Blasi, Roberto (2013) “ENERGIE RINNOVABILI PER LA SALUTE: L’impianto di trigenerazione e sonde geotermiche per l’Ospedale San Giovanni Bosco di Napoli.”. [Tesi di dottorato]

Anteprima

Testo Tesi_Dott_R_Blasi.pdf Download (14MB) | Anteprima

Abstract

La tesi approfondisce le tematiche di ricerca legate alle discipline facenti capo all’energetica ed alle fonti rinnovabili. In essa si sono effettuate numerose simulazioni dinamiche dell’intero plesso ospedaliero ai fini della determinazione del fabbisogno energetico complessivo. Particolare attenzione è stata rivolta alla simulazione dell’impianto di co-trigenerazione proposto nonché allo studio degli impianti geotermici basati sull’utilizzato di scambiatori di calore con il terreno ed al dimensionamento di un impianto geotermico sperimentale. L’attività di ricerca è stata finalizzata alla determinazione delle caratteristiche architettoniche degli edifici costituenti la struttura ospedaliera e parallelamente sono state predisposte dettagliate campagne sperimentali di rilevazione dei consumi energetici (energia elettrica e gas naturale). Si è quindi effettuato una estesa ricerca bibliografica, identificando la rilevante normativa inerente le tecnologie impiantistiche utilizzate in ambito co-trigenerativo da accoppiare a macchine frigorifere ad assorbimento. Per procedere al dimensionamento dell’impianto di co – trigenerazione è stato necessario determinare l’andamento orario del fabbisogno energetico della intera struttura ospedaliera. A tale scopo dopo aver consultato la bibliografia scientifica di settore si è deciso di affrontare tale problematica mediante l’ausilio di un sistema di simulazione dinamica. Dopo un’attenta valutazione delle caratteristiche tecniche dei programmi di simulazione dinamica disponibili si è scelto di utilizzare il software commerciale Trnsys. Si è quindi realizzato un complesso modello nel quale sono stati inseriti tutti gli elementi costruttivi caratteristici del sistema edificio – impianto. Per quanto concerne la simulazione dell’edificio è stato necessario identificare i parametri principali costruttivi ed operativi dei singoli ambienti costituenti la struttura ospedaliera, tra i quali si possono annoverare a titolo di esempio l’orientamento geografico, la volumetria, i valori dei coefficienti di scambio termico delle superfici opache e trasparenti, i parametri caratteristici delle condizioni ambientali imposte dalle norme vigenti relativamente alla climatizzazione invernale ed estiva, la quantificazione dei ricambi orari imposti dalle norme, la presenza degli impianti elettrici e delle persone occupanti i singoli ambienti. Per quanto concerne la simulazione degli elementi impiantistici è stato necessario inserire i parametri caratteristici di funzionamento degli impianti innovativi proposti (impianto di co-trigenerazione) e quelli tradizionali per la climatizzazione invernale ed estiva (gruppo frigo ad azionamento elettrico e caldaie alimentate a gas naturale). Nello specifico è stato necessario effettuare un approfondito studio dei modelli matematici impiegati per simulare il funzionamento del cogeneratore costituito da un motore a combustione interna ad accensione comandata alimentato a gas naturale, dell’assorbitore a singolo effetto, dei gruppi frigo alimentati elettricamente e delle caldaie di integrazione anch’esse alimentate a gas naturale. Dai risultati della simulazione degli edifici della struttura ospedaliera si sono ricavati i fabbisogni orari dell’ energia termica e frigorifera che sono stati confrontati con quelli rilevati sperimentalmente in situ consentendo la validazione del modello di simulazione realizzato. Analogamente sono stati determinati gli andamenti temporali delle caratteristiche di funzionamento degli impianti proposti. Per quanto concerne la soluzione co-trigenerativa si sono studiate le logiche di gestione ottimizzata di tali impianti, si sono determinati gli indici economici ed energetici e si è proceduto ad effettuare un confronto dei risultati ottenuti mediante l’utilizzo di logiche gestionali avanzate. Si è quindi affrontato un approfondito studio bibliografico relativo allo sfruttamento della risorsa geotermica da utilizzare in accoppiamento all’impianto co-trigenetivo. Dallo studio bibliografico è emerso che la risorsa geotermica può essere impiegata per la climatizzazione ambientale sfruttando la cosiddetta risorsa a bassa entalpia (fluido termovettore avente temperatura massima di 85 °C) per la produzione diretta di calore mediante pompe di calore di tipo acqua – acqua. Parallelamente si sono analizzati diversi modelli matematici frequentemente utilizzati per il dimensionamento del campo di sonde geotermiche. Da tale studio è emerso che per procedere al corretto dimensionamento dell’impianto è indispensabile determinare i parametri caratteristici del terreno oggetto di studio (conducibilità termica, diffusività termica, temperatura indisturbata, conducibilità termica del riempimento) mediante l’effettuazione di un test della risposta termica del terreno (Ground Response Test). Nel caso oggetto di studio, non essendo disponibili i dati relativi al sottosuolo, in quanto si sarebbero dovuti effettuare sondaggi geologici profondi e quindi molto costosi, si è deciso di sfruttare la potenzialità della simulazione dinamica applicata al GRT per determinare i parametri della risposta del sottosuolo variando i dati caratteristici dello stesso (sottosuoli normali rocciosi e sottosuoli sterili e sedimenti secchi). Dai risultati della simulazione è stato possibile procedere al dimensionamento del campo di sonde geotermico e quindi dell’impianto proposto. E’ stato infine possibile, attraverso una simulazione dinamica, determinare i risultati energetici conseguibili mediante la realizzazione di un innovativo impianto di climatizzazione costituito da una pompa di calore acqua –acqua, accoppiato al campo di sonde geotermiche.

Downloads

Actions (login required)

Modifica documento