scala edificio: calcolo dei KPIs
B.1.5 - ENERGIA DA RISORSE RINNOVABILI SUL CONSUMO TOTALE DI ENERGIA TERMICA
AREA CATEGORIA
B. Energia e consumo di risorse B.1 Energia non rinnovabile nel ciclo vita
RED: Renewable Energy Directive 2009/28
https://ec.europa.eu/energy/en/topics/energy-strategy-and-energy-union/clean-energy-all-europeans
CONTESTO (Tutte le Rinnovabili per tutti gli utilizzi)
EU Settore dei servizi EU Settore Residenziale
Source: Eurostat
Rinnovabile 16%
Source: Eurostat
Rinnovabile 3%
OBIETTIVO
Massimizzare l’utilizzo di energia da fonti rinnovabili.
Sistemi solari combinati
Solare termico per la produzione di acqua calda (ACS + riscaldamento ambienti)
Sistemi solari combinati Plus
Solare termico per la produzione di acqua refrigerata (raffrescamento) + (ACS + riscaldamento ambienti)
Fotovoltaico e pompa di calore con alto rendimento
Biomassa
Ground source
Water source Air source
L’indicatore valuta la quota di energia rinnovabile rispetto al consumo di
energia termica finale nonché il grado di sostituzione dei combustibili fossili con le fonti rinnovabili, il che contribuisce alla de-carbonizzazione nello spazio
Mediterraneo.
Si possono quantificare anche i progressi verso gli obiettivi Europe 2020 & 2030 per le energie rinnovabili.
METODOLOGIA DI VALUTAZIONE- DESCRIZIONE
Descrizione Unità di misura Fase Fonte Dati Quota di energia
rinnovabile sul consumo finale di energia termica per anno
%
Progetto
____________
Esercizio
Stimato
____________
Misurato
METODOLOGIA DI VALUTAZIONE- DESCRIZIONE
Glazed flat plate
Evacuated tube (80-120°C) Unglazed
(25-50oC)
PV driven Water source HP
(Closed loop)
PV driven Ground source HP
(horizontal loop) PV driven
Air source HP (High SSER)
Wood pellets Wood chips
CONFINE E AMBITO
L’ambito della valutazione è l’edificio. Lo scopo dell’indicatore include i seguenti utilizzi di energia, i quali sono anche riferiti ai seguenti servizi tecnici dell’edificio:
o riscaldamento, o raffrescamento, o ventilazione,
o acqua calda per usi domestici,
In un approccio basato sul ciclo vita, l’utilizzo dell’energia fa
riferimento ad un consumo energetico operativo.
METODO DI CALCOLO
Il metodo di calcolo è indicato dalla serie di norme CEN che
supportano l’implementazione della EPBD nell’Unione Europea.
La serie di standard CEN, che attualmente definisce la base di molte delle metodologie di calcolo nazionali, include la EN 15603 [2] che raccoglie i risultati dalla EN ISO 13790 [3]
È possibile utilizzare valori misurati o calcolati, al fine di poter popolare tale indicatore
La fonte del dato deve sempre essere dichiarata esplicitamente
La produzione e l’utilizzo effettivi di energia termica da fonti rinnovabili nel sito (es. Collettori solari termici) possono essere monitorati.
Utilizzo di contatori di calore per misurare il calore fornito (es. da collettori solari in serie)
o Misurare la fornitura e la temperatura del ritorno del flusso d’acqua o Misurare la fornitura e il valore di portata d’acqua
La conoscenza dell’effettivo consumo di energia da almeno 12 mesi consecutivi è necessaria.
È preferibile avere una media sul lungo periodo (ad esempio tre anni) in maniera da evitare gli effetti delle variazioni delle condizioni climatiche ed altre oscillazioni legate all’occupazione dell’edificio.
METODO DI CALCOLO– Contesto (Contatori di calore)
L’effettiva energia termica utilizzata in sito da biomassa può anche essere desunta dalla quantità di legno pellet o cippato distribuiti all’edificio.
La conoscenza dell’effettivo consumo di energia da almeno 12 mesi consecutivi è necessaria.
È preferibile avere una media sul lungo periodo (ad esempio tre anni) in
maniera da evitare gli effetti delle variazioni delle condizioni climatiche ed altre oscillazioni legate all’occupazione dell’edificio.
METODO DI CALCOLO– Contesto (Quantità di Biomassa)
La produzione e l’utilizzo effettivi di energia termica da fonti rinnovabili nel sito o la sua fornitura ad un edificio, possono essere monitorati. Se disponibili, BEMS or BMS possono fornire importanti dati relativi alla scomposizione dell’effettivo
utilizzo di energia termica nei differenti apparecchi presenti nell’edificio.
o Building energy management system (BEMS) è un sistema di controllo e monitoraggio dell’utilizzo dell’energia nei differenti apparecchi per il riscaldamento, il raffrescamento, la ventilazione,
l’illuminazione, ecc. e delle condizioni ambientali interne.
o Building management system (BMS) può includere altre funzioni aggiuntive (es. sicurezza, accesso, ascensore, sicurezza al fuoco).
