In questo paragrafo confronteremo i risultati ottenuti tramite TRNSYS con quelli dell’audit energetico (vedi capitoli precedenti). La prima verifica riguarderà le potenze termiche installate e i carichi di picco, la seconda verterà sui consumi termici annuali e mensili per riscaldamento e raffrescamento.
4.4.1 POTENZE TERMICHE
Nella figura e tabella seguenti sono riportati i valori delle potenze termiche installate nell’AOB e le potenze di picco ottenute con la simulazione dinamica.
Figura 4.53 – Tabella 4.31 - Confronto tra potenze termiche installate e risultati simulazioni.
La potenza delle caldaie, che devono sodisfare anche il carico per l’acqua calda sanitaria, è quasi il doppio della potenza di picco calcolata, garantendo un ampio margine di riserva. Considerando il carico di raffrescamento globale, costituito da quello sensibile e latente, la potenza delle macchine frigorifere è superiore a quella di picco soltanto del 10%.
P. Picco Incidenza P. Picco Incidenza
11° Piano 94 2% 95 2% 10° Piano 176 4% 179 4% 9° Piano 198 4% 209 4% 8° Piano 213 5% 221 5% 7° Piano 222 5% 233 5% 6° Piano 247 6% 258 6% 5° Piano 422 9% 441 9% 4° Piano 196 4% 205 4% 3° Piano 229 5% 233 5% 2° Piano 228 5% 221 5% 1° Piano 372 8% 410 9% Piano Piastra 813 18% 862 19% Piano Seminterrato 933 21% 907 20% Torre-Hall 100 2% 179 4% TOTALE AOB 4'442 100% 4'650 100% kW % kW %
Piani Riscaldamento Raffrescamento
Potenza Installata nell'AOB 8'700 Potenza di Picco (carico sensibile) 3'926 Potenza di Picco (carico totale) 4'442 Potenza Installata nell'AOB 5'188 Potenza di Picco (carico sensibile) 2'931 Potenza di Picco (carico totale) 4'650 RAFFRESCAMENTO [kW] RISCALDAMENTO [kW]
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4.4.2 CONSUMI ANNUALI E MENSILI
Per confrontare i risultati dell’audit con quelli delle simulazioni è necessario elaborare ulteriormente entrambi i dati in modo che il confronto sia fatto sulle stesse basi e ipotesi modellistiche. Le modifiche effettuate sono di seguito illustrate.
Nel modello implementato su TRNSYS, il calcolo del calore latente non considera le operazioni di sotto- raffreddamento e postriscaldamento necessarie agli impianti reali per effettuare la deumidificazione degli ambienti, occorre sottrarre tale quantità ai risultati dell’audit. Si è pertanto proceduto nel seguente modo: è stato valutato l’ammontare dell’energia necessaria per il postriscaldamento, prendendo come riferimento il valore di riscaldamento rilevato nel mese di agosto, 94'289 kWh. Questa quantità è stata utilizzata come base per calcolare la quantità di calore sottrarre ai carichi di riscaldamento e raffrescamento nel periodo da Maggio a Ottobre, pesando opportunamente i valori ottenuti per tener conto delle variazioni mensili di carico frigorifero. Inoltre nell’AOB, l’umidificazione degli ambienti viene effettuata esclusivamente nei reparti critici con sistemi alimentati elettricamente, il cui consumo non è stato possibile quantificare e di conseguenza inserire nei risultati dell’audit. Pertanto, dai valori ottenuti tramite simulazione con TRNSYS è stata sottratta la quota di calore latente necessaria per l’umidificazione degli ambienti. Occorre inoltre considerare che nell’AOB sono presenti diversi recuperatori di calore che agiscono su diversi impianti di aria primaria. Tenendo conto dell’utilizzo che ne viene fatto, si è stimata la prestazione di questi impianti, considerando il recupero di 1/10 del calore sensibile legato alla ventilazione. Tale calore recuperato è sottratto ai fabbisogni termici invernali e al carico termico estivo, escludendo i mesi che vanno da Maggio a Ottobre per il riscaldamento e i mesi da Novembre a Maggio per il raffrescamento.
I risultati della simulazione non tengono conto del funzionamento degli impianti e conseguentemente dei rendimenti di distribuzione, emissione e regolazione. Poiché le misurazioni sono effettuate a valle degli impianti di produzione dell’energia termica, il rendimento di generazione è trascurato. Considerando le tipologie d’impianti utilizzati nella struttura e i dati di letteratura [24] [25] [26], sono stati ipotizzati i seguenti valori di rendimento:
RENDIMENTO DI DISTRIBUZIONE: 90-95%
RENDIMENTO DI EMISSIONE: 90-95%
RENDIMENTO DI REGOLAZIONE: 94-98%
da cui deriva un rendimento globale che varia tra il 76-88%. Nello sviluppo dei calcoli è stato adottato il valore intermedio dell’82%. Tenendo conto di questo parametro, che comporta una maggiorazione dei risultati delle simulazioni, si può ritenere il confronto con i dati dell’audit più realistico.
Tabella 4.32 - Confronto dei consumi termici, mensili e annuali, tra le simulazioni e l’audit.
