5.1 Descrizione delle attività di rilievo
Le attività di rilievo dell’edificio della Prefettura di Pisa hanno avuto inizio nel marzo 2013 con l’acquisizione delle informazioni di base (planimetrie, dati di fatturazione energetica, caratteristiche fisiche e tecniche delle componenti dei diversi sistemi energetici, profilo di utenza dell’immobile) e sono terminate nel marzo 2014 con l’aggiornamento dei dati di fatturazione energetica, l’effettuazione di misure illuminotecniche in alcuni ambienti dell’edificio (uffici e corridoi) ed un’analisi più dettagliata dei sistemi di illuminazione interna ed esterna.
L’edificio della Prefettura è un edificio su tre livelli costituito da un corpo centrale di forma allungata affiancato da due ali (una sul lato Nord ed una sul lato Sud) che abbracciano un vasto giardino al quale si accede da Piazza Mazzini. Un secondo giardino si estende sul lato Est della struttura, nelle immediate adiacenze del museo San Matteo (v.
Fig. 5.1).
Figura 5.1- Modellazione 3D dell’edificio della Prefettura di Pisa (fonte: Tesi di laurea triennale di S. A. Boemi)
L’ala Nord occupa solo due livelli: il piano terra destinato a magazzino, il primo piano destinato ad uffici; l’ala Sud è sede dell’abitazione del Prefetto per i primi due livelli (zona non oggetto di studio) e riservata agli uffici di rappresentanza all’ultimo piano con vista sul fiume Arno. Il corpo centrale si sviluppa su tutti e tre i piani con una disposizione che prevede su ciascun livello un lungo corridoio sul quale affacciano i numerosi ambienti ad uso ufficio.
La Tab. 5.1 mostra la distribuzione delle varie tipologie di ambienti presenti in relazione al piano di appartenenza.
Tabella 5.1- Collocazione e tipologia degli ambienti interni all’edificio della Prefettura Uffici Archivi Locali
tecnici Magazzini Servizi
igienici Sala
riunioni Centralino
P.T. 5 3 1 4 1 - -
P.P. 14 - - - 2 - -
P.S. 20 - 1 - 3 1 1
Tot 39 3 2 4 6 1 1
Sul fronte del rilevamento delle caratteristiche del sistema edificio-impianti, l’ottenimento di dati riguardanti:
1. la consistenza volumetrica dell’edificio;
2. l’involucro edilizio;
3. il sistema di climatizzazione invernale;
4. il sistema di illuminazione;
5. il sistema di produzione acqua calda sanitaria;
6. il sistema di climatizzazione estiva;
7. altre apparecchiature elettriche di servizio;
ha consentito di condurre una approfondita valutazione delle prestazioni energetiche dell’edificio e, di conseguenza, a proporre interventi finalizzati ad incrementare le prestazioni dei sistemi energetici maggiormente incidenti sui consumi attuali.
Di seguito è descritta la metodologia di rilievo e di organizzazione dei dati di interesse relativamente a ciascuno dei sistemi energetici sopra citati.
5.2 Risultati delle attività di rilievo
L’edificio della Prefettura di Pisa (v. Fig. 5.2) risale al XIII secolo; dopo essere stato palazzo ducale della famiglia Medicea, oggi è destinato prevalentemente ad uso uffici (v.
Cap. 2)
Figura 5.2- Immagini dell’edificio della Prefettura di Pisa 5.2.1 Analisi del sito e dati climatici
L’edificio della Prefettura sorge nel centro di Pisa, sul lungarno Mediceo, in piazza Giuseppe Mazzini n.7 (v. Fig. 5.2). Di seguito si riportano gli estratti delle mappe fisica e satellitare del sito in esame (v. Fig. 5.3, Fig. 5.4 e Fig. 5.5).
Con riferimento ai dati climatici, la norma UNI 10349:1994 riporta (fra gli altri) per tutti i capoluoghi di provincia:
• i valori medi mensili della temperatura dell’aria esterna (T E , °C) (v. Tab. 5.2);
• i valori medi mensili della pressione parziale di vapore dell’aria esterna (p VE , Pa) (v. Tab. 5.2);
• il valore medio annuale della velocità del vento (v, m/s) e la direzione prevalente;
• i valori medi mensili di irraggiamento solare (W, MJ/m 2 ) su superfici orizzontali e su superfici verticali per le varie orientazioni (S, SO-SE, E-O, NO-NE, N) (v.
Tab. 5.3).
Figura 5.3- Estratto di mappa fisica del sito
Figura 5.4- Estratto di mappa satellitare del sito
Figura 5.5- Immagine aerea del sito
Tabella 5.2- Dati mensili di temperatura e pressione parziale di vapore dell’aria esterna (Comune di Pisa)
Località G F M A M G L A S O N D
Pisa T
E(°C) 6.7 7.7 10.6 13.6 17.2 21.1 23.5 23.5 20.9 16.3 11.7 7.8
p
VE(Pa) 790 917 937 1156 1586 1656 2029 2081 1762 1530 1189 922
Il Comune di Pisa appartiene alla zona climatica D (Comuni che presentano un numero di Gradi Giorno maggiore di 1400 e non superiore a 2100), e ad esso corrisponde un numero di Gradi Giorno pari a 1694 (DPR 412). La durata del periodo convenzionale di riscaldamento va dal 1° Novembre al 15 Aprile (166 giorni), per una durata massima di attivazione dell’impianto di riscaldamento pari a 12 h.
