PAGINE PRESENTAZIONE del Manuale del certificatore

Associazione Certificatori Energetici Energy Manager Regionali
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LE LEGGI E LE NORME TECNICHE
Legislazione europea, nazionale e regionale
Il quadro legislativo generale
Legislazione europea e nazionale
L. 373 del 30/4/76
D.P.R. 1052-28/6/77
D. M. 10/3/1977
D.M. 30/7/1986
Legge 10 del 9/1/1991
D.P.R. 412 del 26/8/93
D.M. del 2/4/98
Direttiva 2002/91/CE
D.M. del 27/7/05
Linee guida della Legge
10/91
D.Lgs. 192 del 19/8/2005
Integrato dal D.P.R.551-21/12/99
(attua la direttiva 2002/91/CE)
Integrato dal D.Lgs. 311-29/12/06
Direttiva 2006/32/CE
D.Lgs. 115-30/5/08
(attua la direttiva 2006/32/CE)
D.P.R. 59 del 2/4/09
D.M. del 26/6/09
Linee guida nazionali
Legislazioni regionali*
Decreto presidente provincia (Bolzano) n. 34 del 29 settembre 2004 – Regolamento di
esecuzione della legge urbanistica in materia di risparmio energetico (Procedura Casaclima dal 2002).
Deliberazione Giunta provinciale (prov. Trento) n. 2167 del 20 ottobre 2006 – Attuazione
del piano energetico ambientale provinciale (adottava la classificazione della direttiva 2002/91/CE).
Deliberazione Giunta provinciale (Lombardia) n. 8/3951 del 27 dicembre 2006 –
Riduzione degli oneri di urbanizzazione per interventi finalizzati al risparmio energetico.
Deliberazione Giunta provinciale (Lombardia) n. 8/8745 del 22 dicembre 2008 –
Disposizioni per l’efficienza energetica in edilizia e per la certificazione energetica degli edifici.
Deliberazione Giunta provinciale (Lombardia) n. 5796 del 11 giugno 2009 - Introduce la
nuova procedura di calcolo resasi necessaria per allinearsi ai disposti delle linee guida nazionali.
Deliberazione Giunta regionale (Valle d’Aosta) n. 21 del 18 aprile 2008 – (ex1467 del 31 ottobre
2007) - Disposizioni in materia di rendimento energetico nell'edilizia.
Legge regionale (Piemonte) 13 del 28 Maggio 2007 - Disposizioni in materia di rendimento
energetico nell'edilizia.
Legge Regionale (Liguria) n. 22 del 29.5.2007 - Norme in materia di energia.
Regolamento regionale (Liguria) n. 1 del 22 gennaio 2009 – (ex 6 dell’ 8 Novembre 2007)
Deliberazione Giunta regionale (Emilia Romagna) n. 156 del 4/3/2008 – Approvazione
atto di indirizzo e coordinamento sui requisiti di rendimento energetico e sulle procedure di
certificazione energetica degli edifici (ex 1730 del 16 Novembre 2007).
Legge Regionale (Toscana) n. 39 del 24/02/2005 - Disposizioni in materia di energia.
Deliberazione Giunta regionale (Marche) n. 753 del 5 maggio 2009
Deliberazione Giunta regionale (Marche) n. 760 dell’11 maggio 2009
Legge Regionale (Umbria) n. 17 del 18/11/2008 - Norme in materia di sostenibilità
ambientale degli interventi urbanistici ed edilizi.
Regolamento (Puglia) n.24 del 27 settembre 2007 – Recepisce il d.leg. nazionale 192 /2005
Legge regionale (Puglia) n.13 del 10 giugno 2008 – Norme per l’abitare sostenibile.
Regolamento (Puglia) n.10 del 10 febbraio 2010 per applicare il d.leg. nazionale 192 /2005
Legge regionale (Basilicata) n. 28 del 28 dicembre 2008 - Disposizioni per la formazione del
bilancio di previsione annuale e pluriennale della regione Basilicata -Legge finanziaria 2008*N.B.: l’elenco delle leggi regionali sul risparmio energetico degli edifici è fornito, a titolo di
esempio e per sottolineare che tante leggi e regolamenti possono solo complicare la professione
del certificatore. Un elenco più completo verrà fornito in altra parte del manuale.
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Compiti del progettista
Il progettista dovrà inserire i calcoli e le verifiche relative alle prestazioni energetiche “nella
relazione attestante la rispondenza alle prescrizioni per il contenimento del consumo di
energia degli edifici e relativi impianti termici, che, ai sensi dell’articolo 28, comma 1, della
legge 9 gennaio 1991, n. 10, il proprietario dell’edificio, o chi ne ha titolo, deve depositare
presso le amministrazioni competenti secondo le disposizioni vigenti, in doppia copia,
insieme alla denuncia dell’inizio dei lavori relativi alle opere di cui agli articoli 25 e 26 della
stessa legge”.
I metodi per le verifiche
I calcoli e le verifiche vanno eseguiti utilizzando metodi che garantiscano risultati conformi alle
migliori regole tecniche, quali “le norme tecniche predisposte dagli organismi deputati a
livello nazionale o comunitario, ad esempio l’UNI e il CEN, o altri metodi di calcolo recepiti
con decreto del Ministro dello sviluppo economico”. È possibile l’utilizzo di altri metodi,
procedure e specifiche tecniche sviluppati da organismi istituzionali nazionali, quali l’ENEA, le
università o gli istituti del CNR, “purché i risultati conseguiti risultino equivalenti o
conservativi rispetto a quelli ottenibili con i metodi di calcolo precedentemente detti”.
Ruolo delle Regioni
L’articolo 6 del Dpr pone elementi di flessibilità che possono essere utilizzati dalle Regioni per la
stesura di provvedimenti che possano essere più aderenti alle specificità territoriali. Le
disposizioni “si applicano per le regioni e province autonome che non abbiano ancora provveduto
ad adottare propri provvedimenti in applicazione della direttiva 2002/91/CE e comunque
sino alla data di entrata in vigore dei predetti provvedimenti regionali”. Nel disciplinare la
materia le regioni e le province autonome possono “definire metodologie di calcolo della
prestazione energetica degli edifici, diverse da quelle di cui al comma 1 dell’articolo 3 ma
che trovino in queste stesse metodologie indirizzo e riferimento”. Inoltre, possono “fissare
requisiti minimi di efficienza energetica più rigorosi attraverso la definizione di valori
prestazionali e prescrittivi minimi inferiori a quelli di cui all’articolo 4, tenendo conto delle
valutazioni tecnico-economiche concernenti i costi di costruzione e di gestione dell’edificio,
delle problematiche ambientali e dei costi posti a carico dei cittadini con le misure adottate,
con particolare attenzione alle ristrutturazioni e al contesto socio-economico territoriale”.
Le Regioni e le Province autonome che, invece, hanno già recepito la direttiva 2002/91/CE,
“adottano misure atte a favorire un graduale ravvicinamento dei propri provvedimenti” con la
normativa statale, assicurando la coerenza dei loro provvedimenti con i contenuti del Dpr
attuativo.
Garanzia per i software commerciali
L’articolo 7 del Dpr, infine, fissa il riferimento nazionale nei confronti del quale devono essere
garantite le prestazioni degli strumenti applicativi delle metodologie di calcolo e indica le
modalità di modifica dell’allegato al Dpr. “Gli strumenti di calcolo – si legge - applicativi delle
metodologie di cui al comma 1 dell’articolo 3, software commerciali, garantiscono che i
valori degli indici di prestazione energetica, calcolati attraverso il loro utilizzo, abbiano uno
scostamento massimo di più o meno il 5 per cento rispetto ai corrispondenti parametri determinati
con l’applicazione dello strumento nazionale di riferimento. La predetta garanzia è fornita
attraverso una verifica e dichiarazione resa dal Comitato termotecnico italiano (CTI) o
dall’Ente nazionale italiano di unificazione (UNI)”.
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Conduzione del calore e il postulato di Fourier
attraverso un corpo solido continuo, isotropo ed omogeneo
Ricordando che la conduzione è quel particolare modo di trasmissione del calore in cui esso si
propaga senza trasporto di materia (è dovuto alla propagazione di vibrazioni nella materia
ed al moto degli elettroni liberi), quasi tutti i problemi in questo tipo di trasmissione,
presente anche nelle strutture edilizie, possono essere ricondotti ad una trattazione
monodimensionale (una sola direzione di propagazione) nella quale tutte le grandezze fisiche
dipendono da una sola coordinata spaziale e dal tempo.
