UNI/TS 11300 La nuova Normativa Nazionale per il calcolo della Prestazione Energetica degli edifici Vincenzo Corrado e Ilaria Ballarini
AUTORI: Vincenzo Corrado, ingegnere civile, professore associato di Fisica tecnica ambientale presso il Politecnico di Torino, già vice-presidente dell’Ordine degli Ingegneri della provincia di Torino, è il referente italiano per il CTI (Comitato Termotecnico Italiano) e per il CEN (Comité Européen de Normalisation) della normativa tecnica sul tema “Isolamento termico degli edifici – metodi di calcolo delle prestazioni energetiche”, svolge attività di ricerca e consulenza scientifica nei settori della termofisica dell’edificio, dell’energetica edilizia e del controllo dell’ambiente interno all’interno del gruppo di ricerca TEBE (Technology Energy Building Environment) nel dipartimento di Energetica, è autore di oltre 110 pubblicazioni scientifiche in ambito nazionale ed internazionale. Ilaria Ballarini, architetto, dottoranda in “Innovazione tecnologica per l’ambiente costruito” presso il Politecnico di Torino, svolge attività di ricerca sul tema della prestazione energetica degli edifici all’interno del gruppo di ricerca TEBE (Technology Energy Building Environment) nel dipartimento di Energetica.
“La riproduzione dei prospetti contenuti all’interno della norma UNI TS 11300/1 e 2:2008 è stata autorizzata da UNI Ente Nazionale Italiano di Unificazione. L’unica versione che fa fede è quella originale reperibile in versione integrale presso UNI, Via Sannio, 2 - 20137 Milano, tel. 02-70024200, fax 025515256 e-mail:
[email protected], sito internet www.uni.com”
Sommario
1
QUADRO LEGISLATIVO E NORMATIVO GENERALE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1
La direttiva europea 2002/91/CE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2
La normativa tecnica europea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.3
La normativa tecnica italiana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.4
Legislazione italiana e normativa tecnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.4.1
I decreti legislativi 192/2005 e 311/2006 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.4.2
I decreti ministeriali 19/02/2007 e 11/03/2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.4.3
Il decreto legislativo 115/2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
LA UNI/TS 11300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
Quadro del modello di calcolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.1.1
Procedura generale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.1.2
Termini del bilancio termico dell’edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.1.3
Calcolo del fabbisogno di acqua calda sanitaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.1.4
Calcolo dei rendimenti energetici degli impianti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2 2.1
2.2
Quadro dei dati di ingresso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3
Quadro delle modalità di calcolo standard e delle semplificazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.1
Condizioni al contorno nelle valutazioni di progetto o standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.2
Semplificazioni nella definizione di dati d’ingresso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3
2
ESEMPI DI APPLICAZIONE DELLA UNI/TS 11300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.1
Edificio in progetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2
Edificio esistente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4
SIMBOLOGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5
BIBLIOGRAFIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5.1
Legislazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.2
Norme tecniche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.3
Letteratura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1
QUADRO LEGISLATIVO E NORMATIVO GENERALE
1.1
La direttiva europea 2002/91/CE
La direttiva europea 2002/91/CE sul rendimento energetico degli edifici, di seguito indicata come “Direttiva”, ha imposto ai paesi dell’Unione Europea l’adozione, nella loro legislazione nazionale, di misure finalizzate all’uso razionale dell’energia ed alla riduzione dell’impatto ambientale. In particolare, a decorrere dal 2006, si sono richieste le seguenti misure:
• la definizione di una metodologia di calcolo della prestazione energetica degli edifici (art. 3); • la fissazione di requisiti minimi di prestazione energetica (art. 4); • applicati agli edifici di nuova costruzione (art. 5); • applicati agli edifici esistenti (art. 6); • la certificazione energetica degli edifici (art. 7); • l’ispezione periodica delle caldaie e degli impianti di condizionamento (artt. 8 e 9). Secondo la definizione della Direttiva, la prestazione energetica di un edificio esprime la quantità di energia stimata o effettivamente consumata per soddisfare i diversi bisogni (riscaldamento ambiente, riscaldamento dell’acqua, raffreddamento, ventilazione, illuminazione …) connessi ad un uso standard dell’edificio. Sempre secondo la Direttiva, nel calcolo della prestazione energetica devono essere presi in considerazione la posizione e l’orientamento dell’edificio, le sue caratteristiche termiche, le caratteristiche di tutti gli impianti (riscaldamento ambiente, produzione di acqua calda sanitaria, condizionamento dell’aria, ventilazione, illuminazione), eventuali sistemi solari passivi ed attivi, altri sistemi di generazione di calore ed elettricità da fonti rinnovabili o di cogenerazione, sistemi di teleriscaldamento e di teleraffreddamento, nonché l’effetto delle condizioni climatiche interne, della ventilazione naturale e dell’illuminazione naturale.
1.2
La normativa tecnica europea
Un requisito essenziale per l’adozione delle misure previste dalla Direttiva EPBD è l’esistenza di uno schema generale che definisca la metodologia di calcolo della prestazione energetica globale degli edifici. A tal fine la Commissione Europea ha dato mandato al CEN (ente normatore europeo) perché mettesse a punto:
• una metodologia di calcolo condivisa della prestazione energetica degli edifici; • metodi di valutazione adattabili alla certificazione energetica; • linee guida generali per l’ispezione di caldaie, impianti di riscaldamento e di condizionamento dell’aria. La normativa europea di recente pubblicazione comprende oltre 40 norme tecniche, pubblicate nel 2007 dal CEN e recepite nel 2008 dall’UNI in lingua inglese. Un elenco completo delle norme tecniche utili per la valutazione della prestazione energetica è riportato nel par. 5.2. Come riportato nella UNI EN 15603, la valutazione energetica di un edificio può essere effettuata secondo diverse procedure. Si distinguono la valutazione d’esercizio (operational rating), basata sulla lettura dei consumi reali, e la valutazione di calcolo (calculated rating), la quale può ancora essere classificata in base alle condizioni al contorno. La metodologia più appropriata di valutazione energetica dipende dal tipo di applicazione (v. Tabella I). Tabella I: Tipi di valutazione energetica. Tipo di valutazione
Determinazione della prestazione
di Progetto Standard
Calcolata
Adattata all’utenza d’Esercizio
Misurata
Dati d’ingresso Utenza
Clima
Edificio
Standard
Standard
Progetto
Standard
Standard
Reale
A seconda dello scopo
Reale
Reale
Reale
Reale
Funzione o scopo Permesso di costruire, Certificato energetico del progetto Certificato energetico, Verifica di requisiti di legge Ottimizzazione, Validazione, Progetto di riqualificazione Certificato energetico, Verifica di requisiti di legge
3
Le nuove norme tecniche europee sono articolate secondo la seguente classificazione: 1) Calcolo del fabbisogno totale di energia dell’edificio 2) Calcolo dell’energia erogata 3) Calcolo dell’energia termica netta per riscaldamento e raffrescamento 4) Calcoli di supporto a) Prestazioni termiche dei componenti edilizi b) Ventilazione e infiltrazioni d’aria c) Surriscaldamento e protezione solare d) Condizioni interne e clima esterno e) Definizioni e terminologia 5) Monitoraggio e verifica delle prestazioni energetiche Secondo la normativa tecnica il calcolo della prestazione energetica dell’edificio si struttura in tre livelli (cfr. Figura. 1):
• calcolo dei fabbisogni termici netti di energia per il riscaldamento e il raffrescamento dell’edificio (UNI EN ISO 13790 e norme collegate);
• calcolo dell’energia erogata agli impianti di riscaldamento e raffrescamento, ventilazione, condizionamento, produzione di acqua calda sanitaria e illuminazione artificiale;
• calcolo degli indicatori di prestazione energetica globale, espressa in termini di energia primaria, emissioni di CO2, etc. (UNI EN 15603).
4
1.3
La normativa tecnica italiana
Nella sua complessa struttura, la normativa europea descrive diversi metodi di calcolo alternativi e definisce, per ciascun metodo, una serie di valori di default dei parametri di calcolo. Ai singoli paesi si consente di scegliere il metodo ritenuto più adatto e di definire su base nazionale i valori di alcuni parametri, per meglio adattare l’applicazione del metodo alle condizioni climatiche e alle tipologie costruttive ed impiantistiche locali. Tutto ciò ha indotto l’UNI e il CTI a mettere a punto una serie di norme nazionali (UNI/TS 11300), finalizzate all’applicazione delle norme europee in Italia, con particolare riferimento alle procedure di verifica e valutazione previste dalla legislazione energetica nazionale. Il pacchetto delle norme UNI/TS 11300 “Prestazioni energetiche degli edifici” è suddiviso in quattro parti:
• Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale – Maggio 2008
• Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria – Maggio 2008
• Parte 3: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva (in inchiesta pubblica)
• Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e preparazione acqua calda sanitaria (in corso di elaborazione) Per quanto riguarda le parti della UNI/TS 11300 già pubblicate nel 2008:
• la UNI/TS 11300-1 definisce le linee guida per l’applicazione nazionale della norma UNI EN ISO 13790:2008 con riferimento al metodo mensile quasi-stazionario per il calcolo dei fabbisogni netti di energia per riscaldamento e per raffrescamento;
• la UNI/TS 11300-2 fornisce dati e metodi per la determinazione del fabbisogno di energia utile per la preparazione dell'acqua calda sanitaria, delle perdite e dei fabbisogni di energia elettrica dei sistemi di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria, del fabbisogno annuo specifico di energia primaria per la climatizzazione invernale e per la preparazione dell’acqua calda per usi igienico sanitari, del rendimento globale medio stagionale.
Figura 2: Relazione tra la normativa tecnica europea e quella italiana per il calcolo del fabbisogno di energia per la climatizzazione degli edifici.
