L'innovazione è crescita, di prodotto e di cultura aziendale
È la prospettiva nella quale è stato concepito il nuovo centro ricerche, cuore vermiglio dello studio e della sperimentazione su prodotti esistenti e di nuovissima concezione.
Data la grande importanza delle energie alternative in termini di responsabilità sociale ed espansione delle opportunità di mercato, Caleffi ha deciso di dedicare il nuovo laboratorio allo sviluppo di componentistica per impianti solari termici e geotermici utilizzando tra l'altro l'energia prodotta per alimentare parte dei servizi della sede.
Tra le attività del centro rientrano, comunque, le attività di studio per apportare migliorie ai prodotti già a catalogo e di test su componentistica di serie nell'ottica primaria del risparmio di energia e della massima qualità.
Alla volontà di guardare al futuro si aggiunge la necessità contingente: la necessità di raccogliere in un unico luogo dedicato e condiviso le esperienze e i risultati dei piccoli laboratori dislocati negli stabilimenti di produzione al fine di ottimizzare l'utilizzo della strumentazione e le competenze disponibili.
Un cubo dove far incontrare la solidità dell'azienda e la scientificità della ricerca, una simbologia che racchiude in sé l'essenza dell'impegno caleffi: il miglioramento continuo.
5 settembre 2010 - ore 02:31
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Centro Ricerche
Galleria fotografica 10.86 MB Tour virtuale (.mov da scaricare in formato .zip - 10 MB circa) 16.06 MB Tour virtuale (.wmv da scaricare in formato .zip - 16 MB circa)Presentazione del Centro alla stampa L’impianto di climatizzazione si divide in due parti:
La tipologia di impianti a pompa di calore alimentati da sonde geotermiche è una realtà ancora giovane sul territorio regionale. A differenza di paesi come Svizzera, Germania, Francia e Paesi Scandinavi ove è presente e diffuso in tutte le sue varianti, il geotermico ha cominciato a diffondersi da pochi anni. La realizzazione di due impianti pilota che rappresentino le due tipologie impiantistiche principali ha molteplici vantaggi:
L’aspetto di prova si rivolge ai termotecnici ed agli installatori (ancora abbastanza diffidenti verso questa tecnologia) in modo tale da poter dimostrare a livello sperimentale l’efficacia ed il risparmio energetico che questi impianti comportano, in questo modo si potrebbe spingere la realizzazione di impianti geotermici che attualmente si possono quantificare in poche centinaia sul territorio regionale. Il secondo aspetto è rivolto ad un possibile sviluppo per la produzione interna Caleffi, come già sta avvenendo in modo corposo verso i componenti per gli impianti solari-termici. DIMENSIONAMENTO IMPIANTO Il Centro Ricerche si sviluppa su due livelli da climatizzare di cui si riporta il fabbisogno complessivo per riscaldamento:
SISTEMI DI DISTRIBUZIONE DEL VETTORE TERMICO La distribuzione del vettore termico, e quindi il riscaldamento / condizionamento dei vari ambienti avverrà tramite diversi tipi di distributori che presentano le seguenti caratteristiche tipologiche:
Modello 1: - Posizionamento a soffitto - Potenza di riscaldamento med: 3450 W (Salto termico fluido in ingresso 70°C/60°C) - Potenza di riscaldamento med: 1725 W (Salto termico fluido in ingresso 45°C/40°C) - Portata d’acqua per riscaldamento: 300 l/h - Potenza di raffrescamento med: 1700 W - Portata acqua per raffrescamento: 300 l/h - Portata aria Max: 680 mc/h - Portata aria di rinnovo: 100 mc/h Modello 2: - Posizionamento a soffitto - Potenza di riscaldamento med: 3200 W (Salto termico fluido in ingresso 70°C/60°C) - Potenza di riscaldamento med: 1600 W (Salto termico fluido in ingresso 45°C/40°C) - Portata d’acqua per riscaldamento: 300 l/h - Potenza di raffrescamento med: 3170 W - Portata d’acqua per raffrescamento: 600 l/h - Portata aria Max: 680 mc/h - Portata aria di rinnovo: 100 mc/h Modello 3: - Posizionamento a pavimento - Potenza di riscaldamento med: 6415 W (Salto termico fluido in ingresso 70°C/60°C) - Potenza di riscaldamento med: 3100 W (Salto termico fluido in ingresso 45°C/40°C) - Portata d’acqua per riscaldamento: 686 l/h - Potenza di raffrescamento med: 2800 W - Portata d’acqua per raffrescamento: 535 l/h - Portata aria Max: 600 mc/h La suddivisione dei ventilconvettori nei vari ambienti con le potenze termiche distribuite è la seguente:
Elenco ambienti con superfici e potenza nec. Riscaldamento Piano Terra/Primo Centro Ricerche Caleffi S.p.A. SISTEMI DI PRODUZIONE DEL VETTORE TERMICO L’impianto è stato concepito a 4 tubi oltre che per fornire delle buone condizioni climatiche anche nelle mezze stagioni, risulta che in diversi ambienti di prova vi sarà generazione di calore dovuta ai test in quantità tale da richiedere il funzionamento della refrigerazione anche nei mesi invernali. Visti i fabbisogni termici si è optato per una Pompa di calore aventi le seguenti caratteristiche:
Come già accennato è prevista una seconda pompa di calore avente potenza termica 8 kW (potenza termica necessaria per una singola unità abitativa di medie dimensioni) e portata d’acqua al condensatore di 1,4 mc/h, alimentata alternativamente con i seguenti sistemi acqua/terra: Sonda N.1: circuito primario costituito da due sonde a captazione verticale di profondità media 85m (potenza specifica 45 W/m) Sonda N.2: circuito primario costituito da sonde a captazione orizzontali per un’estensione di circa 220 m2. Queste due pompe verranno utilizzate per test e dimostrazioni, ma la loro produzione di fluido vettore potrà essere utilizzata per integrare la pompa primaria, infatti andranno ad alimentare tramite un collettore un serbatoio da 1000 l avente la funzione di volano termico L’intervento si divide in due parti:
L’acqua sanitaria per applicazioni marginali a livello industriale (come servizi quale mensa e spogliatoi) possono venir prodotte da fonte rinnovabile svincolando così la fonte di energia termica principale (quale caldaia di grosse dimensioni) che può essere spenta nel periodo estivo, evitando così inutili accensioni o spegnimenti che potrebbero comprometterne il corretto funzionamento; infatti le centrali termiche di stabilimento, avendo solitamente una certa anzianità, non hanno la componente di modularità adatta alla produzione di piccole quantità di acqua sanitaria per questi utilizzi. Per far fronte alla variabilità della fonte termica (sole) sarebbe possibile installare una caldaia dedicata di minori dimensioni funzionante con rendimenti certamente superiori. La tipologia di impianti a solare termico sta vivendo un momento di forte espansione in Italia dovuto anche alle nuove normative. La possibilità di testare i singoli pannelli e verificarne l’efficacia unitamente a quella di poter sviluppare tutta la componentistica annessa può dar spazio allo sviluppo di nuovi prodotti e al miglioramento di quelli esistenti. Anche in questo caso l’aspetto di prova si rivolge ai termotecnici ed agli installatori in modo tale da poter dimostrare a livello sperimentale l’efficacia ed il risparmio energetico che questi impianti comportano. SITUAZIONE PRE-ESISTENTE L’INSTALLAZIONE DEI PANNELLI L’acqua calda necessaria veniva prodotta utilizzando uno scambiatore a piastre e un accumulo collegati con la centrale termica dello stabilimento. Essendo le caldaie di grosse dimensioni, la produzione di acqua calda sanitaria comportava un funzionamento discontinuo e dannoso per le caldaie stesse nei mesi estivi. CALCOLO DELLA POTENZA TERMICA NECESSARIA PER ACQUA CALDA SANITARIA Le utenze servite sono gli spogliatoi dello stabilimento e la cucina della mensa Caleffi; la portata di acqua calda sanitaria negli orari di utilizzo risulta: 4,3 l/s Il calore necessario per scaldare questo fabbisogno d'acqua è il seguente: QT=C x (Tu - Tf) Dove:C = consumo di acqua calda nel periodo di punta QT = calore necessario per scaldare l'acqua nel periodo di punta [kcal] Tu = temperatura di utilizzo acqua calda Tf = temperatura di utilizzo acqua fredda Considerando il numero di utenze e i fabbisogni delle stesse il calore da accumulare per far fronte alle esigenze risulta nel periodo più sfavorito: QT= 84.750 kcal DIMENSIONAMENTO PANNELLI SOLARI Il calore reso dai pannelli solari si può mediamente stabilire in 500 