il riscaldamento, il raffreddamento e la produzione di acqua calda sanitaria
sono garantiti dalla pompa di calore aria-acqua GAIA, la macchina-impianto,
che integra in sé i principali elementi di una centrale termica, incluso l’accumulo
sanitario integrato da 200 litri e tutti i collegamenti per il solare termico,
composto da 4m2 di pannelli solari installati sul tetto dell’abitazione, che
contribuiscono alla produzione di acqua calda sanitaria in maniera gratuita.
La qualità dell’aria è affidata all’unità di rinnovo aria ELFOFresh2. Questa unità
con recupero termodinamico attivo, oltre a garantire ricambio, filtrazione e
livello di umidità dell’aria corretti, grazie alla tecnologia della pompa di calore
moltiplica tutto l’anno l’energia contenuta nell’aria espulsa tanto da riuscire a
gestire in modo autonomo anche la corretta temperatura nelle mezze stagioni
senza ricorrere al generatore principale. Nel restante tempo la potenza termica
o frigorifera generata riduce la potenza richiesta al generatore principale, con
notevoli risparmi energetici.
La distribuzione del caldo e del freddo è gestita in due modi diversi per
soddisfare al meglio le diverse esigenze dell’abitazione.
Per il piano terra ed il primo piano, utilizzati quotidianamente, la distribuzione
avviene per mezzo di pannelli radianti a soffitto, il cui perfetto funzionamento
nella fase di raffrescamento è garantita dalla deumidifica effettuata da
ELFOFresh2. Per il piano interrato, utilizzato saltuariamente, sono stati installati
dei ventilconvettori ad elevatissima efficienza ELFORoom, in modo da poter
raggiungere rapidamente la temperatura desiderata quando necessario e
mantenere il comfort dell’intera abitazione.
La gestione del sistema è affidata al controllo centralizzato ELFOControl, il
quale consente di raggiungere il massimo livello di efficienza e di comfort grazie
alla possibilità di definire condizioni di funzionamento ottimizzate per l’impianto
nel suo insieme oltre che per i singoli elementi che lo compongono,
permettendo la programmazione oraria di ogni zona, il controllo completo
dell’impianto, una gestione personalizzata e il miglior uso dell’energia.
I risultati energetici, economici ed ecologici
I tre anni di monitoraggio hanno registrato un risparmio medio annuo di 15.701 kWh di energia primaria (-41%), un
abbattimento di oltre 3 tonnellate di CO2 (-41%) e un risparmio nei costi annui di gestione di oltre 1000 € (-36%)
rispetto ad un impianto basato su caldaia a condensazione con efficienza del 98%, split con efficienza media stagionale
(SEER) di 2.7 e recuperatore a flussi incrociati.
1)
FABBISOGNO ENERGIA PRIMARIA kWh
EMISSIONI ANNUE DI CO2
45.000
9.000
40.000
8.000
35.000
- 41%
30.000
- 41%
7.000
6.000
25.000
5.000
20.000
4.000
15.000
3.000
10.000
2.000
5.000
1.000
0
0
IMPIANTO TRADIZIONALE
ELFOSYSTEM CLIVET
COSTO ENERGETICO DI GESTIONE
- 36%
2.500
ELFOSYSTEM CLIVET
NOTE
3.500
3.000
IMPIANTO TRADIZIONALE
2.000
1.500
1.000
500
Costo energia elettrica:
0.2 €/kWh – tariffa BTA per usi diversi con contatore
dedicato per la pompa di calore e il sistema di rinnovo aria
in pompa di calore con recupero termodinamico attivo
0,27 €/kWh – tariffa D2 per usi elettrici obbligati per il
sistema split e il sistema di rinnovo aria con recuperatore a
flussi incrociati
Costo metano: 0.8 €/m3
Fattore di conversione energia primaria-energia
elettrica: 2.17
0
IMPIANTO TRADIZIONALE
ELFOSYSTEM CLIVET
Tali dati sono anche effetto del contributo al fabbisogno energetico per la climatizzazione estiva ed invernale
dell’unità di rinnovo e purificazione aria di ELFOFresh2 con efficienze irraggiungibili da qualsiasi pompa di calore
presente sul mercato, perché utilizza come fonte energetica l’aria espulsa oltre a funzionare come sistema di
ventilazione meccanica controllata.
