Dagli edifici a zero energia agli edifici a zero emissioni: analisi e ottimizzazione del progetto degli impianti HVAC = From zero energy to zero emission buildings: analysis and optimization of HVAC system design

A fronte della recentissima revisione della Direttiva Europea sulla prestazione energetica degli edifici 2023, è emersa l’urgente necessità di attuare delle strategie per migliorare l’efficienza energetica degli stessi. Nel contesto delle misure proposte dal Green Deal Europeo, si nota come sia stato introdotto per la prima volta l’obiettivo della decarbonizzazione e come la Nuova Direttiva EPBD abbia definito il concetto di Net Zero Emission Building, evoluzione del precedente Zero Energy Building, spostando quindi l’attenzione dall’efficienza energetica alla neutralità climatica. Nota l’importanza di valutare soluzioni in grado di ridurre le emissioni di carbonio, la presente tesi si pone come primo obiettivo l’analisi e la comparazione di diverse alternative di progetto impiantistico per un edificio complesso e particolarmente energivoro, un polo ospedaliero di nuova costruzione, dal punto di vista dei consumi energetici e delle emissioni di CO2. Contestualmente, a seguito di analisi di letteratura scientifica sul tema, si è introdotto un secondo obiettivo, ovvero la verifica delle potenzialità di un modello di calcolo dinamico su base oraria, per validare la sua possibile applicazione anche su edifici particolarmente complessi, adottando come modello di calcolo EnergyPlus attraverso l’interfaccia grafica di DesignBuilder. Come caso studio è stato scelto un polo ospedaliero di nuova costruzione caratterizzato da una complessa e variegata distribuzione degli ambienti e un elevato fabbisogno energetico per garantire il corretto funzionamento delle strutture ed il comfort degli occupanti. Il focus del presente elaborato è lo studio comparativo delle prestazioni di diverse tecnologie di generazione di energia per impianti idronici, ottimizzando a monte tutti gli altri aspetti della progettazione da cui derivano i fabbisogni dell’edificio. Le alternative analizzate per la produzione di acqua calda, includono la caldaia a condensazione, la pompa di calore aria-acqua, l’allacciamento alla rete di teleriscaldamento esistente e la macchina polivalente, il tutto associato a gruppi frigoriferi per la produzione di acqua refrigerata. Lo studio delle potenzialità di modellazione di dettaglio delle diverse tecnologie porta ad ottenere un quadro completo delle potenzialità del software, le cui simulazioni risultano estremamente realistiche e dettagliate, ma anche dei limiti attualmente riscontrati durante la fase di modellazione, riguardanti le logiche di funzionamento dei dispositivi presenti nelle UTA e le difficoltà computazionali che comporta un modello di tale complessità. Concludendo, si è verificato come l’alternativa costituita da polivalente, associata a gruppi frigoriferi, sia la soluzione che comporta una quantità minore di emissioni nocive. Osservando l’andamento dei fabbisogni dell’intero complesso edificato, si nota come sia preponderante la richiesta di fabbisogni frigoriferi rispetto ai termici, durante l’intero periodo dell’anno, motivo per cui una soluzione come la polivalente che produce anche acqua refrigerata in ausilio ai gruppi frigoriferi è risultata la più efficiente. È bene sottolineare, inoltre, che le analisi sono state condotte non considerando l’ausilio di fonti rinnovabili, che potrebbero migliorare le prestazioni del sistema, riducendo ulteriormente le emissioni.