kcal/h per ogni m2 di pannello installato. Per problemi di ingombro, sulla copertura verranno posizionati n.12 pannelli aventi ciascuno una superficie di circa 2 m2 circa suddivisi in due impianti distinti. Considerando un soleggiamento medio durante l'arco dell'anno di circa 7,5h (dalle 9.30 alle 17.00) la potenza termica complessiva fornita dai pannelli risulterà quindi: QPS = 500 x 12 x 2 x 7,5 = 90.000 kcal Il calore prodotto dai pannelli nel medio periodo risulta sufficiente per far fronte al fabbisogno termico di acqua sanitaria. Considerando giornate con apporto nullo, si dovrà prevedere di avere un apporto di calore dalla caldaia. I bollitori saranno dimensionati quindi con un doppio scambiatore (serpentino di scambio con i pannelli solari, e serpentino di scambio con la caldaia) aventi le stesse superfici. La taglia dell'impianto fotovoltaico e di conseguenza la sua potenza di targa deve essere scelta in relazione alle esigenze dell'utenza, in base ai consumi elettrici dell'utenza stessa, nonché agli spazi disponibili e alle condizioni di irraggiamento solare del luogo di installazione dell'impianto. Il consumo medio annuo di circa 6.000.000 di kWh dello stabilimento, risulta evidentemente superiore alla capacità produttiva dell’impianto fotovoltaico. Lo stabilimento presenta un consumo di energia elettrica reattiva non trascurabile, a questo proposito, si consiglia di eseguire un'analisi di rete al fine di consentire il corretto funzionamento dell'impianto fotovoltaico stesso. L’impianto è indirizzato alle funzioni di studio di ricerche sull’applicazione fotovoltaica, l’energia prodotta sarà prevalentemente utilizzata dal centro ricerche (autoconsumo). In base alle disponibilità di spazio di installazione è stato scelto un impianto in grado di produrre circa 19kWp. Criterio di stima dell’energia prodotta L’energia generata dipende:
Sito di installazione La disponibilità della fonte solare per il sito di installazione è verificata utilizzando i dati “UNI 10349” relativi a valori giornalieri medi mensili della irradiazione solare sul piano orizzontale. Per la località sede dell’intervento, ovvero il comune di FONTANETO D'AGOGNA (NO) avente latitudine 45.6439 °, longitudine 8.4836 ° e altitudine di 260 m.s.l.m.m., i valori giornalieri medi mensili della irradiazione solare sul piano orizzontale stimati sono pari a:
Fonte dei dati: UNI 10349 Quindi, i valori della irradiazione solare annua sul piano orizzontale sono pari a: Irradiazione solare media annuale sul piano orizzontale [kWh/m²] Annua: 1 324.04 Fonte dei dati: UNI 10349 Non essendoci la disponibilità, per la località sede dell’impianto, di valori diretti si sono stimati gli stessi mediante la procedura della UNI 10349, ovvero, mediante media ponderata rispetto alla latitudine dei valori di irradiazione relativi a due località di riferimento scelte secondo i criteri della vicinanza e dell’appartenenza allo stesso versante geografico. La località di riferimento N. 1 è VERBANIA avente latitudine 45.9253 °, longitudine 8.5500 ° e altitudine di 197 m.s.l.m.m.. Irradiazione giornaliera media mensile sul piano orizzontale [MJ/m2]
Fonte dei dati: UNI 10349 La località di riferimento N. 2 è NOVARA avente latitudine 45.4497 °, longitudine 8.6203 ° e altitudine di 159 m.s.l.m.m.. Irradiazione giornaliera media mensile sul piano orizzontale [MJ/m2]
Fonte dei dati: UNI 10349 Ombreggiamento Il generatore fotovoltaico sarà installato sul tetto piano dell’edificio Centro Ricerche. Gli effetti di schermatura da parte di volumi all’orizzonte, dovuti ad elementi naturali (rilievi, alberi) o artificiali (edifici), determinano la riduzione degli apporti solari e il tempo di ritorno dell’investimento. Date le interdistanze mantenute tra gli elementi artificiali presenti sul luogo di installazione il Coefficiente di Ombreggiamento, funzione della morfologia del luogo, è pari a: 1.00. Qui sotto è possibile scaricare il diagramma solare per il comune di FONTANETO D'AGOGNA: Esposizione dei moduli L’impianto è stato realizzato sulla copertura piana dello stabile ospitante il Centro Ricerche. Gli spazi dedicati all’installazione