Fabbisogno
Rendimenti per la
Rendimenti
termico per riscaldamento e
climatizzazione invernale e la
per la climatizzazione
raffrescamento dell’edificio
produzione di ACS
estiva
Utilizzo di energie rinnovabili
UNI EN 15316-1 UNI EN 15316-2 UNI EN 15316-3
Norme tecniche europee
UNI EN 15316-4-1 UNI EN ISO 13790
UNI EN 15316-4-2,3,4,5,6,7 UNI EN 15243
UNI/TS 11300-2 Norme tecniche nazionali
UNI/TS 11300-1
UNI/TS 11300-3
UNI/TS 11300-4
5
1.4
Legislazione italiana e normativa tecnica
1.4.1
I decreti legislativi 192/2005 e 311/2006
La normativa tecnica per la determinazione della prestazione energetica degli edifici è richiamata all’interno della recente legislazione italiana in materia di rendimento energetico in edilizia. In tal senso, il decreto legislativo 29 dicembre 2006, n. 311 – recante disposizioni correttive e integrative al decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, e attuante la Direttiva – richiede che siano definite le metodologie di calcolo finalizzate al contenimento dei consumi di energia e che la prestazione energetica degli edifici sia espressa attraverso uno o più descrittori. A tal fine si stabilisce che si tengano in considerazione i seguenti elementi: clima esterno e interno; caratteristiche termiche dell’edificio; impianto di riscaldamento e di produzione di acqua calda sanitaria; impianto di condizionamento dell’aria e di ventilazione; impianto di illuminazione; posizione ed orientamento degli edifici; sistemi solari passivi e protezione solare; ventilazione naturale; utilizzo di fonti energetiche rinnovabili, di sistemi di cogenerazione e di riscaldamento e condizionamento a distanza (art. 4 e all. B). I decreti richiedono che i calcoli e le verifiche necessarie siano eseguiti utilizzando metodi che garantiscano risultati conformi alle migliori regole tecniche, e considerano rispondenti a tale requisito le norme tecniche predisposte dagli organismi deputati a livello nazionale o comunitario, quali ad esempio l’UNI e il CEN, o altri metodi di calcolo recepiti con decreto del Ministro dello Sviluppo Economico. I decreti permettono comunque l’utilizzo di altri metodi, procedure e specifiche tecniche che siano sviluppati da organismi istituzionali nazionali, quali l’ENEA, le università o gli istituti del CNR: in questo caso occorre motivarne l’uso nella relazione tecnica di progetto; inoltre, si richiede che i risultati conseguiti con queste metodologie siano equivalenti o conservativi rispetto a quelli che si otterrebbero applicando i metodi di calcolo ufficiali (all. I). Nel calcolo rigoroso della prestazione energetica dell’edificio si chiede di prendere in considerazione i seguenti elementi:
• lo scambio termico per trasmissione e ventilazione (naturale e meccanica) tra l’ambiente climatizzato e l’ambiente esterno;
• lo scambio termico per trasmissione e ventilazione tra zone adiacenti a temperatura diversa; • gli apporti termici interni e solari; • l’accumulo del calore nella massa dell’edificio; • l’eventuale controllo dell’umidità nell’ambiente climatizzato; • le modalità di emissione, distribuzione, accumulo e generazione del calore negli impianti termici e le corrispondenti perdite di energia;
• l’effetto di eventuali sistemi impiantistici per l’utilizzo di fonti rinnovabili di energia. Per gli edifici di nuova costruzione del settore terziario con volume maggiore di 10.000 m³, si richiede di prendere in considerazione l’influenza dei fenomeni dinamici, attraverso l’uso di opportuni modelli di simulazione, salvo che si possa dimostrare la scarsa rilevanza di tali fenomeni nel caso specifico. Le norme, relative alla metodologia di calcolo ufficiale e in vigore nel momento in cui i decreti vi fanno riferimento, sono riportate nell’Allegato M, così suddivise:
• determinazione del fabbisogno energetico primario; • ponti termici; • verifiche condensa; • valutazioni per il periodo estivo; • schermature solari esterne; • banche dati.
6
1.4.2
I decreti ministeriali 19/02/2007 e 11/03/2008
Il decreto del Ministero dello Sviluppo Economico 19 febbraio 2007, attuante i commi della Legge Finanziaria 2007 in materia energetica, all’interno delle note per la compilazione dell’attestato di qualificazione energetica (all. A), richiede di citare le norme tecniche nel documento e di specificare la metodologia di calcolo utilizzata. Parimenti, il decreto ministeriale emanato successivamente (11 marzo 2008) stabilisce il riferimento ai decreti legislativi n. 192 e n. 311 per le metodologie per il calcolo del fabbisogno di energia primaria annuo per la climatizzazione invernale, della trasmittanza termica degli elementi costituenti l’involucro edilizio e della trasmittanza media del medesimo involucro.
1.4.3
Il decreto legislativo 115/2008
In attuazione di quanto previsto dai succitati decreti legislativi, il decreto legislativo 30 maggio 2008, n. 115 – recante attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all’efficienza degli usi finali dell’energia e i servizi energetici, e abrogante la direttiva 93/76/CEE – stabilisce che sia il Comitato Termotecnico Italiano (CTI) a predisporre lo strumento nazionale di riferimento per le metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici; in particolare, il decreto richiede che si adottino le norme tecniche nazionali UNI/TS 11300 e le loro successive modificazioni (all. III, in riferimento all’art. 18 comma 6). Pertanto tali norme costituiscono oggi, a livello nazionale, il riferimento metodologico per il calcolo del fabbisogno di energia degli edifici.
7
2
LA UNI/TS 11300
2.1
Quadro del modello di calcolo
2.1.1
Procedura generale
La procedura di calcolo delle UNI/TS 11300 prevede le seguenti fasi: 1) definizione dei confini dell’insieme degli ambienti climatizzati e non climatizzati dell’edificio; 2) se richiesta, definizione dei confini delle diverse zone di calcolo; 3) definizione delle condizioni interne di calcolo e dei dati di ingresso relativi al clima esterno; 4) calcolo, per ogni mese e per ogni zona dell’edificio, dei fabbisogni netti di energia termica per il riscaldamento (QH,nd) e il raffrescamento (QC,nd); 5) calcolo dei rendimenti impiantistici e dei fabbisogni di energia primaria (Qp); 6) aggregazione dei risultati relativi alle diverse zone servite dagli stessi impianti. I fabbisogni netti di energia per riscaldamento e raffrescamento si calcolano, per ogni zona dell’edificio e per ogni mese, come:
QH,nd = QH,ht – ηH,gn · Qgn = (QH,tr + QH,ve) – ηH,gn · (Qint + Qsol )
(1)
QC,nd = Qgn – ηC,ls · QC,ht = (Qint + Qsol) – ηC,ls · (QC,tr + QC,ve )
(2)
dove QH/C,nd è il fabbisogno netto di energia dell’edificio per riscaldamento/raffrescamento; QH/C,ht è lo scambio termico totale nel caso di riscaldamento/raffrescamento; QH/C,tr è lo scambio termico per trasmissione nel caso di riscaldamento/raffrescamento; QH/C,ve è lo scambio termico per ventilazione nel caso di riscaldamento/raffrescamento; Qgn sono gli apporti termici totali; Qint sono gli apporti termici interni; Qsol sono gli apporti termici solari; ηH,gn è il fattore di utilizzazione degli apporti termici; ηC,ls è il fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche. Il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento dell’edificio può essere ottenuto come:
Qp,H =
QH,nd
(3)
ηe ⋅ ηrg ⋅ ηd ⋅ ηgn
dove ηe, ηrg, ηd, ηgn sono i rendimenti dei sottosistemi nei quali si considera suddiviso l’impianto di riscaldamento, rispettivamente di emissione (e), regolazione dell’emissione in ambiente (rg), distribuzione (d) e generazione (gn).
2.1.2
Termini del bilancio termico dell’edificio
Gli scambi termici si calcolano con le seguenti formule:
QH/C,tr = Htr,adj · (θint,set,H/C – θe ) · t + {∑ Fr ,kΦr,mn,k } ⋅ t
(4)
k
Q H/C,ve = Hve,adj · (θint,set,H/C – θe ) · t
(5)
dove Htr,adj è il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione della zona considerata, corretto per tenere conto della differenza di temperatura interno-esterno; Hve,adj è il coefficiente globale di scambio termico per ventilazione della zona considerata, corretto per tenere conto della differenza di temperatura interno-esterno; θint,set,H/C è la temperatura interna di regolazione per il riscaldamento/raffrescamento della zona considerata; θe è la temperatura media mensile dell’ambiente esterno; Fr, k è il fattore di forma tra il componente edilizio k–esimo e la volta celeste; Φr,mn, k è l’extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste dal componente edilizio k–esimo, mediato sul tempo; t è la durata del mese considerato. Il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione si ricava come:
Htr,adj = HD + Hg + HU + HA
(6)
Hx = btr,x [Σ i Ai Ui + Σ klkψ k + Σ jχj ]
(7)
dove HD, Hg, HU, HA sono i coefficienti di scambio termico per trasmissione, direttamente verso l’ambiente esterno (D), verso il terreno (g), attraverso gli ambienti non climatizzati (U), verso altre zone interne o meno all’edificio climatizzate a temperatura diversa (A); btr,x è il fattore di correzione dello scambio termico per trasmissione.
