ANALISI DELL’EFFICACIA DI SISTEMI DI RECUPERO ENERGETICO E FONTI RINNOVABILI PER LA RIDUZIONE DEI CONSUMI DI UN IMPIANTO NATATORIO

The high energy consumption of indoor swimming pools represents a significant challenge for the economic and environmental sustainability of sports facilities. This thesis aims to define the parameters for proper management of an indoor swimming pool, size the HVAC (heating, ventilation, air conditioning, and cooling) systems, and finally evaluate the most suitable system solutions for the most impactful thermal loads, leveraging new technologies and assessing their economic feasibility. A dynamic model of the structure and the system was developed using Edilclima software, based on Italian regulations. This model was compared with more advanced software such as EnergyPlus (the calculation engine) and OpenStudio (the modeling platform), from which electricity and natural gas consumption data were obtained. The dynamic energy model was constructed using information from the documentation of existing indoor swimming pools, the technical materials of the various components, and Italian regulations. The modeling process included defining the building's geometry, construction materials and their thermal properties, internal thermal loads, occupancy profiles within the various rooms, HVAC system configuration, and local climate conditions, described using the Bologna-Borgo Panigale climate file, retrieved from the official EnergyPlus database. The results show that energy consumption is composed of 57% ventilation, 28% pool water heating, and 15% auxiliary energy. The photovoltaic system with an air-to-water heat pump proved to be an excellent solution compared to a traditional gas boiler system, resulting in a 78% reduction in energy bills over the year and an 88% reduction in non-renewable primary energy. It also demonstrates that it is possible to reduce the costs of an indoor pool even with simple measures such as reducing nighttime evaporation by 20% with PVC liners, as well as more advanced solutions such as an excellent air handling unit that also allows dehumidification and even the installation of photovoltaic panels combined with an air-to-water heat pump.

L’elevato consumo energetico delle piscine coperte rappresenta una sfida significativa per la sostenibilità economica ed ambientale delle strutture sportive. Il presente lavoro di tesi si propone di definire i parametri per la corretta gestione di una piscina coperta, il dimensionamento degli impianti HVAC (riscaldamento, ventilazione, condizionamento e raffrescamento) ed infine valutare le soluzioni impiantistiche più adatte in relazione ai carichi termici più impattanti, sfruttando nuove tecnologie e valutandone anche la fattibilità economica. È stato sviluppato un modello dinamico della struttura e del sistema impiantistico tramite il software Edilclima, basato sulla normativa italiana, quest’ultimo confrontato con software più avanzati quali EnergyPlus (come motore di calcolo) e OpenStudio (come piattaforma di modellazione) da cui sono stati ottenuti dati di consumo di energia elettrica e gas naturale. Il modello energetico dinamico è stato costruito attraverso le informazioni provenienti dalla documentazione di piscine coperte esistenti, dai materiali tecnici dei vari componenti presenti e dalle normative italiane. Il processo di modellazione ha incluso la definizione della geometria dell’edificio, dei materiali costruttivi con relative proprietà termiche, dei carichi termici interni, dei profili di occupazione all’interno dei diversi ambienti, della configurazione del sistema HVAC e delle condizioni climatiche locali, descritte mediante il file climatico di Bologna-Borgo Panigale, reperito dal database ufficiale di EnergyPlus. I risultati mostrano che il consumo di energia è composto per il 57% dalla ventilazione, per il 28% dal riscaldamento dell’acqua della vasca e per il 15% dagli ausiliari. Il sistema fotovoltaico con pompa di calore aria-acqua si è rivelata un eccellente soluzione rispetto ad un tradizionale sistema con caldaia a gas poiché porta una riduzione in bolletta durante l’arco dell’anno del 78% ed una riduzione dell’energia primaria non rinnovabile dell’88%. Si dimostra, inoltre, che è possibile ridurre i costi di una piscina coperta anche con semplici accortezze come riducendo l’evaporazione notturna del 20% con dei teli in PVC, così come soluzioni più avanzate come un’ottima unità di trattamento aria che mi consenta anche la deumidificazione ed altresì l’installazione di pannelli fotovoltaici combinati con una pompa di calore aria-acqua.