AUDIT TRNSYS AUDIT TRNSYS
GENNAIO 1'058'870 1'456'302 78'081 15'083 FEBBRAIO 953'676 1'272'398 58'600 14'928 MARZO 809'073 895'820 86'800 27'543 APRILE 501'257 484'260 177'802 90'223 MAGGIO 178'980 116'233 280'657 230'756 GIUGNO 54'789 5'493 780'172 461'040 LUGLIO 21'183 18 1'218'998 878'404 AGOSTO 0 9 1'361'680 1'104'374 SETTEMBRE 43'376 5'283 811'157 494'384 OTTOBRE 156'734 73'457 399'724 370'153 NOVEMBRE 441'674 612'503 230'473 150'693 DICEMBRE 954'006 1'265'800 76'587 34'980 TOTALE 5'173'619 6'187'576 5'560'731 3'872'561 RAFFRESCAMENTO [kWh] RISCALDAMENTO [kWh] MESI
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Nella tabella 4.32 sono stati riportati i valori mensili e annuali del consumo per riscaldamento e raffrescamento ottenuti con le simulazioni e con l’audit. Nella figura 4.54 è rappresentato il confronto dei consumi annuali tra caso simulato e dati reali. Il confronto dei risultati mostra come i valori di consumo annuali ottenuti con le simulazioni dinamiche, rispetto ai risultati dell’audit energetico, siano superiori di circa il 20% per il riscaldamento (+19.6%) e inferiori del 30% per il raffrescamento (-30.36%).
Figura 4.54 - Confronto consumi termici annuali simulazioni-audit.
Nelle figure 4.55 - 56 sono riportati i grafici con il confronto dei valori mensili di riscaldamento e raffrescamento. Così come succede per i valori annuali, anche in quelli mensili i dati di audit sono differenti da quelli simulati, seppur le curve mostrino lo stesso andamento, in particolar modo con la disposizione dei picchi di consumo minimo e massimo.
Figura 4.55 - Confronto tra le simulazioni e l’audit sui consumi mensili per riscaldamento.
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Considerando la complessità del sistema edificio-impianto dell’AOB e la difficoltà nella sua modellazione e rappresentazione numerica, i risultati ottenuti con la simulazione dinamica possono considerarsi soddisfacenti. Il confronto tra dati reali e simulazioni ha mostrato una differenza di circa il 20-30%. Questa discrepanza tra valori rilevati e risultati numerici potrebbe attribuirsi alle seguenti cause:
Le simulazioni sono svolte imponendo per ogni zona termica le condizioni termoigrometriche prescritte dal D.P.R. 14/01/97. Le tipologie d’impianti installati nell’AOB non sono in grado di garantire le stesse condizioni utilizzate in fase di simulazione, ciò induce il personale tecnico della struttura a impostare con la regolazione i parametri termoigrometrici in modo da garantire l’utenza più svantaggiata, fornendo di conseguenza maggior energia in zone in cui non è necessaria e comportando un aggravio dei consumi energetici.
La regolazione puntuale delle condizioni termoigrometriche dei locali esiste soltanto per tutti quegli ambienti considerati critici (sale operatorie, terapia intensiva, etc.). Per tutto il resto della struttura non esiste una regolazione centralizzata, per cui i pazienti, il personale medico, o semplici passanti, sono in grado di intervenire sulle temperature (operando sui termostati dei ventilconvettori) o sui ricambi d’aria (aprendo le finestre ad libitum). I consumi termici sono di conseguenza influenzati da fenomeni di sovra- riscaldamento o sotto-raffrescamento causato dalla percezione soggettiva, da parte degli utenti, delle reali condizioni ambientali. Questo comporta l’ulteriore problema che non è possibile stabilire quali siano le reali condizioni termoigrometriche presenti in gran parte della struttura, rendendo molto critica una simulazione dinamica basata sulle effettive condizioni d’utilizzo dei locali.
Nella struttura è presente un elevato numero di pompe di calore (split) di piccola potenza le cui modalità di funzionamento sono fuori dal controllo del personale tecnico. Ciò comporta seri problemi di controllo sulla regolazione delle condizioni termoigrometriche d’intere zone dell’ospedale. Data l’impossibilità di monitorare la quantità di energia termica erogata da queste pompe di calore, e i loro relativi consumi elettrici, nei risultati dell’audit manca una quota di energia termica che invece dovrebbe essere correttamente contabilizzata se si vogliono fare dei confronti più realistici con i risultati delle simulazioni.
5
ANALISI DEGLI INTERVENTI PROPOSTI PER IL RISPARMIO
ENERGETICO
In questo capitolo saranno presentate e analizzate diverse proposte d’intervento atte sia a migliorare la gestione dell’energia da parte dell’AOB, sia a ottenere dei risparmi sulla bolletta energetica annua. Nel corso della ricerca, per ovvi limiti di tempo e risorse, sia finanziarie che umane, non è stato possibile vagliare tutti gli innumerevoli interventi che è possibile attuare. Pertanto, la nostra attenzione è stata concentrata su quelli interventi giudicati più urgenti o che offrivano le migliori prospettive di remunerazione economica, scartando alcuni interventi già ampiamente analizzati in lavori precedenti [9], come ad esempio il retrofitting dell’impianto d’illuminazione interna ed esterna.
Nella prima parte del capitolo sarà presentato lo studio di fattibilità tecnico economica degli interventi che riguardano il miglioramento delle prestazioni termofisiche dell’involucro della struttura. Nella seconda sezione si esamineranno le problematiche riscontrate e gli interventi proposti per il miglioramento dei sistemi di monitoraggio e la regolazione dell’energia. Infine, nell’ultima parte del capitolo, saranno presentati gli interventi effettuabili sugli impianti di produzione dell’energia, implementando sistemi di generazione combinata (cogenerazione e trigenerazione) e alcune tecnologie a energie rinnovabili (solare termico e fotovoltaico), tutti corredati da analisi di fattibilità tecnico-economica.