8
Il coefficiente globale di scambio termico per ventilazione si ricava come:
Hve,adj = ρa ·ca ·{Σ k bve,k · fve,t,k ·qve,k }
(8)
dove ρ a c a è la capacità termica volumica dell’aria; q ve,k è la portata volumica del flusso d’aria k-esimo; bve,k è il fattore di correzione della temperatura per il flusso d’aria k-esimo (bve,k ≠ 1 nel caso di pre-riscaldamento, pre-raffrescamento o di recupero termico sulla ventilazione); fve,t,k è la frazione di tempo in cui si verifica il flusso d’aria k-esimo. Gli apporti termici si calcolano con le seguenti formule:
Qint = {∑Φint,mn,k } ⋅ t + {∑ (1 − btr, l ) Φint,mn,u , l } ⋅ t
(9)
Qsol = {∑Φsol,mn,k } ⋅ t + {∑ (1 − btr, l ) Φsol,mn,u, l} ⋅ t
(10)
k
l
k
l
dove le due sommatorie si riferiscono rispettivamente ai flussi, tutti mediati sul tempo, entranti e/o generati nella zona climatizzata e negli ambienti non climatizzati, ed inoltre btr,l è il fattore di riduzione per l’ambiente non climatizzato avente la sorgente di calore interna l-esima oppure il flusso termico l-esimo di origine solare; Φint,mn,k è il flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna; Φint,mn,u,l è il flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nell’ambiente non climatizzato adiacente u; Φsol,mn,k è il flusso termico di origine solare nell'ambiente climatizzato attraverso la k-esima superficie d’involucro; Φsol,mn,u,l è il flusso termico l-esimo di origine solare nell’ambiente u. Il flusso Φsol,mn,k si calcola come:
Φsol,mn,k = Fsh,ob,k Asol,k I sol,k
(11)
dove Fsh,ob,k è il fattore di riduzione per ombreggiatura relativo ad elementi esterni relativo all’area di captazione solare effettiva; Asol, k è l’area di captazione solare effettiva; Isol,k è l’irradianza solare media mensile. L’area di captazione solare effettiva di un componente vetrato si ricava come:
Asol = Fsh,gl ggl (1 - FF ) Aw,p
(12)
dove Fsh,gl è il fattore di riduzione degli apporti solari relativo all’utilizzo di schermature mobili; ggl è la trasmittanza di energia solare della parte trasparente del componente; FF è la frazione di area relativa al telaio, rapporto tra l’area proiettata del telaio e l’area proiettata totale del componente finestrato; Aw,p è l’area proiettata totale del componente vetrato (l’area del vano finestra). L’area di captazione solare effettiva di una parete opaca si ricava come:
Asol = αsol,c Rse Uc Ac
(13)
dove αsol,c è il fattore di assorbimento solare del componente opaco; Rse è la resistenza termica superficiale esterna del componente opaco; Uc è la trasmittanza termica del componente opaco; Ac è l’area proiettata del componente opaco.
2.1.3
Calcolo del fabbisogno di acqua calda sanitaria
L’energia termica richiesta per riscaldare l’acqua calda per usi igienico sanitari è ricavata come: h,w
∑i
w
(14)
er
dove ρ è la massa volumica dell’acqua, c è il suo calore specifico, VW è il volume d’acqua giornaliero, θer è la temperatura di erogazione, θ0 è la temperatura d’ingresso dell’acqua fredda, G è il numero di giorni del periodo di calcolo. Il volume d’acqua giornaliero è ricavato come: w
(15)
u
dove a è il fabbisogno specifico, mentre Nu è un parametro che quantifica l’utenza e dipende dalla destinazione d’uso: superficie di pavimento per le residenze, numero di letti per gli alberghi e per gli ospedali, numero di alunni per le scuole, numero di docce installate per le palestre, numero di pasti per i ristoranti …
2.1.4
Calcolo dei rendimenti energetici degli impianti
L’espressione generale del fabbisogno di energia primaria è: p,H,W
∑
H,c,i p,i
∑
W,c,j p,j
H,aux
W,aux
INT,aux
el,exp
p,el
(16)
9
dove QH,c,i è il fabbisogno di energia per riscaldamento ottenuto da ciascun vettore energetico i (combustibili, energia elettrica, etc.); QW,c,j è il fabbisogno di energia per acqua calda sanitaria ottenuto da ciascun vettore energetico j (combustibili, energia elettrica, etc.); QH,aux è il fabbisogno di energia elettrica per ausiliari degli impianti di riscaldamento; QW,aux è il fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari degli impianti di produzione acqua calda sanitaria; QINT,aux è il fabbisogno di energia elettrica per ausiliari di eventuali sistemi che utilizzano energie rinnovabili e di cogenerazione; Qel,exp è l’energia elettrica esportata dal sistema (da solare fotovoltaico, cogenerazione); fp,i/j è il fattore di conversione in energia primaria del vettore energetico i o j o dell’energia ausiliaria elettrica (el). Il fabbisogno di energia primaria può essere scomposto considerando separatamente il riscaldamento (Qp,H) e l’acqua calda sanitaria (Qp,W): (17) Si definiscono i seguenti rendimenti globali medio stagionali: (18) (19) (20) Il rendimento globale medio stagionale viene determinato suddividendo l’impianto di riscaldamento nei seguenti sottosistemi:
• sottosistema di emissione (e); • sottosistema di regolazione dell’emissione di calore in ambiente (rg); • sottosistema di distribuzione (d); • sottosistema di accumulo (eventuale) (s); • sottosistema di generazione (gn); e l’impianto di produzione di acqua calda sanitaria nei seguenti sottosistemi:
• sottosistema di erogazione (W,er); • sottosistema di distribuzione (W,d); • sottosistema di accumulo (eventuale) (W,s); • sottosistema di generazione (W,gn). Il calcolo del fabbisogno di energia primaria è basato sul calcolo delle perdite di energia nelle varie sezioni che compongono l’impianto (sottosistemi). Parte di queste perdite sono recuperabili: la UNI/TS 11300-2 specifica quali e come calcolarle. Vi sono due livelli di calcolo:
• calcolo semplificato basato su valori precalcolati contenuti in tabelle nelle quali sono precisate le condizioni al contorno che fissano i limiti di applicazione delle tabelle (in questo caso non si considerano le perdite recuperabili);
• calcolo dettagliato per determinare le perdite d’impianto nei casi più complessi o comunque quando non possano essere utilizzati i valori delle tabelle. È possibile stabilire delle relazioni tra le perdite e i rendimenti dei diversi sottosistemi che costituiscono l’impianto di riscaldamento: (21) (22) (23) (24) dove QW,lrh sono le perdite recuperate dal sistema di produzione di acqua calda sanitaria, i termini Ql e η rappresentano rispettivamente le perdite e il rendimento di ciascun sottosistema.
10
2.2
Quadro dei dati di ingresso
I dati necessari per il calcolo del fabbisogno di energia per la climatizzazione possono essere differenziati a seconda che si riferiscano all’edificio, all’impianto termico, all’utenza o al clima. I dati sull’edificio, distinti in base alle zone termiche definite, comprendono:
• il volume netto e la superficie netta calpestabile; • le caratteristiche geometriche dell’involucro edilizio; • le caratteristiche geometriche degli elementi ombreggianti (altri edifici, aggetti): • area; • posizione; • orientamento; le • caratteristiche dei componenti finestrati che determinano i valori dei seguenti parametri termici e solari: • trasmittanza termica di vetri e telai; • resistenza termica aggiuntiva delle chiusure oscuranti; • trasmittanza di energia solare totale dei vetri (in presenza e in assenza di schermature mobili); • le caratteristiche costruttive e superficiali dei componenti opachi d’involucro che determinano i valori dei seguenti parametri termici: • trasmittanza termica; • capacità termica areica interna; • emissività termica della superficie esterna; • fattore di assorbimento solare della superficie esterna;
• le caratteristiche costruttive di tutti gli altri componenti della struttura edilizia (partizioni orizzontali e verticali) che determinano il valore della capacità termica interna;
• le caratteristiche dei ponti termici: tipologia, dimensioni, trasmittanza termica lineare. I dati sull’impianto comprendono:
• le caratteristiche del sottosistema di emissione: tipo e posizione dei terminali, temperatura di mandata del fluido termovettore;
• le caratteristiche del sottosistema di distribuzione: • percorso delle tubazioni; • lunghezza delle tubazioni; • trasmittanza termica delle tubazioni; le • caratteristiche del sottosistema di generazione (generatore con combustione a fiamma): • potenza termica utile nominale; • rendimento a carico pieno; • rendimento a carico intermedio; • perdite a carico nullo; • temperatura del generatore; • le caratteristiche del sottosistema di regolazione: • tipo di regolazione (es. climatica + zona); • modalità di regolazione (es. proporzionale con banda di regolazione di ampiezza pari a 1°C). I dati sull’utenza comprendono:
• le modalità di occupazione dell’edificio: • profilo giornaliero, settimanale e mensile di occupazione; • attività svolte; • apparecchiature presenti; • apporti interni di calore; • le modalità di gestione delle chiusure oscuranti e delle schermature mobili delle finestre; • le modalità di ventilazione: • tipo di ventilazione (naturale, meccanica); • tipo di regolazione della portata; • portata di ventilazione; • le modalità di gestione dell’impianto termico: • durata del periodo di riscaldamento; • profilo giornaliero e settimanale di funzionamento; • temperatura di set-point; • temperatura di set-back (eventuale). I dati climatici comprendono i valori medi mensili della temperatura esterna e dell’irradianza solare sui diversi componenti dell’involucro edilizio.
11
2.3
Quadro delle modalità di calcolo standard e delle semplificazioni
Per le valutazioni di tipo “ufficiale” (verifica dei requisiti di legge, certificazione energetica), al fine di depurare il risultato dall’effetto dello specifico comportamento dell’utenza o da particolari condizioni climatiche, occorre fare riferimento a un’utenza convenzionale e ad un clima di riferimento. La UNI/TS 11300 definisce tali condizioni al contorno “standard”, così come riportato nel par. 2.3.1 di questo documento. Per valutazioni effettuate su edifici esistenti, in assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, la norma prevede l’adozione di opportune semplificazioni nel calcolo e nella definizione dei dati d’ingresso. Tali semplificazioni sono schematizzate nel par. 2.3.2 di questo documento.
2.3.1
Condizioni al contorno nelle valutazioni di progetto o standard
Per quanto riguarda i dati climatici la UNI/TS 11300 richiama la norma UNI 10349 (valori di temperatura e irradianza solare medi mensili) e il D.P.R. 412/1993 (gradi giorno). Per quanto riguarda le condizioni termiche degli edifici o delle unità immobiliari adiacenti, la UNI/TS 11300-1 impone una temperatura di 20 °C in inverno e di 26 °C in estate. Per quanto riguarda, invece, le modalità di gestione del sistema edificio-impianto, la UNI/TS 11300-1 definisce un’utenza convenzionale, come sinteticamente schematizzato in Tabella II.