La velocità media del vento è di 2,4 m/s, con direzione prevalente Est.
Tabella 5.3- Valori medi mensili di irraggiamento solare Isol,i [MJ/m²]
GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC
S 9,2 11,1 11,3 11,4 10,5 10,1 11 12,3 13,9 14,3 9,9 8,5
SO-SE 7,2 9,3 11 12,8 13,4 13,4 14,8 14,8 14,1 12,3 7,9 6,7
E-O 4,2 6,3 8,9 12,2 14,7 15,7 17 15 12 8,6 4,8 3,8
NO-NE 2 3,4 5,5 8,7 11,7 13,2 13,7 10,9 7,4 4,4 2,4 1,8 N 1,8 2,7 3,8 5,6 8,1 9,8 9,5 6,6 4,3 3,1 2,1 1,6
5.2.2 Consistenza volumetrica dell’edificio
In una fase preliminare sono stati acquisite le planimetrie e rielaborati i prospetti ed il volume dell’edificio. Dai computi effettuati sulla base delle planimetrie, è stata redatta la Tab. 5.4 rappresentativa delle caratteristiche volumetriche (considerata un’altezza media di interpiano pari a 4,4 m) e superficiali specificate per ciascun livello.
Tabella 5.4- Caratteristiche volumetriche e superficiali dell’edificio della Prefettura Volume lordo
riscaldato (m
3)
Superficie lorda (m
2)
Superficie utile (m
2) Corpo centrale
(zona I)
Piano Terra 2231 507 406
Piano Primo 2231 507 406
Piano Secondo 5192 1180 944
Subtotale zona 1 9654 2194 1756
Palazzina (zona 2)
Piano Terra - 22 16
Piano Primo 814 185 151
Subtotale zona 2 814 207 167
Totale 10468 2400 1923
5.2.3 Involucro edilizio
La conoscenza delle caratteristiche fisiche della struttura in esame, e più in particolare dell’involucro, è di fondamentale importanza per la definizione delle condizioni termo- igrometriche degli ambienti interni, fortemente influenzate dalle dispersioni di calore attraverso le superfici esterne sia opache che vetrate.
L’analisi dell’involucro è stata condotta secondo le seguenti fasi di rilievo:
a) caratterizzazione visiva della muratura esterna (tipologia e ipotesi sulla stratigrafia di natura incerta) per la determinazione della trasmittanza termica;
b) misurazione degli infissi esterni, che ha consentito la definizione dei rapporti tra
superfici opache e finestrate e delle trasmittanze termiche per ciascun elemento;
c) realizzazione di uno schedario dei serramenti corredato di materiale fotografico di completamento (v. All. AL1 e AL2).
a) Trasmittanza termica delle superfici opache
La trasmittanza termica delle superfici opache è stata definita secondo il metodo di calcolo della norma UNI EN ISO 6946/2008: ipotizzata per le pareti esterne una muratura mista, la trasmittanza termica risulta pari a 1,75 W/m 2 K.
Nota la trasmittanza termica della muratura esterna è stato possibile valutare l’entità delle dispersioni delle dispersioni termiche attraverso l’involucro opaco e quindi delle prestazioni energetiche dell’immobile in esame.
b) Trasmittanza termica delle superfici finestrate
I prospetti dell’edificio (v. Fig. 5.6) presentano finestre di forme diverse, tutte caratterizzate da una ricercatezza ed un’eleganza tali da incrementare notevolmente lo spiccato valore storico e architettonico dell’immobile (v. Fig. 5.7)
Complessivamente sono stati rilevati 105 infissi tra porte, finestre e porte-finestra, appartenenti a 16 tipi diversi per il piano terra ed il piano secondo e a 12 per il piano primo. In totale si contano 40 tipi di infissi.
Figura 5.6- Prospetti edificio della Prefettura
L’accuratezza dell’attività svolta ha origine nella necessità di stabilire in che misura le superfici finestrate, oltre a quelle opache, incidano sulle dispersioni termiche dell’edificio.
Il calcolo della trasmittanza termica di una finestra (U w ), così come definito dalla norma UNI EN ISO 10077-1/2007 1 , dipende dai contributi di trasmittanza del vetro (U g ), del telaio (U f ) e dal ponte termico costituito dal giunto vetro-telaio (Ψ g ).