Per studiare la conduzione si fanno le seguenti ipotesi, valide soprattutto perché si considera
il fenomeno legato alle osservazioni del sistema da un punto di vista macroscopico:
il mezzo attraverso cui avviene la conduzione deve essere:
continuo (in tutti i suoi punti ha le stesse caratteristiche fisiche)
isotropo (ha lo stesso comportamento in ogni direzione) ed
omogeneo (composto da una sola sostanza);
Il calore fluisce spontaneamente dai punti a temperatura maggiore verso punti a
temperatura minore (secondo principio della termodinamica);
la trasmissione del calore è monodimensionale, segue la direzione fra due superfici
piane e parallele come quelle di una parete, al cui interno il profilo della temperatura è
lineare e funzione di una sola ordinata;
le temperature nelle varie situazioni non variano col tempo ovvero siamo in un
regime stazionario.
L’espressione, che riassume il postulato di Fourier e che indica: la quantità di calore (energia
termica) Q passante, in virtù della differenza di temperatura (Tsi – Tse), attraverso la
superficie A ed all’interno di una parete (piana ed omogenea) di spessore s e nel tempo Δt, è:
Q = A Δt (Tsi – Tse)/s
[J]
Se il passaggio avviene nell’unità di tempo (Δt=1) la quantità di calore in movimento viene
definita il flusso di calore (flusso termico) che rappresenta non un energia termica trasferita ma
una potenza trasferita:
Φ = A (Tsi – Tse)/s
[W]
Se chiamiamo resistenza R:
R = s/ A
Il flusso termico diventa:
Φ = (Tsi – Tse)/R
[W]
In queste espressioni, dovute al postulato di Fourier, compare:
coefficiente = conduttività termica
coefficiente /s = conduttanza termica
λ dipende solo dalle caratteristiche del materiale, mentre la conduttanza
anche dallo spessore dell’elemento.
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/s dipende
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Ponte termico
Le temperature delle superfici delimitanti un ambiente variano anche in funzione delle
caratteristiche di coibenza termica (isolamento) delle stesse; le superfici delimitanti un ambiente
non devono presentare variazioni localizzate di temperatura rilevanti.
Dicesi “ponte termico” una zona caratterizzata da ridotta coibenza termica (concentrazione di
passaggi di calore - riduzione della temperatura superficiale).
Caratterizza il ponte termico il “fattore di eterogeneità” e viene valutato mediante
l’espressione:
ρ = (Ti - Ti,min)/(Ti - ti)
nella quale:
ρ = fattore di eterogeneità, Ti = temperatura dell’ambiente interno, Ti, min = temperatura della
superficie del ponte termico e ti = temperatura delle altre superfici.
Il fattore di eterogeneità non deve superare il valore 1,5. Valori più elevati danno luogo a
depositi differenziati di polvere tra le zone a temperatura differente.
Nei punti più freddi può avere luogo la formazione di muffe (se si verifica condensa).
Fattore di eterogeneità = 2,61
Fattore di eterogeneità = 1,42
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Elementi opachi
La trattazione dei ponti termici lineari e puntuali per gli elementi opachi
rappresentano un paragrafo molto complesso.
Punti critici generati da disomogeneità e variazioni di forma
Ricorderete che i ponti temici sono stati definiti come dei punti deboli dell’involucro di un
edificio, che presentano un valore di trasmittanza maggiore rispetto agli elementi costruttivi
adiacenti. Questi portano a perdite di calore maggiori e di seguito a temperature di superficie più
basse sul lato interno. In queste zone si può verificare la condensazione di umidità proveniente
dall’aria, presente nel locale, con conseguenti danneggiamenti delle costruzioni.
I ponti termici sono quelle zone di una struttura edilizia, limitate in termine si superficie, che si
verificano quando c’è disomogeneità del materiale (materiali diversi accostati) e variazioni di
forma (inrocio tra due elementi opachi). Più semplicemente le situazioni di disomogenetà in un
elemento opaco producono effetti perturbativi locali che determinano un incremento della
conduttanza termica di quel punto.
Di solito si dividono in:
Ponti termici di struttura, ove la presenza di elementi eterogenei di maggior
conduttività incrementa il flusso termico locale,
Ponte termico strutturale
Mensola di una finestra passante
Ponti termici di forma, quale la presenza di spigoli che provocando un addensamento
delle isoterme provocano un aumento del flusso termico totale.
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Capacità ed inerzia termica
La temperatura della superficie interna di una parete dipende dalla:
capacità termica della parete (calore specifico x massa)
caratteristica di trasmissione del calore della parete (trasmittanza).
Capacità termica
Un’adeguata capacità termica determina:
una riduzione delle punte massime e minime di temperatura
uno sfasamento temporale degli istanti in cui si verificano i valori massimi e
minimi di temperatura
Il grafico mostra l’onda della temperatura esterna e le onde della temperatura interna con parete leggera e
pesante (vedi inerzia); l’onda è di intensità minore se attraversa una parete pesante con inerzia termica
maggiore ovvero con una buona capacità termica.
Inerzia termica
L’inerzia termica di una parete rappresenta l’attitudine della parete a mitigare le variazioni di
temperatura ed è funzione della capacità termica.
Una parete “pesante” ha maggiore inerzia termica di una parete “leggera”.
L’inerzia termica di una parete viene valutata misurando:
l’attenuazione di ampiezza della variazione di temperatura
la differenza di fase (cioè il ritardo con cui si verifica) la variazione di temperatura
tra le superfici esterna ed interna della parete.
I due valori (attenuazione e ritardo) definiscono in che misura venga difesa, dalle
variazioni di temperatura, una faccia del muro dall’altra.
La differenza di fase deve essere compresa tra 9 e 12 ore.
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Resistenza termica R
L’inverso della trasmittanza è la resistenza termica della parete che, quindi, vale:
R = 1/U = 1/αi + s/λ + 1/ αe
[m2 °C/W]
L’espressione del flusso di calore della parete in funzione della sua resistenza termica
diviene quindi :
Φ= [(Ti - Te)/R] A
[W]
La parete, in definitiva, si oppone al flusso termico con una resistenza R che è somma
delle resistenze liminari (1/αi e 1/αe) ) e della resistenza interna (s/λ).
In termini elettrici: si tratta di 3 resistenze “in serie”
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La condensazione interstiziale
Il metodo, introdotto dalla norma, serve per determinare il rischio di condensazione interstiziale
dovuta alla diffusione del vapore acqueo e le relative condizioni al contorno da utilizzare nei
calcoli. Il metodo usato assume che l'umidità da costruzione si sia asciugata e non tiene conto di
altri fenomeni fisici che possono influenzare l’umidità interna ai componenti edilizi (risalita
capillare, pioggia, variazione dei parametri per colpa dell’umidità, termofisica, ecc.).
La condensazione interstiziale si presenta quando la pressione di vapore p all’interno di un
componente edilizio raggiunge il valore della pressione si saturazione psat.
Affinché non si presenti il fenomeno della condensazione interstiziale è necessario che:
psat > p
Per verificare questa disuguaglianza la norma fornisce un metodo per calcolare il bilancio di
vapore annuale e la massima quantità di vapore accumulata dovuta alla condensa interstiziale. Il
metodo assume che la struttura sia asciutta all’inizio dei calcoli.
Inoltre il metodo permette di confrontare soluzioni costruttive diverse e di verificare gli effetti
delle modifiche apportate alla struttura. Tale metodo non è adatto per il calcolo
dell’evaporizzazione dell’umidità da costruzione.
n=
e
+ (R’n/R’T) x ( i -
e)
dove n è la temperatura dello strato n-esimo, e è la temperatura dell’ambiente esterno, i è
la temperatura dell’ambiente interno, R’n è la resistenza termica dello strato n-esimo e R’T è la
resistenza termica totale.
Controllo della condensa superficiale nei ponti termici
Foto di un angolo in cui la condensa ha creato tracce di muffa. Foto agli infrarossi della stesso angolo che mostra la
presenza di un ponte termico.