2.3.2
Semplificazioni nella definizione di dati d’ingresso
Le semplificazioni operate nella definizione dei dati d’ingresso rappresentano la principale causa di deviazione tra i risultati dei diversi strumenti di calcolo o, a parità di strumento di calcolo, dei diversi soggetti che li applicano. La normativa tecnica fornisce una serie di semplificazioni rivolte principalmente alla certificazione energetica degli edifici esistenti, da adottarsi in assenza di dati di progetto attendibili. Alcune semplificazioni riguardano l’uso di dati precalcolati per la caratterizzazione di singoli componenti, da adottarsi quando non si disponga di dati documentati e non si possano effettuare, anche per motivazioni di ordine economico, indagini sperimentali di approfondimento. Un quadro di sintesi dei dati precalcolati è rappresentato in Tabella III.
12
A completare il quadro della Tabella III, si ricorda anche l’ampio numero di valori default definiti dalla UNI/TS 11300-2 in appendice B ai fini della determinazione analitica del rendimento di generazione. Una seconda famiglia di dati precalcolati sono quelli finalizzati, non già alla caratterizzazione del singolo componente, ma alla modellazione semplificata di un fenomeno fisico che riguarda un intero gruppo di componenti. In questo caso l’utilizzo di valori precalcolati consente di evitare una descrizione analitica dei vari componenti che costituiscono la parte del sistema edificio-impianto considerata. In tabella IV si riportano le principali semplificazioni previste dalle norme UNI/TS 11300.
13
3
ESEMPI DI APPLICAZIONE DELLA UNI/TS 11300
La metodologia di calcolo presentata nella UNI/TS 11300, parti 1 e 2, finalizzata alla determinazione dei fabbisogni di energia termica e primaria per la climatizzazione degli edifici, è applicata a due edifici di destinazione d’uso prevalentemente residenziale. Il primo caso studio è un edificio in progetto, la cui valutazione energetica è effettuata mediante un calcolo di progetto (design rating), con l’introduzione di dati convenzionali in riferimento al clima esterno e all’uso dell’edificio, e di dati progettuali in relazione alle caratteristiche dell’edificio. Il secondo caso è un edificio esistente, la cui analisi energetica avviene attraverso il calcolo in condizioni standard (asset rating), con dati di ingresso convenzionali per il clima esterno e l’uso, e dati reali per le caratteristiche dell’edificio. Le due diverse tipologie di valutazione energetica dipendono dal tipo di applicazione: nel caso di edificio in progetto il calcolo è finalizzato al rilascio del permesso di costruire, oppure alla stesura del certificato energetico in determinate condizioni; nel caso di edificio esistente, la valutazione di tipo asset rating è finalizzata alla stesura del certificato energetico, oppure alla verifica dei requisiti energetici di legge.
3.1
Edificio in progetto
L’edificio in progetto è una palazzina a sei piani fuori terra a destinazione d’uso mista, con il piano terra occupato da attività commerciali e i livelli superiori adibiti a residenza. La costruzione, prevista nella città di Torino, si inserisce in un contesto urbano: l’affaccio principale è rivolto a nord su strada (Fig. 3), quello secondario a sud verso il cortile interno (Fig. 4). Le testate est ed ovest sono previste in aderenza ad altri edifici; l’unico ostacolo esterno del contesto edificato è rappresentato da un edificio fronteggiante la facciata nord localizzato sul lato opposto della strada, poiché la rimanente area sarà occupata da un parco urbano. L’edificio presenta dieci unità immobiliari di circa 75 m2, collocate a coppia su ciascun piano e separate dal sistema di distribuzione, che è situato internamente al centro dell’edificio ed è privo di pareti esterne (Fig. 5); l’altezza interpiano è di 3,35 m.
Figura 3: Prospetto nord.
14
Figura 4: Prospetto sud.
Figura 5: Pianta del piano tipo.
Figura 6: Sezione verticale.
L’edificio ha struttura portante in telaio di c.a. e solai latero-cementizi (Fig. 6). Le chiusure verticali opache sono costituite da laterizio a cassa vuota con interposto isolante termico e intercapedine d’aria; il rivestimento esterno è in lamiera metallica al piano terra e all’ultimo piano, mentre i piani intermedi sono trattati ad intonaco di colore chiaro. La chiusura orizzontale è costituita da una copertura continua piana; il solaio della zona commerciale separa l’ambiente riscaldato dal piano interrato, che ospita le cantine condominiali. Le chiusure verticali trasparenti sono costituite da serramenti in vetro triplo bassoemissivo e telaio in legno, nella zona residenziale, e telaio in alluminio, nella zona commerciale; i sistemi schermanti, presenti nella facciata a sud, sono ante scorrevoli in legno. In particolare, le ante collocate a filo del balcone sono in posizione fissa per metà. A nord i serramenti sono privi di elementi schermanti mobili e i parapetti dei balconi, rientranti rispetto al filo facciata, sono in struttura piena. Un sistema di bow-window caratterizza i soggiorni di alcune unità immobiliari. Tutti gli elementi costruttivi dell’involucro edilizio rispettano i requisiti di prestazione energetica stabiliti dal D. Lgs. 311 del 2006 (Tabella V). Tabella V: Riassuntivo dei principali parametri prestazionali dell’involucro edilizio. CHIUSURE OPACHE Parete perimetrale
Solaio di copertura
LATO INTERNO
s = 47 cm
s = 45 cm 2
2
U c = 0,27 W/(m K)
U c = 0,32 W/(m K)
2
2
m = 630 kg/m
m = 506 kg/m
2
2
κi= 68,3 kJ/(m K)
LATO INTERNO
κi= 71,6 kJ/(m K)
CHIUSURE TRASPARENTI 2
Zona residenziale U w=1,6W/(m K) (media)
Vetro (4-9-4-9-4 mm) 2
Telaio s = 0,10 m 2
2
Zona commerciale U w= 1,73 W/(m K) (media)
Vetro (4-9-4-9-4 mm) 2
Telaio s = 0,12 m 2
U gl= 1,30 W/(m K)
U F= 1,70 W/(m K)
U gl= 1,30 W/(m K)
U F= 2,50 W/(m K)
ggl,n= 0,50
Distanziale
ggl,n= 0,50
Distanziale
ε = 0,10
Ψ = 0,06 W/(mK)
ε = 0,10
Ψ = 0,08 W/(mK)
Schermatura (ove presente):ggl+sh=0,03
Schermatura assente
15
L’edificio è servito da un impianto di riscaldamento di tipo centralizzato ad acqua; il generatore di calore è unico per tutte le unità immobiliari ad uso residenziale e i servizi commerciali. Il vano scala e le cantine del piano interrato sono ambienti non climatizzati. Il generatore di calore è costituito da una caldaia a condensazione a gas metano e i terminali di emissione termica in ambiente sono sistemi radianti a pavimento. L’impianto di distribuzione del fluido termovettore è di tipo verticale con diramazione orizzontale nelle singole unità immobiliari. Il sistema di regolazione è di tipo climatico e ambiente, modulante. Non è presente un impianto per il raffrescamento estivo, né un sistema di ventilazione meccanica. L’impianto per la produzione di acqua calda igienico-sanitaria è di tipo individuale. Per l’analisi energetica l’edificio è stato suddiviso in zone termiche, secondo il criterio presentato nella UNI/TS 11300-1: il piano terra, ad uso commerciale, costituisce la zona termica n. 1, mentre i piani intermedi e l’ultimo piano costituiscono due zone termiche distinte, rispettivamente la zona termica n. 2 e la zona termica n. 3. In Fig. 7 sono riassunti i principali parametri tipologico-dimensionali dell’edificio e delle tre zone termiche di calcolo. Figura 7: Sintesi dei principali parametri tipologico-dimensionali dell’edificio e delle zone termiche.
Vn 2668 m3
Vl 3856 m3
An,p 888 m2
Al,p 1096 m2
EDIFICIO COMPLESSIVO Ad Aw 1638 m2 324 m2
Ad/Vl 0,42 m-1
Ad/An,p 1,84
Aw/Ad 0,20
Aw/An,p 0,36
ZONA TERMICA 1 Piano terra – uso commerciale
Vn = 449 m3
An,p = 123 m2
Vl = 640 m3
Al,p = 148 m2
Ad/Vl = 0,64
m-1
Ad = 411 m2 m2
Ad/An,p = 3,34
Aw = 67,7
Aw/Ad = 0,16
Aw/An,p = 0,55
ZONA TERMICA 2 Piani intermedi – uso residenziale
Vn = 1804 m3
An,p = 622 m2
Vl = 2583,5 m3
Al,p = 771 m2
Ad/Vl = 0,32 m-1
Ad = 831,16 m2
Ad/An,p = 1,34
Aw = 199 m2
Aw/Ad = 0,24
Aw/An,p = 0,32
ZONA TERMICA 3 Ultimo piano – uso residenziale
Vn = 414,7 m3
An,p = 143 m2
Vl = 632,8 m3
Al,p = 177 m2
Ad/Vl = 0,62
m-1
Ad = 396 m2
Ad/An,p = 2,77
Aw = 57,2 m2
Aw/Ad = 0,14
Aw/An,p = 0,40
La UNI/TS 11300-1 suddivide i dati di ingresso per il calcolo del fabbisogno di energia termica dell’edificio in tre gruppi: dati relativi all’edificio (caratteristiche tipologiche, termiche e costruttive), dati climatici e dati relativi alle modalità di occupazione ed uso dell’edificio. Gli ultimi due gruppi di dati sono determinati, rispettivamente, dal luogo nel quale è situato l’edificio e dalla destinazione d’uso; in particolare, i dati climatici sono desunti dalla norma UNI 10349 e i dati d’utenza sono valori forniti dalla UNI/TS 11300-1 e derivanti da un uso standard dell’edificio (design rating) (cfr. par. 2.3.1). I dati relativi all’edificio, se disponibili, sono determinati analiticamente; per contro, la norma fornisce alcuni dati precalcolati per la caratterizzazione di singoli componenti, da adottarsi quando non si abbiano a disposizione dati documentati (cfr. par. 2.3.2). Trattandosi in questo caso di un edificio in progetto, tutti i dati sono noti. Si è proceduto analiticamente alla determinazione dei seguenti dati:
• volume netto dell’ambiente climatizzato e area netta climatizzata; • trasmittanza termica dei componenti dell’involucro edilizio; • trasmittanza di energia solare totale dei componenti trasparenti dell’involucro edilizio; • fattori di assorbimento solare delle facce esterne dei componenti opachi dell’involucro edilizio; • emissività delle facce esterne dei componenti dell’involucro edilizio; • tipologia, lunghezza e trasmittanza lineare dei ponti termici; • caratteristiche geometriche di tutti gli elementi esterni (altri edifici, aggetti, etc.) che ombreggiano i componenti trasparenti dell’involucro edilizio;
• capacità termica dei componenti della struttura dell’edificio; • fattori di correzione dello scambio termico tra ambiente climatizzato e non climatizzato. 16
Il volume netto climatizzato e l’area netta climatizzata sono dati conosciuti, in quanto, trattandosi di un progetto, sono desumibili dai documenti grafici. Parimenti, gli spessori e i parametri termofisici dei materiali costituenti l’involucro edilizio (massa volumica, conducibilità termica, calore specifico, emissività e fattori di assorbimento solare, etc.) sono noti. Perciò, la trasmittanza termica delle chiusure opache (25) e delle chiusure trasparenti (26) è così determinata:
Uc =
Uw =
1 1 sl 1 + ∑ + ∑Rk + hi he l λl k
(25)
A gl ⋅ Ugl + A F ⋅ UF + l gl ⋅ ψgl
(26)
Agl + A F
La lunghezza dei ponti termici è stata ricavata dagli elaborati grafici di progetto; la trasmittanza termica lineare, da applicarsi alla lunghezza del relativo ponte termico, è stata tratta dalla norma UNI EN ISO 14683 (Tabella VI). L’energia termica trasmessa attraverso l’involucro edilizio nel periodo di calcolo (QH/C,tr), determinata secondo la formulazione riportata nella UNI/TS 11300-1, deve includere anche il contributo dei ponti termici che, in termini di coefficiente di scambio termico, è così espresso (27):
H pt = ∑ ψk ⋅ l k
(27)
k
Tabella VI: Tipologie di ponte termico dell’edificio in progetto e relativi valori di trasmittanza termica lineare (UNI EN ISO 14683).
