Modello variazione del carico: dinamica giornaliera

Noto il fabbisogno termico annuale, si può procedere nel costruire le curve di carico giorna- liere necessarie per indagare la gestione operativa della centrale.

La potenza termica di ogni edificio è suddivisa in quella necessaria per il riscaldamento e in quella per la produzione di acqua calda sanitaria, come da normativa [28], [29].

𝑄𝑅𝐼𝑆𝐶𝐴𝐿𝐷𝐴𝑀𝐸𝑁𝑇𝑂 = 𝐻 ∙ (𝑇𝑖𝑛𝑡.− 𝑇𝑒𝑠𝑡.𝑘) [𝑊] 𝑄𝐴𝐶𝑆 = 𝜌𝑎𝑐𝑞.∙ 𝑐𝑎𝑐𝑞.∙ 𝑉𝑎𝑐𝑞.∙ (𝑇𝐴𝐶𝑆− 𝑇𝑎𝑐𝑞𝑢𝑒𝑑𝑜𝑡𝑡𝑜) [𝑊ℎ] Dove

𝐻 è il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione dell’involucro, espresso in [𝑊 𝐾⁄ ];

𝑇_{𝑖𝑛𝑡.} è la temperatura di set-point dell’ambiente interno, espressa in [℃];

𝑇_{𝑒𝑠𝑡.𝑘} è la temperatura media esterna del k-esimo intervallo di tempo scelto, espressa in [℃]; 𝜌_{𝑎𝑐𝑞.} è la densità dell’acqua, pari a 1 [𝑘𝑔 𝑙⁄ ];

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𝑉_{𝑎𝑐𝑞.} è il volume di acqua giornaliero per l’i-esima attività o servizio richiesto, espresso in [𝑙 𝑔𝑖𝑜𝑟𝑛𝑜⁄ ];

𝑇_𝐴𝐶𝑆 è la temperatura di erogazione dell’acqua, pari a 40 [℃];

𝑇_{𝑎𝑐𝑞𝑢𝑒𝑑𝑜𝑡𝑡𝑜} è la temperatura dell’acqua fredda in ingresso dall’acquedotto, pari alla media an- nuale dell’aria esterna della località, espressa in [℃].

Ogni tipologia di utenza è caratterizzata da orari di utilizzo differenti, è quindi fondamentale tenerne conto nell’analisi a seconda delle destinazioni d’uso dei vari edifici.

Per il settore residenziale ed affini il riscaldamento non ha nessuna limitazione di tempo, ma si è ipotizzata una temperatura interna di set-point minore nelle ore notturne.

Per il settore pubblico si è considerata un’accensione dell’impianto di riscaldamento con un anticipo di circa 2 ore rispetto all’effettiva apertura, tranne per l’ospedale che è continuativa- mente alimentato tutto il giorno, come anche la piscina comunale per la parte di ACS.

Tabella 5.30 Tabella degli orari di utilizzo del riscaldamento e di ACS suddivisi secondo le destinazioni d’uso per un giorno feriale.

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Tabella 5.31 Tabella degli orari di utilizzo del riscaldamento e di ACS suddivisi secondo le destinazioni d’uso per un giorno festivo.

Per giorni feriali si intendono quelli lavorativi che vanno dal lunedì al venerdì, mentre i festivi sono i sabati e le domeniche. Si è scelto di includere il sabato come giorno festivo poiché tro- vandosi in un piccolo paese, le scuole, gli uffici e le attività industriali non sono generalmente attive nei pre-festivi.

Per avere una valutazione variegata e completa del sistema si sono considerate alcune setti- mane di vari mesi dell’anno e di stagioni diverse e si sono calcolati i valori di potenza con una risoluzione di 15 minuti, ossia la stessa con cui la stazione meteorologica ha acquisito i dati della temperatura esterna.

Le settimane scelte sono:

• Da domenica 17 a domenica 24 gennaio; • Da domenica 20 a domenica 27 marzo; • Da domenica 10 a domenica 17 aprile; • Da domenica 5 a domenica 12 giugno; • Da domenica 17 a domenica 24 luglio; • Da domenica 2 a domenica 9 ottobre; • Da domenica 6 a domenica 13 novembre. Si ipotizza una perdita nella rete del 15%.

Per omogeneizzare le unità di misura esprimendole tutte in potenza si convertono i 𝑊 in 𝑘𝑊, dividendo per mille, e i 𝑊ℎ in 𝑘𝑊, dividendo per l’intervallo di tempo scelto che è il quarto d’ora e per mille. Infine si è riportato tutto a potenza normalizzata, ottenuta calcolando i valori istantanei per la potenza installata nell’impianto.

I calcoli sono stati effettuati per ogni giorno delle settimane scelte e se ne sono ricavati dei grafici da cui si può notare che il carico predominante è quello del settore residenziale e in

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tutte le stagioni si possono riconoscere i picchi che lo contraddistinguono: le prime ore del mattino, quando gli utenti si svegliano e iniziano le attività, le ore centrali, quelle del pranzo, e le ore della sera, in cui le persone rientrano a casa per la cena. La curva del settore pubblico è invece più costante durante l’arco della giornata.

Inoltre si distingue l’assenza del riscaldamento nei mesi estivi, con picchi molto più bassi e curve più regolari e delineate dal solo consumo di ACS, che dipende dalla differenza costante di temperatura fra quella di erogazione dell’acqua e quella di ingresso dall’acquedotto e non da quella variabile dell’aria esterna.

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Figura 5.17 Grafico delle curve di carico normalizzate di giorni feriali (lunedì).

Figura 5.18 Grafico delle curve di carico normalizzate di giorni festivi (domenica).

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 POTE N ZA N ORMA LIZZA TA

Consumi feriali

Gennaio Marzo Aprile Giugno Luglio Ottobre Novembre

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 POTE N ZA N ORMA LIZZA TA

Consumi festivi

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Come si poteva prevedere i consumi hanno curve di andamento giornaliero simili e variano solo nella quantità di potenza: gennaio che è un mese più freddo degli altri ha un valore mag- giore. Ma si può osservare un fatto curioso, ossia che i mesi estivi, giugno e luglio, hanno una curva paragonabile o addirittura maggiore di mesi intermedi, come aprile ed ottobre. Questo dà l’idea di come i carichi non siano prettamente correlati solo con la temperatura dell’aria esterna, ma anche dalla produzione di ACS soprattutto nel caso siano presenti utenze energi- vore in tal senso come le piscine e gli ospedali. È un fatto di cui si deve tener conto in fase di progettazione e da cui si può trarre beneficio sfruttando l’impianto per un maggior numero di ore e diminuendo la quota di calore inutilizzato, in particolare con l’installazione di sistemi cogenerativi che sono più efficienti e convenienti se funzionano al massimo della loro poten- zialità.

Modalità operativa dell’impianto versione attuale

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