La conoscenza dell’effettivo consumo di energia da almeno 12 mesi consecutivi è necessaria.
È preferibile avere una media sul lungo periodo (ad esempio tre anni) in
maniera da evitare gli effetti delle variazioni delle condizioni climatiche ed altre oscillazioni legate all’occupazione dell’edificio.
METODO DI CALCOLO– Contesto (BEMS/BMS)
METODO DI CALCOLO– Contesto
Prassi comune
ACS: 1 m2 di superficie piana di collettore solare per persona
Riscaldamento ambiente: 1 m2 di superficie piana di
• Acqua Calda Sanitaria (ACS)
• Riscaldamento ambienti Sistemi solari combinati
• Collettori solari
• Stoccaggio del calore
• Distribuzione del calore
• Dissipazione del calore
• Ausiliari (backup)
METODO DI CALCOLO– Contesto
Prassi comune
Area collettore solare: 3.6 m2/kWc
Energia utilizzata dagli ausiliari: 0.255 kWh /kWh
• Collettori Solari
• Stoccaggio del calore
• Distribuzione del calore
• Unità di raffrescamento
• Stoccaggio del freddo (optionale)
• Sistema di aria condizionata
• Distribuzione del fresco
• Ausiliari (backup)
+ PLUS
• Raffrescamento
• ACS
• Riscaldamento Sistemi solari combinati
METODO DI CALCOLO– Contesto
La produzione ed il consumo di energia termica nel sito da fonti rinnovabili è determinata in funzione di ogni vettore energetico (combustibile) che può sostituire.
Ad esempio,
o Utilizzo di collettori solari termici per produrre acqua calda che è
poi utilizzata per il riscaldamento degli ambienti invece di una
caldaia a combustibile liquido.
METODO DI CALCOLO - FASE DI PROGETTAZIONE
I passaggi di calcolo per gli edifici nuovi sono i seguenti:
a) Calcolare l’energia termica annuale prodotta ed utilizzata nel sito da
fonti rinnovabili (es. Pannelli solari, fotovoltaico e pompe di calore) per
coprire la richiesta per i servizi tecnici durante un anno tipo, secondo le
norme CEN che supportano l’EPBD.
METODO DI CALCOLO - FASE DI PROGETTAZIONE
b) Calcolare l’energia termica annuale fornita ( petrolio, gas naturale, ecc.) all’edificio per coprire la domanda per i suoi servizi tecnici durante un anno tipo secondo le norme CEN che supportano l’EPBD.
Per maggiori informazioni vedi criterio B.1.2 fase di progettazione
c) Calcolare il rapporto percentuale della somma di energia termica
prodotta da fonti rinnovabili rispetto all’utilizzo di energia termica finale.
METODO DI CALCOLO - FASE DI ESERCIZIO
I passaggi di calcolo per gli edifici esistenti sono i seguenti:
a) Calcolare l’energia termica annuale prodotta e utilizzata nel sito da fonti rinnovabili (es. Collettori solari, fotovoltaico e pompe di calore,
biomassa) per coprire la domanda per i suoi servizi tecnici, utilizzando un
valore medio sui 3 anni, da dati monitorati o calcolati.
METODO DI CALCOLO - FASE DI ESERCIZIO
b) Calcolare l’energia termica annuale fornita ( petrolio, gas naturale, ecc.) all’edificio per coprire la domanda per i suoi servizi tecnici durante un anno tipo secondo le norme CEN che supportano l’EPBD.
Per maggiori informazioni vedi criterio B.1.2 fase di esercizio
b) Calcolare il rapporto percentuale della somma di energia termica
prodotta da fonti rinnovabili rispetto all’utilizzo di energia termica finale
RIFERIMENTI e NORME
[1] EN 15603:2008 - Energy performance of buildings. Overall energy use and definition of energy ratings. Brussels: European Committee for Standardization.
[2] EN 13790:2008 - Energy performance of buildings. Calculation of energy use for space heating and cooling. Brussels: European
Committee for Standardization.
[3] Level(s) Part 1-2 – Beta version. Brussels: European Commission.
RIFERIMENTI e NORME
https://ec.europa.eu/energy/en/topics/energy-strategy-and-energy-union/clean-energy-all-europeans
ESEMPIO – FASE DI PROGETTAZIONE
Un nuovo edificio per uffici avente 2995.8m
2di superficie utile interna è progettato in Grecia. Esso è servito da un sistema di riscaldamento
centralizzato a gas. Il consumo annuale di gas per il riscaldamento degli spazi è pari a 13,278.1m
3.