Tipologia F3
Tipologia F8
Tipologia W12
Tipologia C3
Tipologia B3
Tipologia R7
soffitto
pavimento
serramento
angolo
balcone
copertura
Ψe= 0,38 W/mK
Ψe=0,10 W/mK
Ψe= 0,05 W/mK
Ψe= -0,2 W/mK
Ψe= 0,75 W/mK
Ψe= 0,55 W/mK
NOTA: Poiché il flusso termico attraverso il ponte termico è suddiviso tra soffitto e pavimento, il relativo cofficiente di trasmissione termica lineare è diviso a metà. Gli elementi esterni fissi che ombreggiano i componenti trasparenti dell’edificio sono costituiti da:
• un edificio fronteggiante la palazzina in esame sul fronte nord; • aggetti verticali e aggetto orizzontale caratterizzanti le logge a sud; • aggetti verticali e aggetto orizzontale caratterizzanti le logge a nord.
17
L’angolo sull’orizzonte per ostacolo esterno, definito per ciascuna zona termica (differenti colori) è rappresentato in Fig. 8. Gli angoli di aggetto per balcone a sud e balcone a nord sono riportati rispettivamente in Fig. 9 e in Fig. 10. A ciascun angolo indicato, per ciascuna tipologia di elemento ombreggiante, è associato un valore del fattore di ombreggiatura, secondo l’Appendice D della UNI/TS 11300-1.
Figura 8: Angoli sull’orizzonte per ostruzione esterna (edificio fronteggiante a nord).
Figura 9: Angoli di aggetto orizzontale e verticale delle logge a sud.
1,5 m
1,5 m
α= 45° β= 51°
18
Figura 10: Angoli di aggetto orizzontale e verticale delle logge a nord.
1,05 m
1,05 m
α=35° β= 37°
La capacita termica degli elementi che compongono la struttura dell’edificio è determinata attraverso la capacità termica areica interna del singolo elemento (parete, solaio) – essendo noti i materiali costituenti e i relativi parametri termici – e l’area del componente stesso (28).
Cm = ∑ A i ⋅ κ i
(28)
Il fattore di correzione dello scambio termico tra ambiente climatizzato e ambiente non climatizzato è calcolato secondo la formula (29). Per la determinazione analitica del fattore è necessario conoscere la composizione degli elementi delimitanti verso l’esterno gli spazi non climatizzati. Il fattore è stato calcolato per il vano scala e il piano interrato, che costituiscono gli ambienti non climatizzati dell’edificio in esame: il valore del fattore btr è pari a 0,12 per il vano scala e a 0,71 per il piano interrato.
btr , x =
∑U ue ⋅ A ue + ∑ψ ue ⋅ lue (∑U iu ⋅ Aiu + ∑ψ iu ⋅ liu ) + (∑U ue ⋅ A ue + ∑ψ ue ⋅ lue )
(29)
Definiti i dati d’ingresso, si riportano di seguito i risultati relativi al calcolo del fabbisogno di energia termica per la climatizzazione dell’edificio. In Fig. 11 sono indicati, a livello mensile, i fabbisogni netti di energia termica per il riscaldamento e per il raffrescamento, relazionandoli con l’energia scambiata per trasmissione e ventilazione, e con l’energia relativa agli apporti termici.
Figura 11: Valori dei termini dell’equazione di bilancio energetico dell’edificio in progetto, suddivisione mensile.
[MWh]
SCAMBI TERMICI, APPORTI E FABBISOGNI TERMICI DELL'EDIFICIO
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
TRASMISSIO NE VENTILAZIO NE APP. SO LARI APP. INTERNI Energia termica Riscaldamento Energia termica Raffrescame nto
GEN
FEB
MAR
APR
MAG
GIU
LUG
AGO
SET
OTT
NOV
DIC
MESI
19
I fabbisogni mensili specifici per il riscaldamento e per il raffrescamento di ciascuna zona termica e dell’edificio nella sua totalità sono indicati in Fig. 12. Il fabbisogno annuo di energia termica per unità di superficie dell’edificio è di 50,7 kWh/m2 per il riscaldamento e di 14,8 kWh/m2 per il raffrescamento.
Fig. 12: Valori del fabbisogno termico specifico per il riscaldamento e per il raffrescamento dell’edificio in progetto, suddivisione per zone termiche. FABBISOGNO SPECIFICO DI ENERGIA TERMICA DELLE ZONE E DELL'EDIFICIO (RISCALDAMENTO e RAFFRESCAMENTO)
35 30
ZO NA TERMICA 1
2
[kWh/m ]
25 20
ZO NA TERMICA 2
15 10
ZO NA TERMICA 3
5 EDIFIC IO
0 GEN
FEB
MAR
APR
MAG
GIU
LUG
AGO
SET
OTT
NOV
DIC
MESI
La UNI/TS 11300 parte 2 è stata applicata per la determinazione del fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione dell’edificio in progetto. Poiché l’edificio è privo di un impianto di raffrescamento estivo, il calcolo è stato effettuato esclusivamente per la climatizzazione invernale, attraverso l’individuazione dei rendimenti impiantistici e il calcolo delle perdite di energia termica dei sottosistemi dell’impianto di riscaldamento. La norma stabilisce i metodi da adottare per ciascun sottosistema impiantistico e per i diversi tipi di valutazione di calcolo. In particolare, per la valutazione di progetto, la determinazione dei rendimenti di emissione, di regolazione e di generazione è rimandata all’utilizzo di dati precalcolati riportati nella norma, qualora siano rispettate le condizioni al contorno dalle quali tali dati sono originati; diversa è invece la determinazione del rendimento di distribuzione, per il quale la norma fornisce una procedura dettagliata. L’entità delle perdite di emissione è influenzata dall’altezza del locale, dal carico termico medio annuo e dal tipo di terminale di emissione in ambiente: il rendimento di emissione dell’edificio in esame è ricavato dalla norma (prospetto 17) per locali con altezza inferiore a 4 m, carico medio annuo tra 4 e 10 W/m3 e pannelli isolati annegati a pavimento, condizioni queste che rappresentano l’edificio in progetto. Il rendimento di emissione tabulato è pari a 0,98. Il rendimento di regolazione è associato alle caratteristiche del tipo di regolazione e al livello di inerzia termica dei terminali di emissione in ambiente: il valore precalcolato fornito dalla norma (prospetto 20) è pari a 0,98 per la tipologia di regolazione presente nell’edificio in progetto, ossia climatica e ambiente con regolatore modulante (banda 0,5 °C). Le perdite del sottosistema di distribuzione sono ricavate attraverso la seguente procedura analitica, che è presentata nell’Appendice A della norma: 1) determinazione della trasmittanza termica lineare degli elementi della rete di distribuzione; 2) calcolo delle lunghezze degli elementi della rete di distribuzione; 3) determinazione della temperatura media dell’acqua nel circuito; 4) determinazione della temperatura media dell’ambiente nel quale sono installate le tubazioni; 5) individuazione del tempo di attivazione del circuito; 6) calcolo delle perdite totali come somma delle perdite dei singoli tratti; 7) calcolo dell’energia ausiliaria; 8) calcolo delle perdite recuperate.
20
Poiché per l’edificio in esame non è stata progettata la rete di distribuzione del fluido termovettore, si è scelto di utilizzare il dato precalcolato del rendimento di distribuzione fornito dalla norma, secondo il tipo di sistema di distribuzione dell’edificio in progetto (Fig. 13). Il valore del rendimento, pari a 0,99, deve essere corretto con un fattore fornito dalla norma (prospetto 22), poiché si tratta di un impianto a bassa temperatura. Il rendimento risultante è quindi pari a 0,997.
Figura 13: Tabella con il valore precalcolato del rendimento di distribuzione per il tipo di impianto dell’edificio in esame (oltre i tre piani; periodo di realizzazione dopo il 1993).