Appurato che i telai delle finestre (spessore 7 mm) sono realizzati in legno mentre i vetri
1
UNI EN ISO 10077-1/2007, “Prestazione termica di finestre, porte e chiusure oscuranti - Calcolo della
trasmittanza termica - Parte 1: Generalità”
che le compongono sono singoli (spessore 4÷6 mm), la norma sopra citata e la UNI EN 673/2011 2 assumono rispettivamente una trasmittanza termica del telaio pari a 2,10 W/m 2 K e una trasmittanza termica del vetro pari a 5,94W/m 2 K.
Figura 5.7- Esempi di finestre dell’edificio della Prefettura
A questo punto, osservando le indicazioni di normativa, si è proceduto con il calcolo della trasmittanza termica di ciascun infisso (riportate in All. AL2), delle superfici vetrate, finestrate e opache per ciascun prospetto (v. Tab. 5.5) e dei loro rapporti (v. Tab. 5.6); ciò è stato utile per giungere a considerazioni di carattere qualitativo sulle entità delle dispersioni attraverso le diverse superfici.
c) Schedario dei serramenti
Lo schedario dei serramenti (v. All. AL2), elaborato successivamente alle attività di rilievo dell’edificio, consiste in un catalogo in cui ciascun tipo di infisso, identificato da un codice e corredato di due rappresentazioni, una fotografica e una grafica quotata, viene descritto in termini di:
• quantità e collocazione sui tre livelli dell’edificio;
• area vetrata;
• area del telaio;
• area dell’apertura;
• trasmittanza termica del vetro;
• trasmittanza termica della finestra.
Tale schedario si compone di 40 schede (tante quante sono le tipologie di serramento individuate) organizzate in 10 pagine esclusa la pagina iniziale, che ha la funzione di introdurre e spiegare l’impostazione strutturale di ciascuna scheda ed i simboli in essa contenuti.
2
UNI EN 673/2011, “Vetro per edilizia - Determinazione della trasmittanza termica (valore U) - Metodo di
calcolo”
Tabella 5.5- Superfici vetrate, finestrate e opache dei prospetti della Prefettura Superficie
vetrata (m
2)
Superficie finestrata
(m
2)
Superficie opaca (m
2)
Superficie totale (m
2)
Co rp o ce nt ra le ( zo na 1 )
Lato SUD
P.T. - - 18 18
P.P. - - 18 18
P.S. 15 31 82 113
Totale 15 31 118 149
Lato NORD
P.T. - - 14 14
P.P. - - 27 27
P.S. 4 8 97 105
Totale 4 8 138 146
Lato EST
P.T. 14 21 190 211
P.P. 17 31 192 223
P.S. 27 49 321 370
Totale 58 101 703 804
Lato OVEST
P.T. 14 25 179 204
P.P. 18 36 176 212
P.S. 27 52 306 358
Totale 59 113 661 774
Subtotale zona 1 135 253 1620 1873
Pa la zz in a (z on a 2)
Lato SUD
P.T. 1 1 12 13
P.P. 5 9 47 56
P.S. - - - -
Totale 6 10 59 69
Lato NORD
P.T. 1 - 10 10
P.P. 8 16 63 79
P.S. - - - -
Totale 9 16 73 89
Lato EST
P.T. - - 28 28
P.P. 3 7 18 25
P.S. - - - -
Totale 3 7 46 53
Lato OVEST
P.T. - - 28 28
P.P. - - 15 15
P.S. - - - -
Totale - - 43 43
Subtotale zona 2 18 33 221 254
TOTALE 153 286 1841 2127
Tabella 5.6- Rapporti tra superfici disperdenti; nelle percentuali relative alla superficie finestrata sono incluse quelle della superficie vetrata
Sup. vetrata / sup. totale
Sup. finestrata / sup.totale
Sup. opaca / sup. totale
Co rp o cen tr al e (z on a 1) Lato SUD 10% 21% 79%
Lato NORD 3% 5% 95%
Lato EST 7% 13% 88%
Lato OVEST 8% 15% 85%
Subtotale zona 1 7% 14% 86%
Pa la zz in a (z on a 2)
Lato SUD 9% 14% 85%
Lato Nord 10% 18% 82%
Lato EST 6% 13% 87%
Lato OVEST - - 100%
Subtotale zona 2 7% 13% 87%
TOTALE 7% 13% 87%
5.2.4 Sistema di climatizzazione invernale
Le operazioni di rilievo del sistema di climatizzazione invernale sono state svolte definendo:
a) il tipo di generatore di calore e di impianto di riscaldamento (v. All. AL3);
b) uno schedario dei terminali di emissione (v. All. AL3).
a) Generatore di calore e impianto di riscaldamento
Dai sopralluoghi effettuati all’interno dell’edificio della Prefettura è emersa la presenza di due caldaie basali a metano sistemate in due appositi locali termici al piano terra e dalle caratteristiche di potenza definite in Tab. 5.7.