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Trasmittanza U
T2 temperatura interna, T1 temperatura esterna, Up trasmittanza parete,
Tpi temperatura parete interna e Tpe temperatura parete esterna
Definizione
La trasmittanza termica U definisce la capacità isolante di un elemento quando un fenomeno
di trasmissione di calore in condizioni di regime stazionario (in cui cioè il flusso di calore e le
temperature non variano nel tempo) la trasmittanza misura la quantità di calore che nell'unità
di tempo attraversa un elemento strutturale della superficie di 1 m² in presenza di una
differenza di temperatura di 1 grado Kelvin (o Celsius) tra l'interno e l'esterno. Essa è legata alle
caratteristiche del materiale che costituisce la struttura e alle condizioni di scambio
termico liminare (del fluido a contatto con le superfici esterne). La si assume pari all’inverso
della sommatoria delle resistenze termiche degli strati e delle resistenze termiche
superficiali : interna ed esterna.
U=1/RT
[W/m2K]
ovvero:
U=1/(1/ i+s1/λ1+..+sn/λn+1/ e) [W/m K]
2
dove: i e e (W/m2 K) sono i coefficienti di adduzione interna ed esterna, s1, ...s2 (m) lo
spessore dei vari componenti del materiale, λ1, … n (W/m K) la conducibilità termica
interna dei vari componenti del materiale.
La norma UNI EN ISO 6946:2008 - Titolo: Componenti ed elementi per edilizia - Resistenza termica e
trasmittanza termica - Metodo di calcolo.
La presente norma è la versione ufficiale in lingua inglese della norma europea EN ISO 6946 (edizione
dicembre 2007). La norma fornisce il metodo per il calcolo della resistenza termica e della
trasmittanza termica dei componenti e degli elementi per edilizia, escluse le porte, le finestre e altre
parti vetrate, le facciate continue, i componenti che implicano uno scambio termico con il terreno ed
i componenti percorsi dall'aria di ventilazione.
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Calcolo della trasmittanza
Per il calcolo della trasmittanza termica si può utilizzare il metodo semplificato descritto nella
norma UNI EN ISO 6946:2008. A tal fine le fasi di calcolo sono:
individuazione della conduttività termica dei materiali
individuazione delle resistenze termiche superficiali
suddivisione della struttura in strati
calcolo della resistenza termica totale
calcolo della trasmittanza
U=1/RT=1/(Rsi+R1+ .. +Rn+Rse)
[W/m2K]
ovvero l’inverso della somma delle resistenze termiche superficiali interna (Rsi) ed esterna (Rse)
e delle resistenze termiche parziali (R1, R2, ….. Rn) dei diversi strati di cui è composta la
partizione disperdente. La trasmittanza (U) è misurata in W/m2K.
E’ utile ricordare che è possibile calcolare la trasmittanza col metodo ad elementi finiti,
riportato nella norma UNI EN ISO 10211:2008 (punto 6.2 della UNI EN ISO 6946).
Esempio di calcolo della trasmittanza di una parete
Muro in laterizio porizzato ed isolante posto
Descrizione struttura:
nell'intercapedine
N
1
2
3
4
5
DESCRIZIONE STRATO
n
s
LAMBDA
C
M.S.
dall'esterno all'interno
(m)
W/mK W/mqK kg/mq
Adduttanza estrena
7,000
intonaco esterno
0,015
0,900 60,000
Laterizio porizzato
0,300
0,257 0,857
Materiale isolante
0,080
0,040 0,500
Laterizio tamponamento
0,120
0,530 4,417
Intonaco interno
0,015
0,900 60,000
Adduttanza interna
20,000
Spessore totale del manufatto
0,530
Resistenza termica totale del manufatto R
mqK/W
TRASMITTANZA TERMICA TOTALE DEL MANUFATTO U
Esempio di calcolo della
trasmittanza
utilizzando una tabella
ricavata su un foglio di
Excell.
A fianco sezione della
parete considerata
nell’esempio numerico.
12
W/mqK
R strato
mqK/W
0,143
0,017
1,167
2,000
0,226
0,017
0,050
3,620
0,276
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Vedi un esempio di calcolo:
CALCOLO CARATTERISTICHE TERMICHE DINAMICHE
SECONDO UNI 13786 -2008
Procedere in ordine dall'interno verso l'esterno
Per eliminare uno strato o intercapedine: annullare solo lo spessore
d
λ
ρ
c
STRATIGRAFIA DA INTERNI
VERSO ESTERNO
m
W/m.K
kg/m3
J/(kg*K)
1
Intonaco di cemento 0,01
0,9
1800
1000
Muratura in blocchi a setti
2
0,48
0,18
600
837
sottili
3
4
5
6
Intercapedine Aria
(NON
SPOSTARE)
Intonaco di cemento
Calcestruzzo con aggregati
naturali
Calcestruzzo con aggregati
naturali
Totale spessore
0
R
U
M
m2K/W
W/m2K
kg/m2
0,011
18
2,667
288
0,000
0
0,01
0,9
1800
1000
0,011
18
0
1,8
2400
1000
0,000
0
0
1,8
2400
1000
0,000
0
0,50
Totali parete
2,86
0,35
SFASAMENTO TEMPERATURA
FRA EST/INT
Φ
ore
17,93
RITARDO
FATTORE DI DECREMENTO di U
fa
_
0,18
RIVEDERE
TRASMITTANZA TERMICA
PERIODICA (T=1 giorno)
Yie
W/m2K
0,06
RIVEDERE
LIVELLO DI PRESTAZIONE
rispetto a fa
BUONA
RIVEDERE
(Delibera E.R. 156/2008
rispetto a Φ
Ottima
Tab.C.2-Requisito 6.3)
Tabella di calcolo che ricava sfasamento, smorzamento e trasmittanza periodica
(tabella gentilmente fornita dall’ing. Remo Ranieri di Ravenna )
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Coefficiente globale di scambio termico Htot
Ogni operazione in cui avviene uno scambio di calore questo sarà quantificabile attraverso un
coefficiente di scambio specifico e pertanto facendo riferimento alla norma tecnica appropriata
definiamo le relative equazioni.
Il calore disponibile all’interno di un edifico e dei suoi ambienti riscaldati tende ad uscire ed a
disperdersi nell’ambiente circostante passando, per trasmissione (pareti) e per ventilazione
(scambio di aria degli interni con l’esterno), quindi il coefficiente globale di scambio termico
dell’edificio Htot è espresso attraverso la somma dei due coefficienti globali di scambio termico
di un edificio a singola zona termica, a temperatura interna uniforma e per un dato periodo di
calcolo:
Htot = Htr,adj + Hve,adj
[W/K]
dove:
Htot [W/K] è il coefficiente globale di scambio termico dell’edificio,
Htr,adj [W/K] è il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione della zona
considerata e
Hve,adj [W/K] è il coefficiente globale di scambio termico per ventilazione della stessa zona,
Essi sono i due coefficienti globali di scambio termico di un edificio a singola zona termica, a
temperatura interna uniforme e per un dato periodo di calcolo e vengono espressi dalle
equazioni:
Htr,adj = HD + Hg + HU + HA
e
Hve,adj =
a
ca (
k
bve,k qve,k,mn)
I coefficienti di dispersione termica per trasmissione e per ventilazione fanno riferimento alla
norma UNI EN ISO 13790:2008 Prestazione energetica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di
energia per il riscaldamento e il raffrescamento. Questa norma sostituisce la UNI EN ISO
13790:2005 che sostituiva la UNI EN 832:2001 e la UNI 10344:1993.
Tratteremo quindi, in primis, il calcolo dei coefficienti di scambio a partire da quelli per
ventilazione e per trasmissione e solo dopo calcoleremo il fabbisogno di energia termica nelle
varie forme per la gestione di un edificio.
La tabella dei Coefficienti globali di scambio e dei Coefficienti di scambio
La tabella propone, in modo molto sintetico, partendo dal coefficiente globale di scambio termico
(quello totale) i coefficienti globali di scambio di trasmissione e di ventilazione, le loro
componenti come una sorta di indice degli argomenti trattati di seguito.