IMPIANTI CENTRALIZZATI A DISTRIBUZIONE ORIZZONTALE Isolamento distribuzione Altezza edificio
Fino a 3 piani Oltre 3 piani
Legge 10/91 Periodo di realizzazione dopo il 1993
Discreto Periodo di realizzazione 1993-1977
Medio Periodo di realizzazione 1976-1961
Insufficiente Periodo di realizzazione prima del 1961
0,980
0,969
0,958
0,947
0,990
0,980
0,969
0,958
Il rendimento di generazione è tabulato in base alla differenza di temperatura tra i fumi e l’acqua di ritorno a potenza nominale; a questo valore è sottratta una o più unità, a conseguenza del verificarsi delle condizioni riportate all’interno della norma (codici da F1 a F7) e illustrate in Fig. 14 per il tipo di generatore installato nell’edificio in esame. In questo caso il valore di base è 1,01 e, poiché l’installazione è all’esterno (F2) e la temperatura di ritorno in caldaia nel mese più freddo è inferiore a 40 °C (F7), il rendimento è assunto pari a 1.
Figura 14: Tabella con il valore precalcolato del rendimento di generazione della caldaia a condensazione dell’edificio in esame (valore di base 101; F2; F7, pari o inferiore a 40 °C).
ΔT fumi acqua ritorno a Pn < 12 °C da 12 °C a 24 °C > 24 °C
F2
F1
Valore di base
1
1,25
1,5
104
0
0
0
-1
101
0
0
0
99
0
0
0
F5
F7 40
50
60
> 60
-3
0
-4
-6
-7
-1
-3
0
-2
-3
-4
-1
-2
0
-1
-2
-3
Il fabbisogno annuo di energia primaria per il riscaldamento dell’edificio in progetto è pari a 52,9 kWh/m2.
21
3.2
Edificio esistente
Figura 15: Fotografia dell’edificio (sud-est).
L’edificio esistente oggetto di valutazione energetica è una torre su pilotis localizzata nella città di Torino (Figg. 15 e 16). Il suo utilizzo è prevalentemente residenziale e si sviluppa su nove piani; il piano interrato ospita uffici. La costruzione risale alla fine degli anni Sessanta ed è inserita all’interno di un lotto urbano: il fronte principale, contenente l’ingresso, è su un corso ad est, mentre a sud ed a ovest l’edificio affaccia sul cortile interno. La torre è contornata da edifici di sei piani a nord e di otto piani a sud; ad ovest vi è un basso fabbricato ed a est l’edificio è parzialmente ombreggiato da alberature poste sul corso (Fig. 17). L’edificio presenta tre diverse configurazioni di piano: il secondo e il terzo piano fuori terra sono uguali e ciascuno ospita quattro unità immobiliari di circa 25 m2; dal quarto al settimo piano fuori terra la pianta si ripete con due unità immobiliari per piano da 62 m2 e 95 m2 (Fig. 18); l’ottavo, il nono e il decimo piano fuori terra, uguali fra loro, sono costituiti da tre unità immobiliari da 81 m2, 82 m2 e 32 m2. L’altezza interpiano è di 3,3 m. Il sistema distributivo, ai vari piani, è costituito da un vano scala localizzato al centro dell’edificio, con affaccio verso il cortile ad ovest. La scala conduce alle unità immobiliari attraverso pianerottoli a ciascun piano. All’ingresso dell’edificio, una scala aperta conduce agli uffici del piano interrato, a -2,60 m rispetto al livello stradale; scalini interni collegano gli uffici ad un’altra area adibita allo stesso uso a -3,3 m. Una scala a cielo aperto, all’interno del lotto adibito a giardino, porta alle cantine condominiali localizzate nel piano interrato e confinanti con gli uffici.
Figura 17: Fotografia aerea del contesto urbano nel quale è inserito l’edificio (indicato dalla freccia).
22
Figura 16: Fotografia dell’edificio (nord-ovest).
Figura 18: Pianta dei piani quarto, quinto, sesto e settimo (disegno progettuale).
Le informazioni sul sistema edificio-impianto possono essere ricavate dai disegni progettuali, da rilievi in campo e da colloqui con gli abitanti e con l’amministratore di condominio, al fine di registrare la situazione attuale. L’edificio ha struttura portante in telaio di c.a. e solai latero-cementizi. Le chiusure verticali opache sono costituite da muratura di tamponamento a cassa vuota, con faccia esterna in mattone paramano e finitura interna in intonaco; nella cassa vuota è posto uno strato isolante termo-acustico e tra il paramano e l’isolante vi è uno strato di intonaco. La chiusura orizzontale è costituita da una copertura continua piana che, come il solaio della zona pilotis, è isolata con uno strato di polistirolo espanso. Le chiusure verticali trasparenti sono costituite da serramenti in vetro singolo e telaio in legno, nella zona residenziale, e vetro doppio e telaio in PVC, nella zona uffici; non vi sono sistemi schermanti, ma elementi oscuranti costituiti da tapparelle in legno nella zona residenziale (Tabella VII). Tabella VII: Riassuntivo dei principali parametri prestazionali dell’involucro edilizio. CH HIUSURE OPAC CHE Parete perim metrale
Solaio di d copertura
s = 30 cm
m s = 30 cm
Uc= 0,66 W/(m m2K) Uc = 0,49 9 W/(m2K) Cassone 2 K Uc= 6 W/(m K)
CHIU USURE TRASPAR RENTI 2
Zona reside enziale Uw= 4,6 W/(m K) (med dia)
Zona a uffici Uw= 2,85 5 W/(m2K) (meedia)
Vetro singo olo
Vetrro doppio
T Telaio in legno 2
Ugl = 5,7 W/(m W K) ggl,n = 0,85
Telaio in P PVC 2
UF = 1,8 W/(m2K)
ΔR (tapparelle) = 0,16 m2K/W K
Ugl = 2,9 W/(m K) ggl,n = 0,75
UF = 2 W//(m2K)
2
ΔR = 0 m K/W
23
L’edificio è servito da un impianto di riscaldamento di tipo centralizzato ad acqua; il generatore di calore è unico per tutte le unità immobiliari ad uso residenziale e gli uffici del piano interrato. Il vano scala e le cantine del piano interrato sono ambienti non climatizzati. Il generatore di calore è costituito da una caldaia a gas metano e i terminali di emissione termica in ambiente sono radiatori in ghisa. L’impianto di distribuzione del fluido termovettore è di tipo a colonne montanti, con collegamenti con i terminali di emissione isolati termicamente inseriti in traccia nel paramento interno dei tamponamenti esterni. Il sistema di regolazione è di tipo climatico con sonda esterna. Non è presente un impianto per il raffrescamento estivo, né un sistema di ventilazione meccanica. L’impianto per la produzione di acqua calda igienico-sanitaria è di tipo individuale. Per l’analisi energetica l’edificio è stato suddiviso in quattro zone termiche: la zona termica n. 1 è rappresentata dall’ultimo piano, la zona termica n. 2 raggruppa i piani intermedi, la zona termica n. 3 costituisce il piano su pilotis e la zona termica n. 4 è il piano interrato che ospita gli uffici. In Fig. 19 sono riassunti i principali parametri tipologico-dimensionali dell’edificio e delle quattro zone termiche di calcolo. Figura 19: Riassuntivo dei principali parametri tipologico-dimensionali dell’edificio e delle zone termiche.
Vn 5136 m3
Vl 6606 m3
An,p 1712 m2
Al,p 1957 m2
EDIFICIO COMPLESSIVO Ad Aw 3946 m2 290 m2
Ad/Vl 0,60 m-1
ZONA TERMICA 1 (h. 3,45 m) Ulmo piano – uso residenziale
Ad/An,p 2,30
Aw/Ad 0,07
Aw/An,p 0,17
ZONA TERMICA 3 (h. 3,45 m) Secondo piano f.t. – uso residenziale
Vn = 588 m3
An,p = 196 m2
Vn = 318 m3
An,p = 106 m2
Vl = 765,5
Al,p = 222
Vl = 432,6
Al,p = 125 m2
m3
Ad/Vl = 0,71 m-1 Ad/An,p = 2,78 Aw/Ad = 0,06
m2
Ad = 546 m2 Aw = 34
m2
Aw/An,p = 0,17
ZONA TERMICA 2 (h. 23,1 m) Piani intermedi – uso residenziale
m3
Ad/Vl = 0,85 m-1
Ad = 369 m2
Ad/An,p = 3,48
Aw = 22 m2
Aw/Ad = 0,06
Aw/An,p = 0,21
ZONA TERMICA 4 (hm. 3,25 m) Piano interrato – uso ufficio
Vn = 3378 m3
An,p = 1126 m2
Vn = 852 m3
An,p = 284 m2
Vl = 4260
Al,p = 1291
Vl = 1148
Al,p = 319 m2
m3
Ad/Vl = 0,47 m-1 Ad/An,p = 1,79 Aw/Ad = 0,10
m2
Ad = 2015 m2 Aw = 202
m2
Aw/An,p = 0,18
m3
Ad/Vl = 0,88 m-1
Ad = 1016 m2
Ad/An,p = 3,58
Aw = 32 m2
Aw/Ad = 0,03
Aw/An,p = 0,12
Per il calcolo del fabbisogno termico dell’edificio in esame, i dati d’ingresso relativi all’utenza sono forniti dalla UNI/TS 11300-1 e riferiti ad un uso standard dell’edificio (asset rating); i dati climatici sono desunti dalla norma UNI 10349 (cfr. par. 2.3.1). Alcuni dati relativi all’edificio sono stati determinati analiticamente, altri sono valori precalcolati ricavati dalla norma e adottati a causa di insufficiente documentazione sull’edificio esistente (cfr. par. 2.3.2). Si è proceduto analiticamente alla determinazione dei seguenti dati:
• volume netto dell’ambiente climatizzato e area netta climatizzata; • trasmittanza termica dei componenti dell’involucro edilizio; • trasmittanza di energia solare totale dei componenti trasparenti dell’involucro edilizio; • fattori di assorbimento solare delle facce esterne dei componenti opachi dell’involucro edilizio; • emissività delle facce esterne dei componenti dell’involucro edilizio; • caratteristiche geometriche di tutti gli elementi esterni (altri edifici, aggetti, etc.) che ombreggiano i componenti trasparenti dell’involucro edilizio. Il volume netto climatizzato e l’area netta climatizzata sono stati dedotti dai documenti grafici progettuali, previa verifica che non differissero dallo stato di fatto. Parimenti, gli spessori e i parametri termofisici dei materiali costituenti l’involucro edilizio (massa volumica, conducibilità termica, calore specifico, emissività e fattori di assorbimento solare, etc.) sono stati tratti dalla documentazione progettuale, in seguito alla conferma da parte degli abitanti e dell’amministratore di condominio che nessun intervento di modificazione dei caratteri edilizi è stato effettuato nel corso degli anni. Se le informazioni non fossero state disponibili, si sarebbe potuto ricorrere alle semplificazioni fornite dalla UNI/TS 11300-1 attraverso i dati precalcolati conte-
24
nuti nelle Appendici A, B e C. I valori della trasmittanza termica sono stati quindi calcolati con le equazioni (25) e (26). Gli elementi esterni fissi che ombreggiano i componenti trasparenti dell’edificio sono costituiti da:
• edifici circostanti; • aggetti orizzontali e aggetti verticali che costituiscono le sporgenze e le rientranze dell’edificio (cfr. Figg. 15 e 16). A ciascun angolo ricavato geometricamente, per ciascuna tipologia di elemento ombreggiante, è associato un valore del fattore di ombreggiatura, secondo le tabelle dell’Appendice D della norma. Il flusso termico disperso attraverso i ponti termici, la capacità termica interna dell’edificio e il fattore di correzione dello scambio termico tra ambienti climatizzato e non climatizzato non sono stati determinati analiticamente, per mancanza di informazioni, e, in alternativa, si sono utilizzati i rispettivi dati precalcolati forniti dalla norma. Il flusso termico trasmesso attraverso gli elementi dell’involucro edilizio non comprende, in questo caso, il flusso relativo ai ponti termici, il cui contributo è invece considerato attraverso una maggiorazione applicata alla trasmittanza dell’involucro opaco, a seconda del tipo di struttura muraria. Tale percentuale maggiorativa tiene conto anche della presenza dei serramenti. Per l’edificio in esame si è applicata una maggiorazione del 20 %, corrispondente alla chiusura verticale opaca indicata in Fig. 20 (parete a cassa vuota con isolamento nell’intercapedine e ponte termico non corretto). Figura 20: Maggiorazioni percentuali relative alla presenza dei ponti termici.