Tabella 5.7- Caratteristiche di potenza di assorbimento delle caldaie Caldaia - Corpo centrale (zona 1)
Potenza termica nominale: 282,6 kW
Potenza termica utile: 255,5 kW
Potenza pompe di circolazione gemellari: (2x) 850 W Caldaia - Palazzina (zona 2)
Potenza termica nominale: 31 kW
Potenza termica utile: 28 kW
Verificato il funzionamento di entrambe le caldaie, sono stati individuati due impianti di riscaldamento che suddividono l’edificio in due zone termiche: una, alla quale ci si riferisce con il nome di corpo centrale, di dimensioni nettamente maggiori ed una, denominata palazzina, coincidente con il volume edilizio posto a Nord (v. Fig. 5.8).
Figura 5.8- Zone termiche (edificio centrale e palazzina)
Il sistema principale, che serve la zona 1, è più articolato di quello secondario in quanto dotato di centralina elettronica per la regolazione dell'acqua di mandata. La centralina, collocata nel locale tecnico, regola la temperatura di mandata in base alle informazioni climatiche che riceve dalla sonda posta all’esterno. Tale dotazione serve ad incrementare l’efficienza del generatore di calore consentendo un incremento di risparmio energetico rispetto ad un semplice sistema acceso/spento, che è quello che invece caratterizza l’impianto secondario relativo alla zona 2: in questo caso, infatti, si denota l’assenza sia di centraline elettroniche che di termostati di zona. L’All. AL3 contiene, nelle prime due pagine, gli schemi di funzionamento degli impianti principale e secondario.
Studio delle prestazioni energetiche della Prefettura di Pisa:
Analisi delle dispersioni termiche
!
3. Acquisizione dati 22
!
3.3.2. Impianto di riscaldamento
In generale un impianto di riscaldamento tradizionale è definito mediante:
generazione, regolazione, distribuzione ed emissione.
L'impianto di riscaldamento della Prefettura è suddiviso in due sotto-impianti atti a servire zone distinte dell'edificio. In particolare l'edificio indicato come corpo centrale (vd. Fig 3.15) e l'edificio denominato palazzina, a sinistra del corpo centrale (vd. Fig 3.16).
Fig. 3.15 – Sistema di riscaldamento che serve l’edificio centrale
Fig. 3.16– Sistema di riscaldamento che serve la palazzina
Entrambi sono impianti tradizionali ad acqua calda alimentati da due caldaie basali a gas sistemate in due appositi locali termici al piano terra.
Il sistema che serve l’edificio centrale provvede al riscaldamento degli uffici del Prefetto e di quelli situati nella parte centrale dell'edificio ed ha una maggiore complessità, per la presenza di una centralina elettronica (situata nel locale termico)
Studio delle prestazioni energetiche della Prefettura di Pisa:
Analisi delle dispersioni termiche
!
3. Acquisizione dati 22
!
3.3.2. Impianto di riscaldamento
In generale un impianto di riscaldamento tradizionale è definito mediante:
generazione, regolazione, distribuzione ed emissione.
L'impianto di riscaldamento della Prefettura è suddiviso in due sotto-impianti atti a servire zone distinte dell'edificio. In particolare l'edificio indicato come corpo centrale (vd. Fig 3.15) e l'edificio denominato palazzina, a sinistra del corpo centrale (vd. Fig 3.16).
Fig. 3.15 – Sistema di riscaldamento che serve l’edificio centrale
Fig. 3.16– Sistema di riscaldamento che serve la palazzina
Entrambi sono impianti tradizionali ad acqua calda alimentati da due caldaie basali a gas sistemate in due appositi locali termici al piano terra.
Il sistema che serve l’edificio centrale provvede al riscaldamento degli uffici del
Prefetto e di quelli situati nella parte centrale dell'edificio ed ha una maggiore
complessità, per la presenza di una centralina elettronica (situata nel locale termico)
b) Schedario terminali di emissione
I terminali di emissione sono perlopiù termosifoni in ghisa, congruenti con la concezione originale dell’impianto; tuttavia, nella palazzina ed in altre zone del corpo centrale dell’edificio sono stati individuati radiatori a piastre in alluminio di recente installazione (v. Fig. 5.9). Dal rilievo dei terminali di emissione è stato possibile elaborare uno schedario (v. All. AL3), cioè un catalogo in cui ciascun tipo di terminale viene descritto in termini di:
• materiale;
• tipologia;
• dimensioni;
• sistema di intercettazione;
• regolazione della portata.
Lo schedario è composto di 3 schede (tante quante sono le tipologie di terminale di emissione individuate) organizzate in 1 pagina.
In Tab. 5.8 si riporta la distribuzione delle diverse tipologie di terminali di emissione individuati nell’edificio.
Figura 5.9- Esempi di radiatori presenti nell’edificio della Prefettura
Tabella 5.8- Sistema di riscaldamento: tipologie e distribuzione dei terminali di emissione P.T. P.P. P.S.