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Coefficienti globali di scambio e coefficienti di scambio
oUoAo
a) HD
coefficiente
di scambio
termico
dell’involucro
edilizio
= iUi Ai +
k k Ik +
X
j j [W/K]
1)
Htr,adj
Htot
coefficiente
globale di scambio
termic=Htr,adj+Hve,adj
coefficiente
globale di
scambio
termico per
trasmissione
= Ak Uk
[W/K]
a.1)
iUi Ai
Elementi opachi e
finestrati
Elementi
opachi
wUw Aw
Elementi
finestrati
a.2)
k k Ik
Ponti termici lineari
a.3) jXj
Ponti termici
puntuali
b.1) A U0+P
Pavimento contro
terra
b) Hg
coefficiente
di scambio
termico del
terreno
b.2)
A/(1/Uf+(1/Ug+Ux)
Pavimento su
intercapedine
b.3) A Ubf + zPUbw
Pavimento piano
interrato
Ponte termico
c) HU
[W/K]
coefficiente
di scambio
termico
dell’ambiente
non
riscaldato
Hiu=
Hiu
btr,x
2)
a
Hve,adj
coefficiente
globale di
scambio
termico per
ventilazione
= a ca k bve,k
qve,k,mn
ca
btr,x=
Hue/(Hiu+Hue)
d) HA
coefficiente
di scambio
termico degli
edifici
adiacenti
HTiu+HViu
HA = b Hia
b = (θi - θa) / (θi – θe)
θe = Φgn+ θiHiu+θeHue/
(Hiu +Hue)
b = (θi - θa) / (θi – θe)
θe = Φgn+ θiHiu+θeHue/
(Hiu +Hue)
bve,k fattore corr.
k
bve,k
qve,k,mn
qve,k,mn portata
[W/K]
15
= fve,t,k
qve,k
Tasmittanza elem. opaco
Uo = 1/RT [W/m2K]
Supeficie totale elem.
opaco Ao [m2]
Tasmittanza el.
finestrato
Uw=( AgUg+ AfUf+ Ig g)/
( Ag+ Af) [W/m2K]
Supeficie totale elem.
finestrato Aw [m2]
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UfMIN = 0,68 W·m-2·°C-1
I valori della Rsj resistenza termica dell’intercapedine sono desumibili dalla tabella C.1
dell’allegato C della UNI EN ISO 10077/1:2007 e sono espressi in [m2K/W].
Spessore dello
Una faccia trattata con emissività
Entrambe le
spazio d’aria
facce
0,1
0,2
0.4
0,8
in mm
non trattate
6
9
12
15
50
0,211
0,298
0,376
0,446
0,406
0,190
0,259
0,316
0,363
0,335
0,163
0,211
0,247
0,276
0,260
0,132
0,162
0,182
0,197
0,189
0,127
0,154
0,173
0,186
0,179
La norma UNI TS 11300 prima parte nel prospetto C.1 fornisce, in mancanza di dati di progetto o
di altri dati attendibili, la trasmittanza termica di vetrate verticali doppie e triple riempite
con diversi gas [W/(m2K)].
Tipo di gas nell’intercapedine
Vetrata
tipo
vetro
Vetro
normale
Vetrata
doppia
Vetrata
doppia
emissività
normale
0,89
Una lastra
con
trattamento
superficiale
≤0,20
Una lastra
con
trattamento
superficiale
≤0,15
Una lastra
con
trattamento
superficiale
≤0,10
Una lastra
con
trattamento
superficiale
≤0,05
(concentrazione del gas ≥ 90%)
dimensioni
mm
aria
argon
krypton
SF6
xenon
4-6-4
4-8-4
4-12-4
4-16-4
4-20-4
4-6-4
4-8-4
4-12-4
4-16-4
4-20-4
4-6-4
4-8-4
4-12-4
4-16-4
4-20-4
4-6-4
4-8-4
4-12-4
4-16-4
4-20-4
4-6-4
4-8-4
4-12-4
4-16-4
4-20-4
3,3
3,1
2,8
2,7
2,7
2,7
2,4
2,0
1,8
1,8
2,6
2,3
1,9
1,7
1,7
2,6
2,2
1,8
1,6
1,6
2,5
2,1
1,7
1,4
1,5
3,0
2,9
2,7
2,6
2,6
2,3
2,1
1,8
1,6
1,7
2,3
2,0
1,6
1,5
1,5
2,2
1,9
1,5
1,4
1,4
2,1
1,7
1,3
1,2
1,2
2,8
2,7
2,6
2,6
2,6
1,9
1,7
1,6
1,6
1,6
1,6
1,6
1,5
1,5
1,5
1,7
1,4
1,3
1,3
1,4
1,5
1,3
1,1
1,2
1,2
3,0
3,1
3,1
3,1
3,1
2,3
2,4
2,4
2,5
2,5
2,2
2,3
2,3
2,4
2,4
2,1
2,2
2,3
2,3
2,3
2,0
2,1
2,1
2,2
2,2
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
1,6
1,6
1,6
1,6
1,7
1,5
1,4
1,5
1,5
1,5
1,4
1,3
1,3
1,4
1,4
1,2
1,1
1,2
1,2
1,2
16
Associazione Certificatori Energetici Energy Manager Regionali
Vetro
normale
Vetrata
tripla
Due lastre
con
trattamento
superficiale
Due lastre
con
trattamento
superficiale
Due lastre
con
trattamento
superficiale
Due lastre
con
trattamento
superficiale
0,89
≤0,20
≤0,15
≤0,10
≤0,05
4-6-4-6-4
4-8-4-8-4
4-12-4-12-4
4-6-4-6-4
4-8-4-8-4
2,3
2,1
1,9
1,8
1,5
2,1
1,9
1,8
1,5
1,3
1,8
1,7
1,6
1,1
1,0
1,9
1,9
2,0
1,3
1,3
1,7
1,6
1,6
0,9
0,8
4-12-4-12-4
1,2
1,0
0,8
1,3
0,8
4-6-4-6-4
4-8-4-8-4
1,7
1,5
1,4
1,2
1,1
0,9
1,2
1,2
0,9
0,8
4-12-4-12-4
1,2
1,0
0,7
1,3
0,7
4-6-4-6-4
4-8-4-8-4
1,7
1,4
1,3
1,1
1,0
0,8
1,1
1,1
0,8
0,7
4-12-4-12-4
1,1
0,9
0,6
1,2
0,6
4-6-4-6-4
4-8-4-8-4
1,6
1,3
1,2
1,0
0,9
0,7
1,1
1,1
0,7
0,5
4-12-4-12-4
1,0
0,8
0,5
1,1
0,5
La trasmittanza termica della vetrata Ug è applicabile all’area centrale della vetrata e non include
gli effetti dei distanziatori del vetro posti sul bordo dello stesso.
D’altra parte, la trasmittanza termica del telaio Uf è applicabile in assenza della vetrata.
La trasmittanza termica lineare tiene conto della conduzione termica aggiuntiva dovuta
all’interazione tra il telaio, la vetrata e il distanziatore.
La trasmittanza lineare è condizionata principalmente dalla conduttività del materiale del
distanziatore.
Riportiamo le tabelle E.1 ed E.2 dell’allegato E della UNI EN ISO 10077/1:2007 che indicano i
valori della trasmittanza termica lineare di una specifica gamma di tipi di telai e vetrate per
distanziatori in alluminio e in acciaio (non inossidabile).
Tabella E.1 trasmittanza termica lineica per comuni tipologie di distanziatori [W/(mK)]
Tipologia di serramento
Legno o PVC
Metallo a taglio termico
Metallo senza taglio termico
Tipologia di vetro
Basso emissivo, doppio (una lastra
Doppio o triplo, non trattato
trattata) o triplo (due lastre trattate
Intercapedine con aria o gas
Intercapedine con aria o gas
0,06
0,08
0,02
0,08
0,11
0,05
Tabella E.2 trasmittanza termica lineica per comuni tipologie di distanziatori potenziati
[W/(mK)]
Tipologia di serramento
Legno o PVC
Metallo a taglio termico
Metallo senza taglio termico
Tipologia di vetro
Basso emissivo, doppio (una lastra
Doppio o triplo, non trattato
trattata) o triplo (due lastre trattate
Intercapedine con aria o gas
Intercapedine con aria o gas
0,05
0,06
0,01
17
0,06
0,08
0,04
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FABBISOGNI di ENERGIA TERMICA
IN SINTESI
Bilancio energetico invernale dell’edificio
INVERNO
UNI EN ISO 13790 e UNI TS 11300 Parte 1
Calcolo fabbisogno energia termica per riscaldamento e raffrescamento
Fabbisogno ideale di energia termica per riscaldamento (H)
QH,nd = QH,ht - ηH,gn x Qgn
[kwh]
[kwh]
H
riscaldamento
Qsol
Il fabbisogno ideale
di energia t. non
tiene conto delle
perdite
EPi
QH,tr
nd
fabbisogno
QH,v
e
Qint
QH,ht = (QH,tr+QH,ve);
Scambio termico
totale (ht)
Qgn = (Qint+Qsol)
Apporti (gn)
18
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Bilancio energetico illuminazione artificiale
UNI EN 15193:2008
Prestazione energetica degli edifici - Requisiti energetici per illuminazione
Fabbisogno energia elettrica per illuminazione artificiale
per un tempo t
Wt = WL,t + WP,t
[kwh]
per un anno
W = WL + W P
[kwh/anno]
EPill
Energia parassita
totale consumata a
lampade spente (P)
Consumo di energia a
lampade accese (L)
WL,t= PntD+PntN;
WP,t={Ppc[t-(tD+tN)]}+Pemte
19
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Prestazione energetica globale dell’edificio
EPgl = EPi+ EPe+ EPacs+ EPill
EPi = Qp,H /Su
EPe = Qp,C /Su
Energia
primaria per il
riscaldamento
Tenendo
conto delle
perdite
EPacs = Qp,W /Su
EPill= Wt,nd/Su
Energia
primaria per
l’illuminazione
Energia
primaria per il
raffrescamento
Energia primaria
per l’acqua calda
sanitaria
20
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Raffrescamento
Calore
entrante
Calore che deve
essere trasferito
all’esterno
La temperatura esterna > temperatura interna; la freccia in alto rappresenta l’apporto solare;
il calore sottratto dall’impianto passa dall’interno all’esterno.