Il consumo di acqua calda domestica è soddisfatto grazie a collettori solari termici, che coprono il 100% della richiesta di ACS. Sono state fornite le simulazioni relative all’orientamento e alla localizzazione dei collettori solari e la stima annuale di energia termica da fornire all’edificio dalle rinnovabili è pari a 17,974.8 kWh
th,RinnCalcolare il rapporto percentuale rispetto al totale di energia termica
prodotta dalle fonti rinnovabili rispetto all’energia termica totale fornita
all’edificio.
Calcolare il contenuto energetico del combustibile (gas naturale)
Quantità di combustibile:
13,278.1 m3
LHV Gas naturale (10.3 kWh/m3)
Energia Termica fornita
10.3 kWh/m3 136,764.4 kWhth,f
Per maggiori informazioni vedi criterio B.1.2
136,764.4
En. Termica da combustibile (kWhth,f)
17,974.8
En. Termica da Rinnovabili(kWhth,RES)
ESEMPIO - FASE DI ESERCIZIO
Un edificio per uffici che si trova ad Atene è servito da un sistema di riscaldamento centralizzato a gas. Sono inoltre utilizzati collettori solari termici per pre riscaldare l’acqua per l’impianto idraulico centralizzato di riscaldamento, che viene utilizzato per riscaldare gli ambienti e per
coprire la domanda di ACS dell’edificio (Sistema solare combinato).
Dati disponibili: il gestore dell’edificio ha fornito il consumo annuale quantificato a partire dalle bollette energetiche, calcolato su differenti anni (quantità di
combustibile fornito all’edificio) e l’energia termica quantificata prodotta dai collettori solari per l’anno di riferimento.
Calcolare il rapporto percentuale rispetto al totale di energia termica prodotta dalle fonti rinnovabili e l’energia termica totale fornita
all’edificio.
2015 2016 2017 (litri) 43,450 34,700 40,150 Energia Termica da Rinnovabili(kWhth,Rinn) 99,483 120,758 108,066
Quantità annuale di combustibile consegnata all’edificio (litri) e energia termica prodotta dai collettori solari (kWhth,RINNOVABILE)
Quantità annuale di combustibile fornito all’edificio utilizzato per il riscaldamento degli spazi
Considerare che la quantità di combustibile fornito all’edifico sia effettivamente utilizzata durante l’anno di riferimento per i servizi tecnici
Calcolare la media sui tre anni: , , , litri
Quantità media annuale di carburante: 39,433 litri
2015 2016 2017
combustibile
(litri) 43,450 34,700 40,150
Calcolare il contenuto energetico del combustibile
Quantità di combustibile:
39,433 lt
LHV Oil (9.9 kWh/lt)
Energia Termica fornita
9.9 kWh/lt 390,387 kWhth,f
Per maggiori informazioni vedi criterio B.1.2
Calcolare la media annuale di energia termica fornita all’edificio
proveniente dai collettori solari per il funzionamento dei servizi tecnici dell’edificio
Calcolare la media sui tre anni:
, , ,kWh
th,RINNMedia annuale di energia termica proveniente da Rinnovabili : 109,436
kWh
th,RINN390,387
Energia Termica da combustibile(kWhth,f)
109,436
Energia Termica da Rinnovabili(kWhth,RES)
ESERCIZIO
Il progetto riguarda un nuovo ospedale progettato per essere servito da un sistema di ventilazione meccanica centralizzato. Esso sarà connesso ad una rete cittadina per la fornitura di gas naturale. Il sistema di ventilazione meccanica sarà messo in funzione da una caldaia a gas che servirà per il riscaldamento degli ambienti e l’acqua calda sanitaria.
Il team di progettazione considera l’installazione di:
o Collettori solari termici con serbatoi per lo stoccaggio di acqua calda per coprire la richiesta di ACS e l’integrazione del riscaldamento dei locali.
Dati disponibili: per la progettazione preliminare, l’energia termica annuale finale necessaria per il funzionamento dei servizi tecnici dell’edificio è quantificta pari a 8,011MWhth,f durante un anno tipo. L’energia termica prodotta dal sistema solare combinato è pari a 1,057MWhth,Rinn
Calcolare il rapporto percentuale rispetto al totale di energia termica prodotta dalle fonti rinnovabili rispetto all’energia termica totale fornita all’edificio.
Utilizza i seguenti dati per risolvere l’esercizio.
Totale = 8,011MWhth,f
Consumo di Energia Termica
Totale = 1,057MWhth,Rinn