dei moduli fotovoltaici sono stati determinati tenendo conto degli spazi a disposizione e delle zone d’ombra generate da strutture edili ed impiantistiche esistenti. Le aree occupate dai moduli sono dettagliatamente riportate nelle tavole grafiche allegate. Le stringhe sono state composte in schiere formate da due moduli sovrapposti in senso verticale. Per la posa dei moduli fotovoltaici si è provveduto all'installazione di una struttura di supporto con la duplice funzione di sostegno dei moduli e di ottenimento dell'inclinazione ottimale dei moduli. La struttura è composta da cavalletti in acciaio zincato o in acciaio INOX e da correnti sui quali si fisseranno i moduli fotovoltaici tramite appositi accessori anch'esse in acciaio zincato o INOX. I cavalletti della struttura sono stati fissati alle predisposte zavorre (biscotti) appoggiate alla copertura stessa. Data la necessità di rispettare il DM 19/02/07 ai fini dell’applicazione delle tariffe incentivanti, si è ricercato nella tipologia di installazione il grado di integrazione architettonica parziale. Data l’installazione dei moduli fotovoltaici su tetto piano con balaustra perimetrale, la quota massima, riferita all’asse mediano della schiera con maggior inclinazione non sporge per più della metà dalla porzione più bassa dell’elemento perimetrale. Sulla base delle misurazioni degli elementi e delle verifiche grafiche l'angolo di tilt massimo applicabile alla schiera maggiormente sfavorita non dovrà essere superiore a 18°. Il sito di installazione, gli spazi a disposizione, i basamenti di supporto già predisposti, gli ombreggiamenti reciproci e l’altezza della balaustra perimetrale hanno limitato il posizionamento dei moduli in orientamento (Azimut) ed inclinazione (Tilt). Configurazione dei campi fotovoltaici I moduli sono collegati tra loro a formare stringhe che a loro volta compongono sottocampi e campi fotovoltaici. Ogni campo fa capo, previa interposizione di scatole di connessione e sistema di sezionamento, ad un inverter. I campi sono stati configurati secondo lo schema seguente: CAMPO 1
CAMPO 2
Al fine di ottemperare alla richiesta della DK 5940, art 5.2, sui criteri di allacciamento di impianti di produzione alla rete BT, si è previsto un allacciamento trifase distribuendo le potenze in modo da non avere differenze oltre i 6 kW tra le tre fasi, così composto:
Caratteristiche impianto fotovoltaico Moduli fotovoltaici Gli impianti fotovoltaici sono stati realizzati con componenti che assicurino l'osservanza delle condizioni indicate nell’allegato 1 del DM 19/02/2007. I moduli fotovoltaici sono stati provati e verificati da laboratori accreditati, per le specifiche prove necessarie alla verifica dei moduli, in conformita' alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025. Tali laboratori sono accreditati EA (European Accreditation Agreement) o hanno in essere con EA accordi di mutuo riconoscimento. I moduli solari fotovoltaici installati sono del tipo Helios Technology HT 225P con celle in silicio policristallino aventi le seguenti caratteristiche: • Potenza massima Pmax 225 W ± 3% • Voc (open circuit voltage) 37,00 V • Vmpp (optimum operating voltage) 29,20 V • Isc (short circuit current) 8,20 A • Impp (Optimum operating current) 7,71 A Inverter Sono gli apparecchi adottati per la conversione DC / AC. Ogni inverter è a commutazione forzata con modulazione a larghezza di impulsi (PWM - Pulse With Modulation), in grado di operare in modo completamente automatico e contenente al suo interno uno o più inseguitori del punto di massima potenza del generatore fotovoltaico (MPPT - Maximum Power Point Traker) e il dispositivo di interfaccia di rete (a norma CEI 11-20) contenente le protezioni lato AC (interrompe l'immissione di corrente sia se la tensione o la frequenza della corrente immessa differiscono da quelle di rete oltre i limiti accettati dalla normativa vigente sia se viene isolato il ramo di rete a cui è connesso l'inverter). Gli apparecchi sono idonei per la posa in ambienti interni. Caratteristiche generali degli apparecchi:
CARATTERISTICHE TECNICHE: Fronius IG 40 Lato c.c.