Fabbisogno ideale di energia termica per raffrescamento
In riferimento al precedente punto 4, dopo aver trattato il riscaldamento, prendiamo ora in
esame il caso del raffrescamento e pertanto i fabbisogni di energia termica per
raffrescamento si calcolano, per ogni zona dell'edificio e per ogni mese, con la:
QC,nd = Qgn- ηC,ls×Q C,ht
[kWh]
dove:
QC,nd è il fabbisogno ideale di energia termica dell'edificio per raffrescamento;
Qgn sono gli apporti termici (interni e solari) totali;
QC,ht è lo scambio termico totale (trasmissione e ventilazione) nel caso di riaffrescamento;
ηC,ls è il fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche;
se lo scambio termico totale QC,ht (trasmissione e ventilazione) nel caso del raffrescamento
vale:
QC,ht = (QC,tr + QC,ve)
e se gli apporti termici (interni e solari) totali Qgn valgono:
Qgn = (Qint + Qsol)
l’equazione che ci consente di calcolare il fabbisogno ideale di energia termica dell'edificio
per raffrescamento diventa:
QC,nd = (Qint+Qsol) – ηC,ls × (QC,tr+QC,ve)
21
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Ventilazione
Sistema di ventilazione
Per realizzare l'indispensabile cambio d'aria dovuto a ragioni igieniche e al medesimo tempo
perdere il minor quantitativo possibile di energia, bisogna prevedere un impianto di ventilazione
possibilmenmte con recupero di calore alimentato con motore ad alta efficienza (potenza
nell'ordine dei 40W). L'aria calda in uscita (dalla cucina, dal bagno e dal WC) viene convogliata
verso uno scambiatore a flusso, dove l'aria fredda in ingresso riceverà dall´80% sino al 90% del
calore. L´aria di alimentazione viene così riconvogliata verso la casa (soggiorno e camere da
letto). Il flusso d'aria esterno prima di raggiungere lo scambiatore di calore può essere
convogliato attraverso un pompa di calore geotermica (tipicamente le tubazioni hanno le
seguenti caratteristiche: ≈20 cm di diametro, ≈40 m di lunghezza e una profondità di ≈1.5 m).
L'impianto di ventilazione è posato in modo tale che nessuna corrente d'aria risulta percepibile.
Questo permette in maniera facile di avere un flusso d'aria d'alimentazione ridotto (è sufficiente
un po' d'aria fresca in ingresso rendendo inutile l'impianto di aria condizionata).
Un impianto di ventilazione è indispensabile in una casa passiva, poiché se si utilizzasse
l'aerazione attraverso le finestre il desiderato risparmio energetico insieme con la qualità
dell´aria non sarebbe mai possibile. Gli impianti di ventilazione delle case passive sono silenziosi
e altamente efficienti (dal 75% al 95% del calore recuperato).
Le caratteristiche delle diverse tipologie dei sistemi di ventilazione sono descritte nel CEN/TR
14788. Ulteriori definizioni riguardo alla ventilazione ed all'aerazione sono fornite nella UNI EN
12792:2005.
Calcolo della portata di ventilazione
Valutazione di progetto o standard
Nel caso di aerazione o ventilazione naturale:
per gli edifici residenziali si assume un tasso di ricambio d'aria pari a 0,3 vol/h;
per tutti gli altri edifici si assumono i tassi di ricambio d'aria riportati nella UNI
0339:1995 - Impianti aeraulici a fini di benessere - Generalità, classificazione e requisiti Regole per la richiesta d'offerta, l'offerta, l'ordine e la fornitura.
I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60% di quelli riportati nella suddetta
norma ai fini della determinazione della portata di progetto.
Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica a semplice flusso (aspirazione) il tasso
di ricambio d'aria è fissato pari a:
qve = qve,des k
dove:
qve,des è la portata d'aria di progetto e k è un coefficiente di contemporaneità di utilizzo delle
bocchette aspiranti. In assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più
precise, si può assumere k = 1 per sistemi a portata fissa, k = 0,6 per ventilazione igro-regolabile.
Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica a doppio flusso il tasso di ricambio
d'aria è fissato pari a:
qve = qve,des (1 - ηve)
22
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RENDIMENTI - PERDITE
Premesse
Criteri, metodi e finalità di calcolo tratti dalla UNI TS 11300 – parte 2
Ai fini del calcolo dei rendimenti o delle perdite, gli impianti si considerano suddivisi in
sottosistemi e la determinazione del rendimento medio stagionale di un impianto di
riscaldamento e del fabbisogno di energia primaria deve essere effettuata in base ai rendimenti
(o alle perdite) dei sottosistemi che lo compongono. La presente specifica tecnica (11300/2) non
prevede prospetti che forniscano il rendimento medio stagionale dell'intero sistema in base a
dati caratteristici del sistema stesso.
Per ciascun sottosistema, identificato con il pedice x, si deve determinare:
il fabbisogno di energia in ingresso, richiesto dal sottosistema Qin,x;
l'energia ausiliaria totale richiesta Qaux,x;
le perdite Ql,x;
le perdite recuperate Qlrh,x.
Sulla base di:
energia utile da fornire in uscita Qout,x;
caratteristiche del sottosistema e condizioni di funzionamento dell'impianto.
Per ogni sottosistema, identificato con il pedice x, vale il seguente bilancio termico:
Qin,x = Qout,x + (Ql,x - Qlrh,x) - Qaux,lrh,x [Wh]
dove:
(Ql,x - Qlrh,x) è il valore delle perdite al netto delle perdite recuperate;
Qaux,lrh,x è l’energia termica recuperata dagli ausiliari elettrici.
In questo bilancio termico non si
devono impiegare fattori di
conversione in energia primaria.
Ai fini della determinazione dei rendimenti (o delle perdite) dei sottosistemi, sono previsti i
seguenti metodi:
determinazione sulla base di prospetti contenenti dati precalcolati in funzione della
tipologia del sottosistema e di uno o più parametri caratteristici;
calcolo mediante metodi descritti nella presente specifica tecnica (11300/2).
Quando si utilizzano i valori di rendimento precalcolati forniti dai prospetti, non si considerano
recuperi di energia (termica o elettrica).
Ai fini della determinazione del fabbisogno globale di energia primaria i fabbisogni di energia
elettrica devono essere calcolati separatamente.
23
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Rendimenti medi stagionali
Rendimento medio stagionale
Per calcolare un rendimento medio stagionale occorre calcolare il rapporto tra il fabbisogno
dell’energia netta e il fabbisogno dell’energia primaria.
Quelli ricavabili sono:
il solo impianto di riscaldamento;
il solo impianto di acqua calda sanitaria;
l'impianto di riscaldamento e acqua calda sanitaria.
Riscaldamento
Il rendimento medio stagionale ηg,H dell'impianto di riscaldamento è dato da:
Rendimedio medio stagionale dell’impianto di riscaldamento
ηg,H = Qh/Qp,H
dove:
Qp,H è il fabbisogno di energia primaria per riscaldamento calcolato secondo la:
Qp,H,W = ∑QH,c,i×fp,i+∑QW,c,j×fp,j+(QH,aux+QW,aux+QINT,aux–Qel,exp)×fp,el
Q h è il fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento.