Radiatori in ghisa Corpo centrale 14 17 39
Palazzina - - -
Radiatori in alluminio Corpo centrale 1 1 3
Palazzina 5 11 -
Radiatori in alluminio a piastre Corpo centrale 2 - 1
Palazzina - - -
Subtotali 22 29 43
Totale 94
5.2.5 Sistema di illuminazione
In un edificio pubblico una buona parte del consumo di energia elettrica è da attribuirsi all’illuminazione; nel caso della Prefettura è necessario sottolineare che tale quota è data dalla somma dei consumi per l’illuminazione degli ambienti interni (necessaria per l’ordinario svolgimento delle attività lavorative) e per l’illuminazione esterna (a carattere architettonico per le facciate ed il giardino e di sicurezza lungo il perimetro dell’edificio).
Successivamente ad un esame preliminare del sistema di illuminazione interna ed esterna (quadri elettrici, sistemi di accensione, sistemi automatici di gestione e controllo) si è proceduto con le seguenti operazioni:
a) rilievo apparecchi d’illuminazione interna ed esterna e realizzazione di due
schedari corredati di materiale fotografico di completamento (v. All. AL4);
b) calcolo dell’incidenza sui consumi energetici di ciascun apparecchio di illuminazione interna ed esterna (v. All. AL5 e AL6)
c) misure illuminotecniche condotte nei corridoi ed in alcuni uffici.
L’esame preliminare ha evidenziato la presenza di 4 quadri elettrici e l’assenza di sistemi automatici di gestione e controllo dell’illuminazione. Si noti che l’accensione di numerosi apparecchi d’illuminazione è spesso controllata da un solo interruttore; ciò limita la possibilità di selezionare il numero di lampade da accendere in base all’effettivo bisogno di luce artificiale e, quindi, di risparmiare energia.
a) Rilievo degli apparecchi di illuminazione
Il rilievo degli apparecchi di illuminazione ha rivelato la presenza di 31 tipologie diverse per l’interno e di 11 per l’esterno (per un totale di 332 elementi), dotate di 16 tipi differenti di lampade (complessivamente 699 lampade) (v. Fig. 5.10).
Figura 5.10- Esempi di apparecchi di illuminazione interni ed esterni
Gli schedari (v. All. AL4) consistono in cataloghi in cui ciascun apparecchio d’illuminazione, identificato da un codice e corredato di immagine fotografica, viene descritto in termini di:
• quantità e collocazione sui tre livelli (apparecchi interni) o sui quattro prospetti dell’edificio (apparecchi esterni);
• nome e tipologia;
• rendimento ottico;
• nome e tipologia delle lampade contenute;
• numero di lampade contenute;
• potenza;
• flusso luminoso;
• efficienza luminosa;
• resa cromatica;
• temperatura di colore.
b) Incidenza sui consumi energetici di ciascuna tipologia di apparecchio di illuminazione L’All. AL5 mostra sotto forma di tabelle la presenza dei diversi apparecchi di illuminazione interna in ciascuna tipologia di ambiente specificandone il tipo, il numero e la potenza di assorbimento. Al piano terra gli uffici sono dotati principalmente di apparecchi a sospensione, al primo piano di apparecchi ad incasso e al secondo piano di un numero cospicuo di apparecchi a parete, a soffitto, da tavolo e di lampadari a sospensione; nei corridoi si denota, indipendentemente dal piano, una netta prevalenza di apparecchi luminosi ad incasso.
I consumi più elevati di energia elettrica sono da attribuirsi al gran numero di apparecchi
di illuminazione nei corridoi (contenenti lampade fluorescenti compatte) e negli ambienti
ad uso ufficio del primo piano (contenenti lampade fluorescenti lineari) e alla presenza di
lampadari storici di rappresentanza collocati all’ultimo piano (contenenti lampade ad incandescenza).
Nell’All. AL6 viene mostrata sotto forma di tabelle la presenza dei diversi apparecchi di illuminazione esterna in relazione ai prospetti dell’edificio, specificandone il tipo, il numero e la potenza di assorbimento. Gli apparecchi più incidenti sui consumi sono alcuni proiettori di perimetrazione, gli apparecchi decorativi a sospensione e gli apparecchi ad incasso per l’illuminazione del giardino esterno.
c) Misure illuminotecniche
La norma UNI EN 12464/2011 impone il rispetto di un livello minimo di illuminamento medio orizzontale specificato a seconda della tipologia di ambiente.
Nel caso di studio, la possibilità di ipotizzare l’installazione di sistemi automatici di controllo e gestione dell’illuminazione ha richiesto degli accertamenti riguardo al grado di illuminazione di alcuni locali. Dopo attente valutazioni, l’attenzione è stata posta sui corridoi di tutti e tre i piani dell’edificio e su alcuni uffici del piano primo.
Il valore minimo di illuminamento medio orizzontale indicato dalla normativa è pari a 100 lux per i corridoi e a 500 lux per gli uffici.
Le misure di illuminamento orizzontale (E m ) sono state effettuate su alcuni punti significativi del piano di calpestio dei corridoi (piani terra, primo e secondo) in prossimità delle finestre e negli uffici (piano primo) sotto alcuni apparecchi di illuminazione.