Descrizione della struttura Parete con isolamento dall’esterno (a cappotto) senza aggetti/balconi e ponti termici corretti Parete con isolamento dall’esterno (a cappotto) con aggetti/balconi Parete omogenea in mattoni pieni o in pietra (senza isolante) Parete a cassa vuota con mattoni forati (senza isolante) Parete a cassa vuota con isolamento nell’intercapedine (ponte termico corretto) Parete a cassa vuota con isolamento nell’intercapedine (ponte termico non corretto) Pannello prefabbricato in calcestruzzo con pannello isolante all’interno
Maggiorazione [%] 5 15 5 10 10 20 30
I valori precalcolati della capacità termica interna dell’edificio sono espressi in unità di superficie d’involucro e sono illustrati in Fig. 21. L’edificio in esame è caratterizzato dai seguenti elementi, che permettono di determinare in maniera semplificata la capacità termica:
• intonaco di calce e gesso; • isolamento posto nell’intercapedine muraria sul lato esterno; • pareti esterne di massa medio-pesante; • pavimenti in piastrelle. La capacità termica interna dell’edificio precalcolata è pari a 135 kJ/m2K per unità di superficie di involucro.
25
Figura 21: Capacità termica per unità di superficie d’involucro (kJ/m2K).
Caratteristiche costruttive dei componenti edilizi Intonaci
gesso
malta
Isolamento
Pareti esterne
Pavimenti
interno interno interno assente/esterno assente/esterno assente/esterno assente/esterno assente/esterno assente/esterno interno interno interno assente/esterno assente/esterno assente/esterno assente/esterno assente/esterno assente/esterno assente/esterno assente/esterno assente/esterno
qualsiasi qualsiasi qualsiasi leggere/blocchi medie/pesanti leggere/blocchi medie/pesanti leggere/blocchi medie/pesanti qualsiasi qualsiasi qualsiasi leggere/blocchi medie pesanti leggere/blocchi medie pesanti leggere/blocchi medie pesanti
tessile legno piastrelle tessile tessile legno legno piastrelle piastrelle tessile legno piastrelle tessile tessile tessile legno legno legno piastrelle piastrelle piastrelle
Numero di piani 1 2 ≥3 Capacità termica areica 75 75 85 85 95 105 95 105 115 95 95 95 105 95 95 115 115 115 115 125 125 115 125 135 125 135 135 105 105 105 115 125 135 125 135 135 125 125 115 135 135 125 145 135 125 145 145 145 155 155 155 165 165 165 145 155 155 155 165 165 165 165 165
Il fattore di correzione dello scambio termico tra ambienti climatizzato e non climatizzato è indicato in Fig. 22 per il vano scala e le cantine del piano interrato. Il vano scala è costituito da un ambiente con una parete esterna e con serramenti esterni: il fattore è pari a 0,5, considerando una sola parete con serramenti. Le cantine non hanno serramenti, perciò il fattore è assunto pari a 0,5. Figura 22: Fattore di correzione dello scambio termico, btr,x.
Ambiente confinante Ambiente - con una parete esterna - senza serramenti esterni e con almeno due pareti esterne - con serramenti esterni e con almeno due pareti esterne (per esempio, autorimesse) - con tre pareti esterne (per esempio, vani scala esterni) Piano interrato o seminterrato - senza finestre o serramenti esterni - con finestre o serramenti esterni Sottotetto - tasso di ventilazione del sottotetto elevato (per esempio, tetti ricoperti con tegole o altri materiali di copertura discontinua) senza rivestimento con feltro o assito - altro tetto non isolato - tetto isolato Aree interne di circolazione (senza muri esterni e con tasso di ricambio d’aria minore di 0,5 h-1) Aree interne di circolazione liberamente ventilate (rapporto tra l’area delle aperture e volume dell’ambiente maggiore di 0,005 m2/m3) 26
btr,x 0,4 0,5 0,6 0,8 0,5 0,8 1,0 0,9 0,7 0,0 1,0
Definiti i dati d’ingresso, si riportano di seguito i risultati relativi al calcolo del fabbisogno di energia termica per la climatizzazione dell’edificio. In Fig. 23 sono indicati, a livello mensile, i fabbisogni netti di energia termica per il riscaldamento e per il raffrescamento, relazionandoli con l’energia scambiata per trasmissione e ventilazione, e con l’energia relativa agli apporti termici.
Figura 23: Valori dei termini dell’equazione di bilancio energetico dell’edificio esistente, suddivisione mensile. SCAMBI TERMICI, APPORTI E FABBISOGNI TERMICI DELL'EDIFICIO
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
TRASMISSIO NE
[MWh]
VENTILAZIO NE APP. SO LARI APP. INTERNI Energia termica Riscaldamento Energia termica Raffrescame nto
GEN
FEB
MAR
APR
MAG
GIU
LUG
AGO
SET
OTT
NOV
DIC
MESI
I fabbisogni mensili specifici per il riscaldamento e per il raffrescamento di ciascuna zona termica e dell’edificio nella sua totalità sono indicati in Fig. 24. Il fabbisogno annuo di energia termica per unità di superficie dell’edificio è di 166,5 kWh/m2 per il riscaldamento e di 14,1 kWh/m2 per il raffrescamento.
2
[kWh/m ]
Figura 24: Valori del fabbisogno termico specifico per il riscaldamento e per il raffrescamento dell’edificio esistente, suddivisione per zone termiche. FABBISOGNO SPECIFICO DI ENERGIA TERMICA DELLE ZONE E DELL'EDIFICIO (RISCALDAMENTO e RAFFRESCAMENTO)
65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
ZO NA TERMICA 1
ZO NA TERMICA 2
ZO NA TERMICA 3
ZO NA TERMICA 4
EDIFIC IO
GEN
FEB
MAR
APR
MAG
GIU
LUG
AGO
SET
OTT
NOV
DIC
MESI
Attraverso l’applicazione della UNI/TS 11300 parte 2 si è calcolato il fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione dell’edificio esistente. Poiché l’edificio è privo di un impianto di raffrescamento estivo, il calcolo è applicato solamente per la climatizzazione invernale, attraverso l’individuazione dei rendimenti impiantistici e il calcolo delle perdite di energia termica dei sottosistemi dell’impianto di riscaldamento. Per la valutazione di un edificio esistente, la determinazione dei rendimenti di emissione, di regolazione, di distribuzione e di generazione è rimandata all’utilizzo di dati precalcolati riportati nella norma, qualora siano rispettate le condizioni al contorno dalle quali tali dati sono originati. Il rendimento di emissione è ricavato dalla norma (prospetto 17) per locali con altezza inferiore a 4 m, carico medio annuo tra 4 e 10 W/m3 e radiatori collocati su parete esterna isolata, caratteristiche queste dell’edificio in esame. Il rendimento di emissione riportato è pari a 0,94. Il rendimento di regolazione è associato alle caratteristiche del tipo di regolazione e al livello di inerzia termica dei terminali di emissione in ambiente: il valore precalcolato per la tipologia di regolazione presente nell’edificio in esame, ossia climatica con sonda esterna, è variabile a livello mensile poiché dipende dal rapporto tra apporti e dispersioni di calore e dal fattore di utilizzazione degli apporti interni e solari (prospetto 20).
27
Il dato precalcolato del rendimento di distribuzione fornito dalla norma, secondo il tipo di sistema di distribuzione dell’edificio in esame (Fig. 25), è pari a 0,934. Figura 25: Tabella con il valore precalcolato del rendimento di distribuzione per il tipo di impianto dell’edificio in esame (oltre i cinque piani; periodo di realizzazione 1961-1976).