Acqua calda sanitaria
Rendimento medio stagionale dell'impianto di produzione acqua calda sanitaria
Il rendimento globale medio stagionale dell'impianto di acqua calda sanitaria ηg,W è dato da:
Rendimento medio stagionale dell'impianto di produzione acqua calda sanitaria
ηg,W = Qh,W/Qp,W
dove:
Qp,W è il fabbisogno di energia primaria per acqua calda sanitaria calcolato secondo la:
Qp,H,W = ∑QH,c,i×fp,i+∑QW,c,j×fp,j+(QH,aux+QW,aux+QINT,aux–Qel,exp)×fp,el
Qh,W è il fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria.
Riscaldamento e acqua calda sanitaria
Il rendimento globale medio stagionale di quest’unico impianto (riscaldamento e produzione di
acqua calda sanitaria) ηg,H,W è dato da:
Rendimedio medio stagionale dell’impianto di riscaldamento e di produzione ACS
ηg,H,W = (Qh + Qh,W)/Qp,H,W
24
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dove:
Qp,H,W è il fabbisogno complessivo di energia primaria per riscaldamento ed acqua calda
sanitaria calcolato secondo la:
Qp,H,W = ∑QH,c,i×fp,i+∑QW,c,j×fp,j+(QH,aux+QW,aux+QINT,aux–Qel,exp)×fp,el
Qh è il fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento;
Qh,W è il fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria.
Rendimento di un sottosistema
Quando, come per esempio per ristrutturazioni parziali dell'impianto termico, risulti necessario
valutare i rendimenti di un sottosistema si procede come di seguito descritto.
Il rendimento globale medio stagionale di un sottosistema ηX,y, ad eccezione del
sottosistema di generazione è dato da:
rendimento globale medio stagionale di un sottosistema generico
ηX,y = QX,y,out/(QX,y,in + fp,el QX,y,aux)
dove:
QX,y,out è l’energia termica utile fornita in uscita dal sottosistema y per il servizio X (per
esempio, per il sottosistema di distribuzione del riscaldamento Q H,d,out);
QX,y,in è l’energia termica utile richiesta in ingresso dal sottosistema;
fp,el è il fattore di conversione in energia primaria dell'energia ausiliaria elettrica;
QX,y,aux è l’energia elettrica degli ausiliari del sottosistema y per il servizio X.
Il rendimento medio globale del sottosistema di generazione con combustibili fossili è
dato da:
rendimento medio globale del sottosistema di generazione con combustibili fossili
ηX,y = QX,gn,out/(QX,gn,in + fp,el QX,y,aux)
dove:
QX,gn,in è l’energia termica fornita dal combustibile.
25
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FABBISOGNI di ENERGIA TERMICA PRIMARIA
Espressione generale del fabbisogno di energia primaria
Alla fine del calcolo, i fabbisogni di energia degli impianti, sotto forma di diversi vettori
energetici, vengono convertiti in fabbisogno complessivo di energia primaria.
In un determinato intervallo di calcolo, il fabbisogno globale di energia primaria è dato da:
Qp,H,W = ∑QH,c,ifp,i+∑QW,c,jfp,j+(QH,aux+QW,aux+QINT,aux–Qel,exp)fp,el
dove:
QH,c,i è il fabbisogno di energia per riscaldamento ottenuto da ciascun vettore energetico i
(combustibili, energia elettrica, ecc.). Nel caso di combustibili è dato dalla quantità utilizzata per
il potere calorifico inferiore, nel caso di energia elettrica dalla quantità utilizzata;
fp,i è il fattore di conversione in energia primaria del vettore energetico i;
QW,c,j è il fabbisogno di energia per acqua calda sanitaria ottenuto da ciascun vettore
energetico j (combustibili, energia elettrica, ecc.). Nel caso di combustibili è dato dalla quantità
utilizzata per il potere calorifico inferiore, nel caso di energia elettrica dalla quantità utilizzata;
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,el è il fattore di conversione in energia primaria dell'energia ausiliaria elettrica.
Ai fini della presente specifica tecnica (11300/2) si assumono i seguenti fattori di conversione7):
Combustibili fossili 1
Energia elettrica: Valore specificato nelle vigenti disposizioni di legge8).
Nel caso di impianti solo di riscaldamento o di sola acqua calda sanitaria si considerano solo i
termini relativi al sistema considerato.
Nota:
7) I fattori di conversione relativi solare, biomasse e teleriscaldamento sono indicati in una parte successiva in fase
di elaborazione.
8) Valore deliberato dall'Autorità dell'energia, in Tep/kWhel per l'anno in corso. Si assume come fattore di
conversione da Tep/kWhel in kWh primaria/KWh elettrica = 11,86 × 103.
Riscaldamento
Mentre l’equazione.
Qp,H,W = ∑QH,c,ifp,i+∑QW,c,jfp,j+(QH,aux+QW,aux+QINT,aux–Qel,exp)fp,el
serve per calcolare il fabbisogno globale di energia primaria trasformando l’energia termica
utile di un impianto generico. Per l’impianto di riscaldimento (per esempio a gas con parti
ausiliarie che funzionano elettricamente) il calcolo dell’energia primaria è dato dall’equazione:
Qp,H = Qc,H fc,p + Qel,H fp,el
dove:
Qp,H è il fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [ J];
26
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INDICI di PRESTAZIONE ENERGETICA
Gli indici di prestazione energetica
Abbiamo trattato ed illustrata la procedura delle UNI TS 11300 – parte1 e parte 2 per il calcolo
dei fabbisogni ideali di energia trermica per:
riscaldamento QH,nd
raffrescamento QC,nd
acqua calda Qh,W
illuminazione Wt
Il funzionamento degli impianti di produzione e di distribuzione comporta l’insorgere delle:
perdite,
perdite recuperabili
e la definizione e determinazione dei:
rendimenti
Tenendo conto delle perdite possiamo calcolare i fabbisogni di energia primaria per:
la climatizzazione invernale
la climatizzazione estiva
la produzione dell’acqua calda sanitaria
l’illuminazione artificiale
ed in particolare
la climatizzazione invernale Qp,H
la produzione dell’acqua calda saniatria Qp,W o Qp,HW.
Ci stiamo limitando a considerare solo due fabbisogni di energia primaria in attesa che
vengano completate e recepite le parti 3 e 4 della UNI TS 11300.
Queste grandezze sono caratteristiche di un edificio e quantificano (dimensionano) la richiesta
energetica dello stesso, ma non permettono di confrontare e quindi classificare oggettivamente
più edifici diversi tra loro.
Le grandezze vanno normalizzate rispetto a dei parametri specifici.
I decreti nazionali (D.L. 331/2006, D.P.R. 59/2009 e le Linee guida per la certificazione) o
regionali propongono criteri per la classificazione degli edifici esistenti o per quelli di nuova
costruzione, basati su indici normalizzati, in funzione della superficie utili calpestabile o del
volume lordo, degli ambienti riscaldati, a seconda della destinazione dell’edificio.
Il decreto delle linee giuida nazionali del 26 giugno 2009 all’allegato A 3° paragrafo,
definendo la prestazione energetica degli edifici attraverso l’indice di prestazione energetica
globale EPgl che vale:
EPgl=EPi+EPe+Eacs+EPill
[kWh/m2 o kWh/m3]
dove:
EPi: è l’indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale;
EPacs: l’indice di prestazione energetica per la produzione dell’acqua calda sanitaria;
27
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IL SOLE
La struttura
Il Sole è la stella al centro del nostro sistema astronomico ed è una delle duecento miliardi di
stelle della nostra galassia. Le dimensioni del Sole sono abbastanza ridotte per una stella. Il Sole
ha un raggio di 696.500 km (circa 109 volte il raggio della Terra) e una massa di 2x10 30 kg.
Essendo composto prevalentemente da gas, il Sole ha una densità media quattro volte inferiore
rispetto alla Terra. Come stella il Sole è classificato di quinta luminosità (gamma spettrale G2 di
colore giallo). Nonostante le dimensioni ridotte la nostra Stella ci appare gigantesca grazie alla
vicinanza della Terra al Sole.
Il Sole è una sfera di gas ad altissima temperatura, sulla superficie del Sole si stima una
temperatura media di 5700-6000 °C. Poco o nulla si conosce della struttura non osservabile. Si
ipotizza la presenza di un nucleo, la cui temperatura dovrebbe arrivare a 15-16 milioni di gradi.