Per quanto riguarda i corridoi, in presenza di sola luce naturale la verifica ai piani primo e secondo risulta soddisfatta mentre al piano terra sono stati riscontrati dei valori di illuminamento non sufficienti (E m < 50 lux, v. Tab. 5.9): ciò è dovuto all’ostruzione costituita dagli edifici prospicienti che limita l’ingresso della luce dalle finestre (v. Fig.
5.11). In ogni caso, si noti che in presenza di sola luce naturale la disuniformità aumenta a discapito del comfort illuminotecnico.
CORRIDOI E
m(sola luce naturale) E
m(presenza di luce artificiale) M
mPiano terra 38 lx 104 lx 1,15
Piano primo 182 lx 287 lx 0,89
Piano secondo 102 lx 162 lx 0,96
Tabella 5.9- Illuminamenti medi orizzontali per i corridoi ai piani terra, primo e secondo In presenza di luce artificiale, le misure effettuate sono in generale positive (i valori che non rispettano i requisiti di normativa sono quelli posti sotto apparecchi di illuminazione contenenti lampade esaurite); i limiti di normativa, tuttavia, sono rispettati in virtù degli elevati illuminamenti in corrispondenza delle finestre. Si noti che in presenza di luce artificiale l’indice di modellato (M m ) è sempre soddisfacente (0,8 ≤ M m ≤ 1,3), vale a dire che i volti delle persone sono sempre riconoscibili.
Le misure effettuate in due uffici tipo del piano primo hanno mostrato un illuminamento orizzontale medio soddisfacente (circa 500 lux).
Figura 5.11- Corridoio piano terra: finestre schermate dal fabbricato prospiciente
5.2.6 Sistema di produzione acqua calda sanitaria
Per quanto riguarda la produzione di acqua calda sanitaria, è risultato inizialmente difficile stabilire se questa fosse attribuibile alle stesse caldaie, se costituisse un sistema autonomo (è stato rilevato un boiler nel locale tecnico) o se fosse ripartita su entrambi i sistemi. Constatata poi la presenza di 5 scaldabagni elettrici funzionanti (uno in ciascun gruppo bagno), è parso lecito riferire esclusivamente a questi la produzione di acqua calda sanitaria. Ciascuno scaldabagno (v. Fig. 5.12) ha una potenza utile nominale di 1,5 kW e rendimento di generazione pari a 0,750.
Figura 5.12- Esempi di scaldabagni elettrici presenti nell’edificio della Prefettura 5.2.7 Sistema di climatizzazione estiva
Le operazioni di rilievo del sistema di climatizzazione estiva sono state svolte definendo:
a) il tipo di generatore e di impianto di raffrescamento (v. All. AL7);
b) uno schedario dei terminali di emissione (v. All. AL7).
a) Generatore e impianto di raffrescamento
I sopralluoghi effettuati nell’edificio hanno rivelato la presenza di due tipologie di sistema di raffrescamento: uno idronico ed uno ad espansione diretta (v. All. AL7).
L’impianto idronico è il sistema principale, costituito da un gruppo frigorifero per il condizionamento estivo, collocato nel giardino interno della Prefettura, e da unità interne per l’emissione dell’aria (v. Fig. 5.13), installate in parte ad incasso (bocchette inserite nel controsoffitto) ed in parte a parete (split) (v. Tab. 5.10).
L’impianto ad espansione diretta è il sistema secondario e prevede 7 unità esterne di produzione di aria condizionata (pompe di calore) collocate nel sottotetto e 7 unità interne installate ad incasso.
Le caratteristiche di potenza assorbita dai diversi elementi appartenenti ai due impianti sono riportate in Tab. 5.11: sommando i due sistemi di condizionamento idronico ed a espansione diretta a servizio della Prefettura risulta che la potenza installata è pari a 72kW circa.
Figura 5.13- Esempi di unità interne di emissione dell’aria (bocchette e split)
Tabella 5.10- Sistema di raffrescamento idronico: tipologie e distribuzione dei terminali di emissione
Impianto IDRONICO
Unità interne
ad incasso a parete a terra Totale
Piano Terra 7 15 - 22
97
Piano Primo 26 - - 26
Piano Secondo 11 37 1 49
Tabella 5.11- Sistemi di raffrescamento idronico e a espansione diretta: potenze di assorbimento Numero
unità
Potenza assorbita (kW)
Potenza assorbita totale (kW) Impianto
idronico
Macchine frigorifere 1 56
59,9
Unità interne 97 3,9
Impianto ad espansione diretta
Unità esterne 7 12
12,3
Unità interne 7 0,3
72,2 b) Schedario terminali di emissione
Lo schedario (v. All. AL7) consiste in un catalogo in cui ciascun terminale di emissione, identificato da un codice e corredato di immagine fotografica, viene descritto in termini di:
• tipologia;
• modello;
• dimensioni;
• impianto di appartenenza;
• potenza elettrica assorbita dal ventilatore.