Tensione solare; corrente solare; tensione di rete; corrente di rete; frequenza di rete; potenza attiva generata verso rete; energia netta fornita alla rete (energia risparmiata); temperatura interna all’inverter. Gli stessi parametri sono rilevabili attraverso una porta RS-485. Fronius IG 60 HV Lato c.c.
Tensione solare; corrente solare; tensione di rete; corrente di rete; frequenza di rete; potenza attiva generata verso rete; energia netta fornita alla rete (energia risparmiata); temperatura interna all’inverter. Gli stessi parametri sono rilevabili attraverso una porta RS-485. Tensione MPP massima 10 x 33,61V = 336,1 V Producibilità dell’impianto L’energia elettrica che un impianto PV può produrre in un’anno dipende soprattutto da: • radiazione solare; • orientamento ed incliìnazione dei moduli; • rendimento dell’impianto PV. La potenza nominale di un impianto fotovoltaico dichiarata dal costruttore dei moduli è riferita a condizioni di irraggiamento solare standard pari a 1 kW/m2 su piano orizzontale. Per stabilire la producibilità dell’impianto si utilizzerà il valore di radiazione solare media annuale sulla superficie orizzontale relativo al comune di Fontaneto d’Agogna, precedentemente determinato sulla base della norma UNI 10349, in 1.324kWh/m². Considerando l’orientamento a Sud Est di -15° e l’inclinazione media dei pannelli rispetto all’orizzontale di 14° si ricava un coefficiente di maggiorazione pari a 1,09, ottenendo per il generatore di potenza nominale 18,9kW, si ottiene una produzione annua lorda di 18,9 x 1,09 x 1.324 = 27.275 kWh Tale valore, considerando le perdite date dal bilanciamento del sistema (BOS) quali • Perdite per riflessione; • Perdite per ombreggiamento e bassa radiazione. • Perdite per mismatching. • Perdite per effetto della temperatura. • Perdite nei circuiti in continua. • Perdite negli inverter. • Perdite nei circuiti in alternata. Stimate in una resa del 0,75%, portano ’effettiva energia prodotta in un anno a 0.75 x 27.275 = 20.456 kWh L’impianto fotovoltaico è dotato di un sistema di monitoraggio per l’analisi e la visualizzazione dei dati elettrici ed ambientali composto da: • n. 4 schede di comunicazione per PC integrate; • n. 1 box datalogger USB, collegato ad un inverter via RJ 485 per l’acquisizione dei dati; • n. 1 box scheda sensori specifica per distanze > 20 m tra sensori ed inverter; • n. 1 sensore temperatura moduli; • n. 1 sensore irradiazione solare. I componenti sono stati collegati tra loro secondo le indicazioni del costruttore. L'impianto di controllo è composto da un insieme di elementi che permettono di monitorare, gestire e armonizzare il funzionamento dei vari elementi di vari sottosistemi all'interno dell'intero impianto. L'analisi delle grandezze monitorate e l'attuazione delle varie operazioni avvengono tramite sensori ed attuatori di varia natura gestiti localmente o centralmente a seconda delle richieste. L'impianto di controllo è costituito da un'unità centrale che si interfaccia alla rete aziendale, garantendo un accesso selettivo e controllato alle varie pagine di visualizzazione di stato e configurazione. È quindi possibile consentire agli addetti di poter modificare i parametri di funzionamento delle porzioni competenti dell'impianto, garantendo nel contempo la possibilità ad altri utenti di effettuare controlli sullo stato di funzionamento di una parte o dell'intero impianto. L'unità di controllo effettua anche una registrazione dei dati storici in modo da consentire l'analisi statistica dei valori ottenuti. All'unità di controllo centrale vengono connesse diverse unità di gestione locale che permettono di semplificare le operazioni di controllo automatico delle varie parti dell'impianto, garantendo una modularità dello stesso e migliorandone le prestazioni. Per "prestazioni" dell'impianto di controllo si intende la velocità e la qualità o correttezza della risposta del sistema ad una variazione delle condizioni di funzionamento Alle unità di controllo locali sono collegate le interfacce verso i sensori e gli attuatori disposti sui vari elementi dell'impianto.