Il Sole è quindi una sfera gigantesca di gas ionizzati che irraggia energia verso l'esterno
sotto forma di radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari. E' la fonte primaria di energia
dell'intero del nostro sistema. Senza l'energia solare non avremmo sulla Terra la vita organica
vegetale ed animale. Persino il petrolio e le fonti di energia fossili derivano dall'energia solare
(del passato).
Durante il suo passaggio l'energia solare dà luogo ai processi di fotosintesi clorofilliana e alla
stessa vita sul pianeta. Un composto chiamato clorofilla permette alle piante verdi di assorbire
l'energia luminosa per produrre materia vivente e dar inizio alla catena alimentare. Alla loro
morte le piante e gli animali sono mangiati da altri organismi, tutto si mescola nel terreno per
facilitare la nascita di nuove piante.
28
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Impianti isolati o connessi
Campo fotovoltaico installato su tetto piano.
L’utente ricorre all’uso dei pannelli fotovoltaici per varie motivazioni, comprese quelle personali,
comunque l’impianto, in rapporto all’impiego, sarà:
un impianto isolato che permette di erogare energia in luoghi ameni e remoti,
difficili da allacciare alla rete elettrica per la loro distanza dalla stessa. Ecco alcuni
esempi pratici: segnaletica stradale illuminata in località di montagna, il telemonitoraggio
(centraline, telecamere ecc.), sistemi di irrigazione nelle aziende agricole, illuminazione
nei parchi pubblici, fornitura di energia per case isolate.
un impianto connesso alla rete cioè un impianto che può utilizzare l'energia
elettrica prodotta per il proprio consumo e/o cederla alla rete elettrica nazionale
ottenendo in cambio un compenso che annulla il costo della bolletta.
Dopo l'approvazione del "conto energia" la cessione dell'energia elettrica prodotta
dai pannelli solari può produrre un reddito netto positivo (profitto).
L’impianto del primo tipo viene completato con una serie di batterie per accumulare l’energia
elettrica prodotta quando c’è il sole per essere utilizzata quando il sole non c’è. L’energia
elettrica accumulata è a bassa tensione e a corrente continua, quindi per essere utilizzata nella
nostra abitazione va trasformata per adattarla (inverter) agli utilizzatori presenti.
L’impianto del secondo tipo l’energia elettrica viene avviata direttamente agli apparecchi
utilizzatori o alla rete di distribuzione. L'energia elettrica prodotta è normalmente a bassa
tensione ed a corrente continua, quindi per essere utilizzata nella nostra abitazione va
trasformata in corrente alternata con tensione a 220 Volt: questo viene realizzato attraverso
l'uso di un apparecchio chiamato “inverter”.
Schema di impianto isolato
Questi i componenti essenziali per un impianto isolato e lo schema dei loro collegamenti:
1. Moduli solari fotovoltaici: esposti al sole generano energia elettrica, sotto forma di
corrente e tensione continua. Il loro numero e i relativi collegamenti dipendono dal
dimensionamento effettuato.
29
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LA TERMOFLUSSIMETRIA
Dispersione energetica
Analisi Termografia di due edifici
Edifico A costruito precedentemente al 1991
(Legge 9 gennaio 1991, n. 10)
Edificio B costruito successivamente al 2005
(Decreto Legislativo 19 agosto 2005, n. 192)
30
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fondamentale. Una volta stabilita la stratigrafia della parete la trasmittanza viene calcolata in
accordo con la norma EN ISO 6946.
3) L’edificio è riconducibile a una determinata e caratterizzata tipologia edilizia di cui si
conoscono le stratigrafie; è possibile agire per analogia stimando le trasmittanza dei
componenti. Le raccomandazioni del CTI (Comitato Termotecnico Italiano) contengono un
esempio di abaco di questo genere.
4) La trasmittanza della struttura viene misurata in opera in accordo con la norma ISO
9869.
Valutazione U [W/m2K]
Calcolo ISO 6946
Misura ISO 9869
Acquisizione dati della
stratigrafia della struttura
Progetto – Relazione
373 – 10/91 e impianti
Analogia
Foro nella
parete
Carotaggio
Termoflussimetro
Endoscopio
CALCOLO DELLA TRASMITTANZA U [W/m2K]
La certificazione energetica degli edifici pone spesso, al tecnico certificatore, il problema di
determinare il valore della trasmittanza per le chiusure opache senza conoscere le
caratteristiche termofisiche. L’analisi diretta attraverso carotaggi è quella che garantisce i
migliori risultati in quanto consente di valutare la corretta stratigrafia dei vari materiali. Se
questa non può essere fatta è possibile ricorrere agli strumenti per misurare la dispersione
energetica:
Termoflussimetri
Termocamere
Blower Door Test
Valigetta del certificatore energetico
Endoscopi
A supporto di questa soluzione, occorre effettuare la misura della trasmittanza in opera con l'uso
di strumenti come i flussimetri. La norma ISO 9869, prevede il monitoraggio del manufatto
(magari successivamente all'individuazione dei punti attraverso un esame termografico) per un
periodo non inferiore alle 72ore (3 giorni).
31
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Blower Door Test (Door Fan)
Il blower door test, o test della porta che soffia, è realizzato con uno strumento veramente
efficace per verificare la tenuta all’aria dell’involucro edilizio. Il sistema si può utilizzare per la
verifica della permeabilità all’aria di edifici residenziali, terziari ed industriali di qualsiasi
dimensione.
Il blower door è un grande ventilatore calibrato a controllo elettronico che viene montato
temporaneamente (e tipicamente) sulla porta d’ingresso principale dell’edificio, attraverso una
pannello che si adatta alle misure della porta e la sigilla perfettamente.
Per la verifica delle infiltrazioni di aria, il Blower door test usa misurare la pressione interna ed
esterna all’edificio (che deve essere completamente sigillato) ed il flusso d’aria generato dal
ventilatore.
32
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ESEMPI
Muro in laterizio porotizzato
CARATTERISTICHE TERMICHE ED IGROMETRICHE DEI COMPONENTI OPACHI
Descrizione struttura:
Muro in laterizio porotizzato
DESCRIZIONE STRATO
dall'esterno all'interno
Adduttanza estrena
1 intonaco esterno
2 Laterizio porizzato
3 intonaco interno
4
5
6
7
8
Adduttanza interna
n
s
(m)
LAMBDA
C
M.S.
W/m K W/mq K kg/mq
7,000
0,900
45,000
0,313
1,250
0,900
45,000
0,020
0,250
0,020
20,000
Spessore totale del manufatto
Periodo delle variazioni T
R strato
Mq K/W
0,143
0,022
0,800
0,022
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,050
0,290
86.400
Resistenza termica totale del manufatto: R
TRASMITTANZA TERMICA TOTALE DEL MANUFATTO U
Fattore di decremento (smorzamento)
Ritardo del fattore si smorzamento (sfasamento)
Capacità termica areica lato interno
Capacità termica areica lato esterno
mq K/W
W/mq K
1,037
0,964
h
kJ/mqK
kJ/mqK
e
C
i
Il valore della trasmittanza in questo caso non è ammissibile nella verifica semplificata in quanto superiore al
massimo ammesso per una struttura verticale opaca in zona climatica E = 0,41 W/m2K.
33
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Calcolo del fabbisogno di energia primaria nell’impianto di riscaldamento
Calcolo del fabbisogno termico
Dati
Energia persa dall'involucro QD
Dati
Energia persa dal terrno QS
Dati
Energia persa da ambienti n r. QU
secondi al
numero
corff.
diff.
giorno
giorni
dispers.
temperatura
s
N
H
T
86400,0
30,0
0,50
15,0
kWh
86400
30,0
0,5
15,0
19.440,0
secondi al
numero
corff.
diff.
giorno
giorni
dispers.
temperatura
s
N
H
T
86400,0
30,0
0,50
15,0
kWh
86400
30,0
0,5
15,0
19.440,0
secondi al
numero
corff.
diff.
giorno
giorni
dispers.
temperatura
s
N
H
T
86400,0
30,0
0,50
15,0
kWh
86400
30,0
0,5
15,0
19.440,0
58.320,0
secondi al
numero
corff.
diff.
giorno
giorni
dispers.
temperatura
s
N
H
T
86400,0
30,0
0,50
15,0
kWh
86400
30,0
0,5
15,0
19.440,0
secondi al
numero
corff.
diff.
giorno
giorni
dispers.
temperatura
s
N
H
T
86400,0
30,0
0,50
15,0
kWh
86400
30,0
0,5
15,0
19.440,0
97.200,0
secondi al
numero
corff.
diff.
giorno
giorni
dispers.
temperatura
s
N
H
T
86400,0
30,0
0,50
15,0
-0,75
kWh
86400
30,0
0,5
15,0
-0,75
-14.580,0
seconi al
numero
corff.
diff.
rendim.
giorno
giorni
dispers.
temperatura
s
N
H
T
86400,0
30,0
0,50
20,0
-0,75
kWh
86400
30,0
0,5
20,0
-0,75
-19.440,0
Energia persa x trasmissione QT
Dati
Energia persa da ambienti n r. QV
Dati insolazione
Energia persa da ambienti n r. QA
Energia totale persa QL
Dati
Apporti esterni solari Qse
Dati
Apporti interni QI
34
rendim.