5.2.8 Altre apparecchiature elettriche di servizio
Il tipo di attività svolte all’interno della Prefettura, prevalentemente riconducibile ad uso ufficio, ha richiesto un’accurata valutazione anche delle altre apparecchiature elettriche (v. Fig. 5.14) in funzione. Anche i risultati dell’attività di rilievo sui suddetti apparecchi elettrici sono stati raccolti sotto forma di tabelle.
Per ovvie ragioni la maggioranza degli utilizzatori elettrici è costituita da postazioni videoterminale, stampanti, fotocopiatrici e altri dispositivi da ufficio; tuttavia, negli ambienti a destinazione d’uso particolare, come la sala operativa della Protezione Civile, sono stati individuati dispositivi elettrici di varia natura e diversa potenza di assorbimento. La distribuzione piano per piano delle apparecchiature elettriche presenti nell’edificio è riassunta in Tab. 5.12. La potenza complessivamente assorbita dalle principali apparecchiature elettriche (pc fissi, stampanti, fotocopiatrici, server, attrezzature elettriche per bagni e quadri elettrici) è pari 25 kW circa, ovvero 13 W/m 2 .
Figura 5.14- Esempi di altre apparecchiature elettriche di servizio presenti nell’edificio
Tabella 5.12- Tipologie e distribuzione delle altre apparecchiature elettriche di servizio Apparecchiature elettriche di servizio Piano
Terra
Piano Primo
Piano
Secondo Totale
Monitor pc fissi 18 36 37 91
Stampanti/scanner 17 27 47 91
Altri dispositivi elettrici 3 13 9 25
Fotocopiatrici 3 3 4 10
Server 2 - 3 5
Scaldabagni elettrici 1 2 2 5
Asciugamani elettrici 1 2 1 4
Quadri elettrici 1 1 2 4
TV/videoregistratori - - 4 4
Archivio rotante 2 - - 2
Distributori automatici - 2 - 2
Sistema amplificazione e proiezione - - 1 1
Dispositivo timbro cartellino 2 - - 2
Dispositivo distribuzione numeri 1 - - 1
Ascensore 2 - - 2
5.3 Consumi energetici
L’acquisizione e la consultazione delle fatturazioni periodiche relative ai consumi di energia elettrica e di gas della Prefettura di Pisa rappresentano fasi necessarie nell’ambito della procedura completa di diagnosi energetica messa in atto.
Tali attività consentono di individuare l’ordine di grandezza dei consumi energetici dell’edificio e costituiscono uno strumento di riferimento per individuare, nelle fasi successive, il livello di efficienza del sistema edificio-impianti e gli interventi che potrebbero incrementarne le prestazioni energetiche.
Lo studio condotto sulle prestazioni energetiche della Prefettura di Pisa interessa la porzione centrale dell’edificio storico e il corpo situato a Nord (denominato palazzina), resta esclusa dallo studio la residenza del Prefetto (situata a Sud).
Dal punto di vista termico, le due zone considerate sono servite ciascuna da una propria caldaia, tuttavia l’edificio è collegato ad un solo contatore del gas così come ad un solo contatore di energia elettrica. Ciò ovviamente rende più difficile ripartire i consumi energetici effettivi tra i vari servizi energetici in uso nell’edificio; si noti, tuttavia, che tale situazione è ricorrente nell’edilizia pubblica esistente (sia di carattere storico che non).
Occorre inoltre osservare che la registrazione dei consumi elettrici è ottenuta con sistemi elettronici in grado di attribuire i consumi effettivi allo specifico intervallo temporale di riferimento. Al contrario, la registrazione dei consumi gas avviene con contatori tradizionali (i consumi effettivi non sono attribuibili al periodo temporale di riferimento) e il gestore distribuisce proporzionalmente i consumi sull’anno di riferimento e riservandosi la possibilità di effettuare conguagli annuali.
I profili dei consumi di gas e di energia elettrica (detti baselines) sono stati ricavati dalle fatturazioni energetiche degli ultimi sei anni, a partire dall’anno 2008 fino all’anno 2013 (compreso).
5.3.1 Consumi gas
I consumi di gas (si intende gas metano delle rete urbana) sono da attribuirsi all’utilizzo, esclusivamente nel periodo invernale, dell’impianto di riscaldamento (i consumi relativi alla produzione di acqua calda sanitaria nella residenza del Prefetto possono ritenersi trascurabili).
Le società che hanno gestito l’erogazione del servizio nei sei anni in esame sono state due: dal 2008 al 2010 la fornitura è stata di competenza di Toscana Energia Clienti (www.toscanaenergia.eu), successivamente è passata a SI.MA.GAS (www.simagas.it).
Dalla consultazione delle fatturazioni nel periodo 2008÷2013 risultano i seguenti consumi
annui di gas (espressi in metri cubi standard):
§ 2013: 39968 m 3 ;
§ 2012: 38296 m 3 ;
§ 2011: 41349 m 3 ;
§ 2010: 39274 m 3 ;
§ 2009: 48097 m 3 ;
§ 2008: 38641 m 3 .