È possibile effettuare una suddivisione funzionale delle zone d'azione del sistema, anche se la variazione di un parametro all'interno di una zona di competenza può influire sul funzionamento di un'altra parte dell'impianto. Le zone funzionali sono le seguenti: - climatizzazione piano terra e primo piano, - gestione dell'impianto di refrigerazione, - gestione pompe geotermiche, - gestione caldaia, - gestione impianto solare per riscaldamento, - gestione impianto per prove, - gestione sistema di recupero dell'acqua sanitaria, - gestione impianti ausiliari, - sistema di visualizzazione e controllo. Gli impianti di climatizzazione sono essenzialmente costituiti dai termostati ambiente, dai ventil convettori e dai recuperatori di calore. Questo impianto consente di garantire il microclima ideale e la riduzione dei consumi nei vari ambienti della struttura. In funzione della presenza o no di persone all'interno di un locale, delle richieste dell'utente e delle condizioni esterne, è possibile controllare i ventilconvettori del locale in modo da ottimizzarne il funzionamento ed i consumi. Garantendo una gestione indipendente dei singoli locali si ottengono le migliori prestazioni in quanto i parametri di funzionamento sono legati a fattori esterni differenti (come ad esempio l'esposizione al sole), fattori umani (sensibilità alla temperatura degli utenti) e situazioni particolari. L'impianto di climatizzazione genera le richieste che devono essere asservite da altre parti dell'impianto, e in special modo dal circuito della caldaia, dalle pompe di calore geotermiche e dal sistema di refrigerazione. La parte di gestione dell'impianto di refrigerazione consente di controllare il funzionamento dei refrigeratori esterni e delle pompe di mandata in funzione delle richieste e delle temperature dei fluidi nell'impianto. In base alle condizioni esterne e alle impostazioni il sistema di controllo determina se le funzioni di refrigerazione debbano essere asservite dall'impianto di refrigerazione o dalle pompe geotermiche e quindi quale degli impianti deve essere attivato. L'impianto geotermico è essenzialmente costituito tra tre elementi differenti, ossia tre differenti tipi di pompe di calore e sonde. La pompa di calore principale utilizza il metodo di prelievo e reimmissione nella falda acquifera tramite pozzi. Questo sistema garantisce potenze elevate e viene utilizzato sia per refrigerare che per produrre acqua calda. Gli altri due elementi dell'impianto geotermico sono due pompe di calore, una con sonde verticali e l'altra con sonde orizzontali. Queste due pompe vengono utilizzate sia per le prove che in aggiunta alla pompa principale. Il sistema di gestione progettato prevede l'integrazione della pompa di calore principale con le due pompe di calore per prove, quando quella principale non ha potenza sufficiente ad asservire alle richieste dell'impianto. Se, in caso di funzionamento da refrigeratore, la potenza totale fornita dal sistema geotermico non fosse sufficiente il sistema di controllo procederebbe all'attivazione dell'impianto di refrigerazione. Nel caso di funzionamento da riscaldatore, qualora la potenza termica fornita dalla pompe geotermiche non fosse adeguata a rispettare le richieste, il sistema di controllo invierebbe una richiesta di funzionamento alla caldaia a condensazione. Il sistema di controllo progettato consente di analizzare i consumi elettrici e l'energia termica prodotta dalle pompe di calore, realizzando anche una raccolta di dati storici in modo da poter evidenziare l'andamento di tali valori durante i vari nel tempo. La caldaia modulare a condensazione viene utilizzata per produrre l'acqua calda per le prove, per l'integrazione dell'impianto solare e per l'eventuale riscaldamento dei locali qualora la parte geotermica non avesse potenza adeguata. Le varie richieste dell'impianto vengono asservite attivando le pompe di mandata e controllando il funzionamento della caldaia stessa: la logica di controllo interna alla caldaia gestisce autonomamente il