Le scelte impiantistiche nella ristrutturazione di un edificio polifunzionale soggetto a vincoli

Per risponde ai fabbisogni energetici dell’edificio, tenendo conto dei numerosi vincoli, la progettazione impiantistica ha previsto la presenza di una centrale termofrigorifera a pompa di calore e di un sistema di trigenerazione

INTRODUZIONE
L’ex Albergo del Rosario, a Pompei, che è oggetto di una completa ristrutturazione che lo porterà all’apertura nella primavera del 2018, è costituito da 4 piani fuori terra, di circa 1.200 m² ciascuno, e da un piano seminterrato. La struttura ricettiva offre 156 posti letto in 80 camere ubicate ai piani tra il primo e il terzo e comprende una hall, un’area convegni con due sale congressi da 100 posti, un’area SPA e fitness, una sala polifunzionale da 200 posti con relativa cucina e un ristorante bistrot da 150 posti con relativa cucina.

Su richiesta del Committente, la progettazione architettonica e quella impiantistica sono state orientate, tra l’altro, al raggiungimento di una elevata classe energetica e di un buon livello di automazione per cui, essendo l’edificio soggetto a vincolo della Soprintendenza ai Beni Architettonici, sono stati utilizzati tutti i possibili accorgimenti consentiti. In particolare, le pareti esterne, del tipo a doppia fodera, sono riempite con isolante granulare, i pavimenti su terreno e il tetto sono opportunamente isolati e gli infissi saranno a taglio termico con doppio vetro basso emissivo, solarizzato per la facciata sud. Le due fodere della parete esterna risultano realizzate in mattoni semipieni, cosa che garantisce alla struttura una discreta massa, contribuendo ad aumentare lo sfasamento dell’onda termica. Per quanto riguarda gli impianti, il vincolo non consente l’utilizzo di impianti fotovoltaico e solare termico e non è facile utilizzare la copertura per il posizionamento di pompe di calore o di gruppi frigoriferi, sia per il vincolo che per motivi commerciali, dato che dalla copertura si gode una bellissima vista. Tra l’altro, l’uso di gruppi frigoriferi in copertura avrebbe anche il problema della rumorosità dell’impianto; la situazione sarebbe peggiore se si ipotizzasse di posizionare i gruppi a piano terra.

SCELTA DEL TIPO DI IMPIANTO
L’area di Pompei è attraversata da una ricca falda acquifera sotterranea. Lo studio geologico ha evidenziato la presenza di una falda superficiale, a circa 5 metri, e di una seconda falda, in leggera pressione, alla quota di circa 11 metri. Le prove di portata risultano soddisfacenti, la temperatura della falda è di 15 °C. Si è ipotizzato quindi di utilizzare la falda come serbatoio termico per una centrale termo-frigorifera a pompa di calore questa soluzione centra tutti gli obbiettivi importanti del progetto, in quanto consente di ottenere un notevole risparmio energetico, di raggiungere una discreta aliquota di utilizzo di energie rinnovabili, di rispettare l’estetica del fabbricato, di rispondere ai requisiti acustici e di liberare spazi preziosi all’esterno.

La diagnosi energetica del fabbricato ha consentito di determinare un fabbisogno totale estivo pari a 620 kW e invernale uguale a 460 kW, ambedue compresivi della produzione di acqua calda sanitaria. La portata di punta da emungere dalla falda, necessaria al funzionamento delle pompe di calore in regime estivo, sarebbe stata di circa 37 l/s; l’istruttoria della pratica per l’ottenimento della concessione allo sfruttamento della falda acquifera presso la Città Metropolitana di Napoli ha evidenziato che questo valore è troppo elevato rispetto a quanto previsto dalla Legge Regionale e ciò avrebbe comportato una istruttoria più lunga e dall’esito incerto. Per ridurre la portata di picco si è ipotizzato l’utilizzo di un sistema di accumulo di energia con materiali in passaggio di fase, descritto di seguito, che sarebbe utilizzato solo per la stagione estiva, di gran lunga la situazione peggiore in termini di esigenze energetiche e quindi di necessità di scambio termico in falda. Con questa soluzione le pompe di calore potrebbero essere sottodimensionate rispetto al carico massimo estivo e lavorerebbero di notte per caricare nel sistema di accumulo energia, che poi verrebbe usata durante il giorno, in parallelo a quella prodotta direttamente, per garantire il fabbisogno energetico del fabbricato.
Alle pompe di calore viene affidata anche la produzione di acqua calda sanitaria. Le pompe di calore selezionate sono gruppi polivalenti a quattro tubi con recupero totale che consente la produzione gratuita, durante il funzionamento in refrigerazione, di acqua calda.

L’IMPIANTO DI TRIGENERAZIONE
Considerata l’impossibilità di installazione di impianti fotovoltaico e solare termico, sarà installato un sistema di trigenerazione, con potenza elettrica di picco di 80 kWe, con un assorbitore che consentirà la produzione di acqua refrigerata da impiegare per l’impianto di climatizzazione. Il cogeneratore fornisce una potenza termica nominale di circa 100 kWt, che sarà fornita all’assorbitore o messa in parallelo con le pompe di calore, sia per la produzione centralizzata di acqua calda sanitaria che per alimentare la rete di distribuzione dell’impianto di climatizzazione invernale. L’energia termica ottenuta potrà essere utilizzata nei periodi di mezza stagione per raffrescare le zone ad alto affollamento, quali sale eventi e convegni. Il gruppo frigorifero ad assorbimento sarà anch’esso raffreddato con acqua di falda.

IL SISTEMA DI ACCUMULO DI GHIACCIO
Il sistema di accumulo di ghiaccio consente di ridurre la potenza di punta richiesta ai gruppi frigoriferi, e di conseguenza la portata d’acqua emunta, e di utilizzare l’energia elettrica nelle ore in cui le tariffe elettriche sono più convenienti; inoltre, grazie alle particolari caratteristiche e ai rapidi tempi di reazione, aumenta l’affidabilità dell’impianto di condizionamento, garantendo una grande sicurezza di funzionamento e riducendo i cicli di avvio e fermo dei gruppi frigoriferi.
Il sistema funziona accumulando in un serbatoio, costituito da una vasca interrata riempita di sfere contenenti un miscela eutettica per cambiamento di fase, l’energia prodotta dall’impianto durante la notte, che verrà ceduta alle utenze durante il periodo di utilizzo.
Il funzionamento del sistema si articola in tre fasi alternative: accumulo, de-stoccaggio e produzione diretta + destoccaggio, schematizzate nelle Figure 3, 4 e 5.

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