In Fig. 5.15 è riportata, sotto forma grafica, la baseline dei consumi di gas mensili relativi a ciascun anno del periodo esaminato. Ovviamente i maggiori consumi di gas si hanno nel periodo invernale (da metà Ottobre fino a metà Aprile circa), quando è necessario riscaldare gli ambienti di lavoro per il raggiungimento delle condizioni standard di temperatura dell’aria interna (temperatura media ambiente pari a 20°C).
Occorre notare che per le modalità di fatturazione attualmente adottate a livello nazionale, sono fatturati consumi gas durante tutto l’anno (anche nel periodo estivo), inoltre durante l’anno successivo possono essere emesse bollette a conguaglio per i maggiori (o minori) consumi relativi all’anno precedente. Ciò rende più difficoltosa l’interpretazione dei dati della fatturazione dei consumi gas e la loro attribuzione esatta ai periodi mensili indicati in Fig. 5.15. Tale problema interpretativo non si ha più per la fatturazione dei consumi di energia elettrica considerata l’adozione su tutto il territorio nazionale dei cosiddetti “contatori telerilevati” che permettono di attribuire i consumi all’effettivo periodo temporale.
Figura 5.15- Grafico dei consumi mensili di gas per gli anni 2008-2013.
5.3.2 Consumi elettrici
I consumi di energia elettrica rilevati dalla fatturazione periodica sono relativi ai sistemi di illuminazione (interna ed esterna), alla produzione di acqua calda per gli usi igienico- sanitari, al funzionamento di altre apparecchiature elettriche distribuite nei vari ambienti di lavoro ed alla climatizzazione estiva degli ambienti (quest’ultima non in funzione negli anni 2012 e 2013).
Le società che hanno gestito l’erogazione del servizio nei sei anni in esame sono state due: dal 2008 al mese di Maggio 2010 la fornitura è stata di competenza ENEL (www.enelenergia.it), successivamente è passata ad ACEA (www.aceaenergia.it).
Dalla consultazione delle fatturazioni nel periodo 2008÷2013 risultano i seguenti consumi annui di energia elettrica:
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§ 2013: 160975 kWh;
§ 2012: 169336 kWh;
§ 2011: 187581 kWh;
§ 2010: 106097 kWh (dati parziali);
§ 2009: 173584 kWh;
§ 2008: 47437 kWh (dati parziali).
In Fig. 5.16 è riportata, sotto forma grafica, la baseline dei consumi di energia elettrica mensili relativi a ciascun anno del periodo esaminato; negli anni 2008 e 2010, per i quali si hanno dati parziali, non sono riportati nei grafici quei tratti di cui non si conosco i dati di fatturazione.
Nel periodo estivo (da metà Maggio fino a metà Settembre), quando entra in funzione l’impianto di climatizzazione, si registrano consumi elettrici rilevanti (i consumi più elevati si hanno ovviamente in Luglio-Agosto). Negli anni 2012 e 2013 (stesso periodo estivo) tali maggiori consumi non si sono verificati per la mancata accensione dell’impianto di climatizzazione, v. Fig. 5.16.
In particolare i consumi elettrici relativi all’anno 2013 (con l’impianto di climatizzazione non in funzione) si sono ridotti di circa il 15% rispetto ai consumi dell’anno 2011 (con l’impianto di climatizzazione funzionante).
Figura 5.16- Grafico dei consumi mensili di energia elettrica per gli anni 2008-2013 Le ripartizioni dei consumi di energia elettrica nelle tre fasce orarie di utenza (v. Cap 4, Tab. 4.4) per gli anni 2011 (climatizzazione funzionante) e 2013 (climatizzazione non funzionante) sono riportate nelle Fig. 5.17 e 5.18. Le fasce orarie F1, F2 e F3 sono evidenziate rispettivamente in bianco, grigio e nero.
Dall’analisi degli istogrammi di Fig. 5.17 e Fig. 5.18 si osserva che nella fascia F3 il consumo di energia elettrica risulta piuttosto elevato, addirittura maggiore rispetto alla fascia F2. Da ciò si potrebbe supporre che alcune apparecchiature elettriche restino accese (o comunque alimentate) anche di notte o nei giorni festivi, aspetto che non deve sorprendere considerando le funzioni svolte dalla Prefettura.
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Figura 5.17- Energia elettrica: ripartizione profilo di utenza per fasce orarie, anno 2011 (impianto di climatizzazione in funzione).
Figura 5.18- Energia elettrica: ripartizione profilo di utenza per fasce orarie, anno 2013 (impianto di climatizzazione non in funzione)
5.3.3 Confronto consumi gas - consumi elettrici
Per poter confrontare direttamente i consumi gas con i consumi elettrici occorre effettuare delle conversioni tecniche di unità di misura (per esempio riportare i m 3 di gas consumato in kWh termici utilizzando il calore di combustione inferiore precisato in bolletta per il gas metano pari a 9,5 m 3 /kWh).
Risulta poi necessario convertire i kWh elettrici in kWh termici utilizzando il coefficiente di conversione dell’energia elettrica in energia primaria pari a f=2,17 (ricavato
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