numero di moduli riscaldanti attivi. L'impianto solare per il riscaldamento viene utilizzato per fornire acqua calda sanitaria. La potenza ottenuta dai pannelli solari viene calcolata e memorizzata in modo da poter verificarne l'andamento durante le varie ore del giorno e nei vari periodi dell'anno. L'utilizzo di sensori che indicano le condizioni atmosferiche del cielo consentono di correlare i valori di potenza termica resa dai pannelli solari con la presenza di nubi nel cielo e di effettuare regolazioni più rapide dell'impianto. Qualora i pannelli solari non riuscissero a fornire energia sufficiente per rispondere alle richieste è infatti possibile comandare un intervento integrativo della caldaia. La gestione della temperatura degli accumuli collegati al circuito solare avviene in maniera automatica e in caso di riscaldamento eccessivo degli stessi si procede al rilascio automatico di una quantità d'acqua sufficiente a scongiurare il pericolo di un surriscaldamento degli accumuli. Per realizzare le prove all'interno dei laboratori è necessario fornire acqua con valori differenti di temperatura, pressione e portata. Una gestione centralizzata di tali parametri consente una semplificazione degli impianti di prova all'interno dei locali del laboratorio ed una riduzione dei consumi. L'acqua calda necessaria per le prove è ottenuta utilizzando la caldaia a condensazione che, grazie alla modularità, è sufficientemente flessibile da adattarsi alle diverse condizioni di funzionamento, garantendo sempre rendimenti elevati. Il sistema di recupero dell'acqua sanitaria consente di recuperare parte del calore ceduto all'acqua utilizzata per le prove. In questo modo è possibile ridurre ulteriormente i consumi necessari per la produzione di acqua calda per le prove: la gestione dell'impianto di recupero avviene grazie al sistema di controllo e non richiede alcun intervento da parte degli operatori.
Le interfacce software di visualizzazione e controllo sono realizzate con schemi sinottici con grafica ricercata in modo da rendere elementare, immediata e chiara la comprensione dello stato dei vari elementi dell'impianto.
La gestione automatica dell'impianto consente di applicare strategie di ottimizzazione dei consumi, semplificare la gestione dell'impianto da parte degli operatori, migliorare il funzionamento delle singole parti dell'impianto e, contemporaneamente, dell'intero complesso. Infine il sistema di controllo permette di migliorare il benessere fisico legato al microclima presente nei vari locali dell'edificio, potendo garantire sempre le condizioni ottimali. Un sistema di controllo centralizzato consente di adattare il funzionamento dell'impianto alle richieste effettive e contingenti dell'utenza, evitando di far funzionare parti dell'impianto quando non necessario e coordinando il funzionamento tra i vari sottosistemi. È infatti possibile configurare il funzionamento dei vari attuatori nel modo il più consono possibile all'asservimento delle varie richieste provenienti dalle diverse parti dell'impianto. Come esempio si può considerare il seguente caso: In periodo tardo autunnale il riscaldamento dei locali viene normalmente garantito utilizzando una pompa di calore. L'acqua calda sanitaria utilizzata all'interno delle docce e delle cucine dello stabilimento è prodotta grazie ai moduli solari, con l'integrazione ove necessario della caldaia. Dovendo realizzare una prova con acqua calda si attiva la pompa di mandata della singola parte dell'impianto. La riduzione della temperatura dell'acqua che ne consegue porta all'attivazione di un numero di elementi scaldanti della caldaia sufficiente a soddisfare la richiesta. Qualora la temperatura esterna scendesse eccessivamente e l'impianto geotermico non riuscisse a soddisfare la richiesta di potenza, verrebbe utilizzata la caldaia per il riscaldamento. L'utilizzo del sistema di controllo consente di ottimizzare il funzionamento dei vari impianti in modo da poter scegliere in ogni momento quello che consente consumi minori, in relazione