IMPIANTI CENTRALIZZATI CON MONTANTI DI DISTRIBUZIONE Isolamento distribuzione nel cantinato Insufficiente Tipo di Medio Discreto Legge 10/91 Altezza Periodo di distribuzione Periodo di Periodo di Periodo di edificio realizzazione realizzazione realizzazione realizzazione prima del 1976-1961 1993-1977 dopo il 1993 1961 1 piano 0,908 0,880 0,868 0,856 Montanti in traccia nei paramenti interni 2 piani 0,925 0,913 0,901 0,889 o nell’intercapedine. 3 piani 0,939 0,927 0,917 0,904 Isolamento leggero. 4 piani 0,949 0,938 0,927 0,915 Periodo di 5 piani e 0,955 0,943 0,934 0,922 costruzione: 1993più 1977
Particolare
Il rendimento di generazione è tabulato a partire da un valore di base, al quale è sottratta una o più unità, a seguito del verificarsi delle condizioni riportate all’interno della norma (codici da F1 a F7) e riportate in Fig. 26 per il tipo di generatore installato nell’edificio in esame. In questo caso il valore di base è 0,9; considerando una temperatura media di caldaia maggiore di 65 °C in condizioni di progetto (F4), il rendimento è assunto pari a 0,88. Figura 26: Tabella con il valore precalcolato del rendimento di generazione del generatore di calore (atmosferico, tipo B, classificato 2 stelle) dell’edificio in esame (valore di base 90; F4).
Valore di base 90
1 0
F1 2 -2
4 -6
F2
F3
F4
-9
-2
-2
Il fabbisogno annuo di energia primaria per il riscaldamento dell’edificio esistente è pari a 252,2 kWh/m2.
28
4
SIMBOLOGIA A
area
[m2]
b
fattore di correzione dello scambio termico
[-]
capacità termica
[kJ/K]
Cm F
fattore
[-]
g
trasmittanza di energia solare totale
[-]
H
coefficiente di scambio termico
[W/K]
h
coefficiente di scambio termico liminare
[W/m2K]
I
irradianza solare
[W/m2]
l
lunghezza
[m]
m
massa superficiale
[kg/m2]
R
resistenza termica
[m2 K/W]
Q
energia
[MJ], [kWh]
s
spessore
[m]
t
tempo
[Ms]
U
trasmittanza termica
[W/m2K]
V
volume
[m ]
ε
emissività relativa alla radiazione termica ad elevata lunghezza d’onda
[-]
Ф
flusso termico
[W]
η
efficienza, fattore di utilizzazione
[-]
θ
temperatura
[°C]
κ
capacità termica areica
[kJ/m2K]
λ
conducibilità termica
[W/mK]
ψ
trasmittanza termica lineare
[W/mK]
3
Pedici adj
corretto
mn n
medio
C
raffrescamento
c
opaco
D
esterno
p
pavimento, primaria (energia)
d
disperdente, distribuzione
r
radiante
e
esterno, emissione
rg
regolazione (sistema)
er
erogazione
s
accumulo
nd
netto (riscaldato), incidenza normale fabbisogno netto
F
telaio
set
regolazione (temperatura)
g
terreno
sh
schermatura solare
gl
vetro
sol
solare
gn
apporto gratuito, generazione
tr
trasmissione termica
H
riscaldamento
u
non climatizzato
ht
scambio termico
ve
ventilazione
interno
W
acqua calda sanitaria
l
lordo (riscaldato), perdite
w
serramento
ls
dispersioni
i,int
29
5 5.1
BIBLIOGRAFIA Legislazione
Direttiva 2002/91 del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16 dicembre 2002 sul rendimento energetico nell’edilizia, pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale delle Comunità europee n. L1 del 4 gennaio 2003, p. 65. Legge 9 gennaio 1991 n. 10 “Norme per l'attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell'energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia”, pubblicata sul Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale n. 13 del 16 gennaio 2001. D.P.R. 26 agosto 1993 n. 412 “Regolamento recante norme per la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia in attuazione dell’art. 4, comma 4, della legge 9 gennaio 1991, n. 10”, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 96 del 14 ottobre 1993. Decreto Legislativo 19 agosto 2005, n. 192 “Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell'edilizia”, pubblicato nel Supplemento ordinario n. 158/L alla Gazzetta Ufficiale n. 222 del 23 settembre 2005. Decreto Legislativo 29 dicembre 2006, n. 311 “Disposizioni correttive ed integrative al decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, recante attuazione della direttiva 2002/91/CE, relativa al rendimento energetico nell'edilizia”, pubblicato nel Supplemento ordinario n. 26 alla Gazzetta Ufficiale n. 26 del 1° febbraio 2007. Decreto Legislativo 30 maggio 2008 n. 115 “Attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all'efficienza degli usi finali dell'energia e i servizi energetici e abrogazione della direttiva 93/76/CEE", pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 154 del 3 luglio 2008. Decreto del Ministero dell’Economia e delle Finanze e del Ministero dello Sviluppo Economico 19 febbraio 2007 “Disposizioni in materia di detrazioni per le spese di riqualificazione energetica del patrimonio edilizio esistente, ai sensi dell'articolo 1, comma 349, della legge 27 dicembre 2006, n. 296”, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 47 del 26 febbraio 2007. Decreto del Ministero dello Sviluppo Economico 11 marzo 2008 “Attuazione dell’articolo 1, comma 24, lettera a) della legge 24 dicembre 2007, n. 244, per la definizione dei valori limite di fabbisogno di energia primaria annuo e di trasmittanza termica ai fini dell’applicazione dei commi 344 e 345 dell’articolo 1 della legge 27 dicembre 2006, n. 296”, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 66 del 18 marzo 2008.
5.2
Norme tecniche
UNI 8477-2. Energia solare. Calcolo degli apporti per applicazioni in edilizia. Valutazione degli apporti ottenibili mediante sistemi attivi o passivi. Dicembre 1985. UNI 10339. Impianti aeraulici a fini di benessere. Generalità, classificazione e requisiti. Regole per la richiesta d’offerta, l’ordine e la fornitura. Giugno 1995. UNI 10349. Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Dati climatici. Aprile 1994. UNI 10351. Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità al vapore. Marzo 1994. UNI 10355. Murature e solai. Valori della resistenza termica e metodo di calcolo. Maggio 1994. UNI EN 410. Vetro per edilizia. Determinazione delle caratteristiche luminose e solari delle vetrate. Marzo 2000. UNI EN 673. Vetro per edilizia. Determinazione della trasmittanza termica (valore U). Metodo di calcolo. Ottobre 2005. UNI EN 675. Vetro per edilizia. Determinazione della trasmittanza termica (valore U). Metodo dei termoflussimetri. Giugno 1999. UNI EN 1745. Muratura e prodotti per muratura. Metodi per determinare i valori termici di progetto. Aprile 2005. UNI EN 12792. Ventilazione degli edifici. Simboli, terminologia e simboli grafici. Aprile 2005.
30
UNI EN 12831. Impianti di riscaldamento negli edifici. Metodo di calcolo del carico termico di progetto. Dicembre 2006. UNI EN 13363-1. Dispositivi di protezione solare in combinazione con vetrate. Calcolo della trasmittanza solare e luminosa. Parte 1: Metodo semplificato. Marzo 2008. UNI EN 13363-2. Dispositivi di protezione solare in combinazione con vetrate. Calcolo della trasmittanza solare e luminosa. Parte 2: Metodo di calcolo dettagliato. Febbraio 2006. UNI EN 13465. Ventilazione degli edifici. Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d'aria negli edifici residenziali. Settembre 2004. UNI EN 13779. Ventilazione degli edifici non residenziali. Requisiti di prestazione per i sistemi di ventilazione e di climatizzazione. Febbraio 2008. UNI EN 13947. Prestazione termica delle facciate continue. Calcolo della trasmittanza termica. Marzo 2007. UNI EN 14501. Tende e chiusure oscuranti. Benessere termico e visivo. Caratteristiche prestazionali e classificazione. Febbraio 2006. UNI EN 15241. Ventilazione degli edifici. Metodi di calcolo delle perdite di energia dovute alla ventilazione e alle infiltrazioni in edifici commerciali. 2008. UNI EN 15242. Ventilazione degli edifici. Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d'aria negli edifici, comprese le infiltrazioni. Febbraio 2008. UNI EN 15243. Ventilazione degli edifici. Calcolo delle temperature nei locali, del carico termico e dell’energia per edifici dotati di impianto di climatizzazione degli ambienti. 2008. UNI EN 15251. Criteri per la progettazione dell'ambiente interno e per la valutazione della prestazione energetica degli edifici, in relazione alla qualità dell'aria interna, all'ambiente termico, all'illuminazione e all'acustica. Febbraio 2008. UNI EN 15316-1. Impianti di riscaldamento degli edifici. Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto. Parte 1: Generalità. Maggio 2008. UNI EN 15316-2-1. Impianti di riscaldamento degli edifici. Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto. Parte 2-1: Sistemi di emissione del calore negli ambienti. Maggio 2008. UNI EN 15316-2-3. Impianti di riscaldamento degli edifici. Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto. Parte 2-3: Sistemi di distribuzione del calore negli ambienti. Maggio 2008. UNI EN 15316-3-1. Impianti di riscaldamento degli edifici. Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto. Parte 3-1: Impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, caratterizzazione dei fabbisogni (fabbisogni di erogazione). Maggio 2008. UNI EN 15316-3-2. Impianti di riscaldamento degli edifici. Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto. Parte 3-2: Impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, distribuzione. Maggio 2008. UNI EN 15316-3-3. Impianti di riscaldamento degli edifici. Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto. Parte 3-3: Impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, generazione. Maggio 2008. UNI EN 15316-4-1. Impianti di riscaldamento degli edifici. Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto. Parte 4-1: Sistemi di generazione per il riscaldamento degli ambienti, sistemi a combustione (caldaie), caldaie. Settembre 2008. UNI EN 15603. Prestazione energetica degli edifici. Consumo energetico globale e definizione dei metodi di valutazione energetica. Luglio 2008. UNI EN ISO 6946. Componenti edilizi ed elementi per l’edilizia. Resistenza termica e trasmittanza termica. Metodo di calcolo. Maggio 2007. UNI EN ISO 7345. Isolamento termico. Grandezze fisiche e definizioni. Luglio 1999. UNI EN ISO 10077-1. Prestazione termica di finestre, porte e chiusure. Calcolo della trasmittanza termica. Parte 1: Generalità. Marzo 2007.
31
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5.3
Letteratura
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