2) Gaia Aria ed ELFOFresh2: la ripartizione mensile dei fabbisogni per la climatizzazione
La figura mostra la ripartizione del fabbisogno mensile di energia termica/frigorifera utile tra il recuperatore attivo ed il
sistema principale di generazione. Si vede come la pompa di calore sull’aria espulsa consenta la copertura del carico di
base nei mesi caratterizzati da condizioni climatiche più sfavorevoli e diventi l’unico generatore nei periodi più miti. In
riscaldamento la copertura su base stagionale è del 40 %, che arriva al 78 % in raffrescamento a causa dei fabbisogni
più ridotti. Poiché il recuperatore attivo opera con una elevata efficienza di generazione, grazie alla sorgente alternativa
molto favorevole, un’alta copertura del fabbisogno comporta una riduzione del consumo rispetto ad una soluzione
convenzionale.
I risultati di utilizzo di fonti rinnovabili: riscaldamento 73%, acqua calda sanitaria 74%
L’analisi puntuale dell’impianto monitorato, oltre ai risparmi descritti, conferma un importante elemento, ovvero che
ELFOSystem di Clivet garantisce l’impiego di oltre il 73% di energia rinnovabile per il riscaldamento e la produzione di
acqua calda sanitaria di cui di ben 18.621 kWh di energia rinnovabile per il riscaldamento invernale e 5.986 kWh
per la produzione di acqua calda sanitaria.
Per quanto riguarda la produzione di acqua calda sanitaria, va notato inoltre come l’apporto di energia rinnovabile da
parte dei pannelli solari termici sia di soli 1.960 kWh (il 24%) contro i 4.027 kWh forniti dalla pompa di calore, che sfrutta
l’energia solare indiretta contenuta nell’aria, riconosciuta dall’Unione Europea fonte rinnovabile di energia con la Direttiva
RES 2009/28/CE del 23 aprile 2009.
3) Gaia Aria e solare termico: la ripartizione mensile dei fabbisogni per l’acqua calda sanitaria
Nella seguente figura si riporta, su base mensile, la copertura del fabbisogno per la sola acqua calda sanitaria ad opera
sia dell’impianto solare termico che della pompa di calore.
Temperatura aria esterna media mensile
23.6
800
563
694
25
23.0
21.3
557
19.6
599
700
630
560
624
600
20
17.0
592
436
356
15
13.9
500
12.9
252
229
400
8.5
10
8.5
300
5
4.2
4.1
249
2.4
100
228
249
278
189
158
AGO
LUG
GIU
0
MAG
61
APR
34
MAR
29
FEB
NOV
0
GEN
98
DIC
119
267
SET
200
Temperatura Aria Esterna [°C]
GAIA Aria
900
OTT
Fabbisogno di energia termica per ACS [kWh]
Solare Termico (4 mq)
Rinnovabili:
74 %
Fossili:
26 %
4027 kWh
(50 %)
2064 kWh
(26 %)
Fossili
8051kWh
(100 %)
1960 kWh
(24 %)
Rinnovabili
4) L’uso delle fonti rinnovabili per la produzione di acqua calda sanitaria
Il 74 % del fabbisogno di energia termica per acqua calda sanitaria è coperto da fonti rinnovabili. Di queste, 2/3
provengono dall’utilizzo della pompa di calore.
Non da ultimo, il fatto di avere una pompa di calore che integra in se tutti gli elementi per riscaldamento, raffreddamento,
produzione di acqua calda sanitaria, ha permesso di ridurre gli ingombri del 60% rispetto ad una centrale termica
tradizionale, tanto che tutti gli elementi principali del sistema sono stati posizionati all’interno della centrale termica nel
piano interrato, rispettando in questo modo le esigenze di gestione dello spazio richieste dal committente.
Risultati questi, che confermano con dati reali il grande valore di un sistema che nel 2010 ha ricevuto 4 importanti
riconoscimenti da Legambiente, dal Politecnico di Milano, da Kilmahouse Trend e da Aquatherm Nitra per innovazione,
risparmio energetico e miglior soluzione per le case ecosostenibili.