alla capacità di asservire nel miglior modo possibile le richieste imminenti. Supponendo di voler garantire le condizioni migliori di microclima nei vari locali, con un controllo manuale dell'impianto è impossibile adattare dinamicamente, giorno per giorno o ora per ora il funzionamento delle varie parti dell'impianto ed è quindi necessario considerare le condizioni peggiori. In tali condizioni è necessario incrementare il periodo durante l'inverno in cui la caldaia venga fatta funzionare anche in sostituzione all'impianto geotermico. Discorso analogo è fattibile per il funzionamento estivo dell'impianto di refrigerazione. Per garantire la possibilità di riscaldare e raffreddare a sufficienza i locali è quindi necessario garantire la possibilità di avere una quantità di energia termica maggiore di quella effettivamente necessaria in un determinato momento, in modo da poter gestire eventuali oscillazioni. La notevole instabilità climatica degli ultimi anni non permette di effettuare una scelta oculata in quanto è possibile che si verifichino cambiamenti repentini e con forti oscillazioni che richiederebbero la continua commutazione manuale tra i diversi tipi di sistemi di riscaldamento e raffrescamento. L'utilizzo di un sistema di controllo globale dell'impianto consente anche di evitare gli sprechi garantendo una gestione giornaliera o addirittura oraria delle varie parti del sistema. I consumi elettrici aggiuntivi dell'impianto sono complessivamente stimabili dell'ordine di qualche decina di watt, ad esclusione dei PC comunque attivi per le normali attività di laboratorio e l'LCD dimostrativo presente nello showroom. Il sistema di controllo consente anche un considerevole incremento della sicurezza intrinseca dell'impianto, andando a monitorare parametri critici (es. pressioni e temperature) o situazioni di pericolo (es. fughe di gas, allagamenti). In tali condizioni si riduce il rischio di incidenti e di conseguenza la spesa sociale. In caso di pericolo imminente, la gestione degli allarmi avviene in diverse modalità, sia disattivando ove necessario porzioni dell'impianto, sia comunicando repentinamente tramite e-mail o finestre di avviso sui terminali collegati alla rete.  I materiali e le coibentazioni utilizzati hanno permesso di far rientrare il fabbisogno energetico dell’edificio in Classe A (Calcolo effettuato in base alle Norme: UNI EN 832, UNI 10348, Raccomandazione CTI R 03/3 e norme correlate) con un valore di fabbisogno al metro quadro rispondente a quanto richiesto dall’Agenzia CasaClima. Il raffronto fra l’intervento proposto ed un approccio tradizionale viene sviluppato riportando i calcoli tipici della Legge 10 ed il certificato energetico che ne consegue nei due differenti casi. L’innovazione non è altro che la realizzazione di un edificio di tipologia industriale a bassa emissione tramite l’utilizzo di materiali in commercio che permettano di avere dei coefficienti di dispersione termica minori e quindi un conseguente risparmio energetico; questo unitamente all’utilizzo di fonte rinnovabile per la climatizzazione ha permesso all’edificio di rientrare nella classe con fabbisogni energetici inferiori ai 27 kWh/m2a e di essere un esempio in un periodo ove si sta fortemente sottolineando la necessità di una coscienza ambientale tramite la minimizzazione degli sprechi a fronte però di un costo di costruzione più oneroso. Il contesto di replicabilità risulta dal fatto che unitamente all’utilizzo di fonti rinnovabili è possibile realizzare edifici di questo tipo curando l’aspetto della classe energetica non solo per quelli che siano gli interventi residenziali ove il riguardo per il risparmio da parte dell’utente privato è maggiore, ma anche su quelli di tipologia industriale ove questo aspetto non è così sentito.
SITUAZIONE STRUTTURA REALIZZATA
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Centro Ricerche
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| Ultimo aggiornamento 03/09/2010 |
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