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Dimensionamento di un impianto termico
solare per riscaldare acqua
In Italia le UNI TS 11300 di recente adozione prescrivono che:
V = Su x a
(l/giorno)
dove V volume in litri /giorno di acqua, a è il fabbisogno giornaliero specifico che varia in
funzione della superficie utile, . Il valore medio riferito a una superficie utile di 80 mq è 1,6;
dove:
a = l/g
Occorre fare attenzione perché il calcolo è fortemente influenzato dalla superficie dell’immobile, col
rischio di sovrastimare il calcolo del fabbisogno.
35
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APPENDICE
Simboli ricorrenti
Simboli tratti dalla norma UNI EN ISO 11300: 2008 –parte 1
con qualche integrazione
Simbolo
Grandezza
A
a
b
C
c
d
e
F
f
g
H
I
l
N
n
Q
q
R
T
t
U
V
Area, superficie
Parametro numerico nel fattore di utilizzazione
Fattore di correzione dello scambio termico
Capacità termica efficace di un ambiente climatizzato
Capacità termica specifica
Spessore
Fattore di riparo dal vento
Fattore di riduzione del flusso solare
Coefficiente correlato all’esposizione al vento
Trasmittanza di energia solare totale di un elemento di edificio
Coefficiente globale di scambio termico o di dispersione termica
Irradianza solare
Lunghezza
Durata del periodo di riscaldamento
Ricambi d'aria
Quantità di calore o di energia termica
Portata volumica
Resistenza termica
Temperatura termodinamica
Tempo
Trasmittanza termica
Volume interno
Fattore di assorbimento di una superficie dovuta alla radiazione
solare
Rapporto apporti/dispersioni
Emissività relativa alla radiazione termica ad elevata lunghezza
d'onda
Flusso termico, potenza termica
Efficienza, fattore di utilizzazione
Temperatura Celsius
Capacità termica areica
Massa volumica
Costante di tempo
Trasmittanza termica lineare
α
γ
ξ
Φ
η
θ
k
r
τ
ψ
36
Unità di
misura
m2
J/K
J/(kgK)
m
W/K
W/m2
m
d
h-1
J
m3/s
m2K/W
K
s
W/(m2K)
m3
W
°C
kJ/(m2K)
kg/m3
s
W/(mK)
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Glossario dell’energia
A
Accertamento
Insieme delle attività di controllo pubblico diretto ad accertare in via esclusivamente
documentale che il progetto delle opere e gli impianti siano conformi alle norme vigenti e che
rispettino le prescrizioni e gli obblighi stabiliti.
ACE
Vedi Attestato di Certificazione Energetica.
Altezza media netta dei locali
Parametro utilizzato nel software di calcolo CENED+ per la produzione dell' attestato
certificazione energetica. Per altezza netta media di un locale si intende il valore misurato
dall’estradosso del pavimento all’intradosso del soffitto. Nel caso in cui la zona termica oggetto
di certificazione energetica presenti altezze differenti è necessario calcolare il valore medio delle
altezze pesate in funzione delle superfici a cui si riferiscono. L’indicazione dell’altezza netta di
piano viene richiesta per determinare il rendimento del sistema di emissione.
Ambiente climatizzato
Vano o spazio chiuso che, ai fini del calcolo, è considerato riscaldato o raffrescato a determinate
temperature di regolazione. Il DGR 8/8745 definisce inoltre l'ambiente climatizzato come
l'ambiente servito da un impianto termico che assicuri il benessere degli oocupanti tramite il
controllo della temperatura e dell'umidità dell'aria e, ove siano presenti dispositivi idonei, della
portata della purezza dell'aria di rinnovo.
Ambienti a temperatura controllata
Sono gli ambienti serviti da un impianto termico o che consenta di mantenere la temperatura
dell'ambiente sopra e/o sotto un valore prefissato.
Ambiente circostante
È qualsiasi ambiente contiguo a quello a temperatura controllata o climattizato, per il quale si
deve calcolare il fabbisogno energetico, compreso l'ambiente esterno.
Apparecchio con fiamma pilota
Scaldabagno o caldaia combinata con una fiammella sempre accesa, che permette di far partire
istantaneamente la produzione di acqua calda. Il consumo di gas per il pilota è minimo, circa 6070 mc/anno. La sicurezza è garantita dalla presenza di un dispositivo chiamato termocoppia che
blocca la fuoriuscita di gas in caso di malfunzionamento.
Apparecchio senza fiamma pilota
Sistema presente nelle caldaie e scaldabagno istantanei di nuova generazione, che consente di
eliminare la fiammella pilota presente nei modelli tradizionali. La caldaia senza fiamma pilota
permette un risparmio calcolato in circa 60-70 metri cubi di gas metano l'anno.
37
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Coefficienti di conduttività termica a confronto
I coefficienti di conduttività termica sono da considerare come valori indicativi per il
calcolo delle prestazioni termiche. Un eventuale uso di valori più bassi è condizionato
ad una certificazione adeguata da organismi riconosciuti, i dati riportati sono tratti
dalle norme Uni 10351:1994 ed UNI EN ISO 10456:2008.
Materiali isolanti
lambda (W/mK) densità (kg/m3)
Aria a 293 °K
Pannelli Costruzione
Pannelli in canna palustre
Pannelli in fibre di legno porosi
Pannelli in polistirolo con cemento
Pannelli in paglia
Pannelli in lana di legno mineralizzato
Pannelli in fibre di legno semiduri
Pannelli in terra cruda
Pannelli in fibre di legno duri
Pannelli in trucioli di legno con collante
Cartongesso
Pannelli in trucioli di legno mineralizzati
Pannelli in legno compensato
Pannelli in fibrocemento
Materiali isolanti
Poliuretano
Polistirene estruso in lastre
Cotone
Polietilene espanso in lastre
Polistirene espanso in lastre
Materassino in lino
Lana di vetro
Pannelli extraporosi in fibra di legno (130)
Lana di pecora
Lana di roccia
Fiocchi di cellulosa
Pannelli di cellulosa
Vetro cellulare (120)
Canapa
38
0,026
1,3
lambda
(W/mK)
densità
(kg/m3)
0,055
0,060
0,070
0,090
0,093
0,100
0,140
0,150
0,160
0,210
0,260
0,440
0,600
190
200
140
340
400
650
500
1000
700
900
1250
600
2000
lambda
(W/mK)
densità
(kg/m3)
0,030
0,035
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,040
0,041
0,045
30
35
20-40
30
20
30
20
130
25
30
50
85
120
25
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Grandezze fisiche
UNITA’ DI MISURA del SISTEMA INTERNAZIONALE
I fenomeni fisici per essere comparati , devono essere descritti chiaramente e misurati. A
tale scopo si sono individuate le grandezze fisiche che in ogni sistema di misure sono
divise in fondamentali o di base e derivate. Nel sistema internazionale (SI) le fondamentali
sono sette, ci sono due supplementari tutte le altre sono derivate. Le grandezze sono
rappresentate da un nome e da un simbolo.
Grandezze fondamentali e loro unità di misura
GRANDEZZA
Lunghezza
Massa
Tempo
Corrente
Temperatura
Intensità luminosa
Quantità di materia
SIMBOLO
l
m
t
I
T
I
n
UNITA’ DI MISURA
metro
chilogrammo
secondo
ampere
kelvin
candela
mole
SIMBOLO
M
kg
s
A
K
cd
mol
Definizioni delle unità di misura fondamentali
METRO (m) = distanza percorsa dalla luce in 1/299.792.458 di secondo.
CHILOGRAMMO (kg) = pari alla massa del campione di platino-iridio conservato a Sevres Parigi.
SECONDO (s) = è la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla
transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell’atomo del nucleo Cs 133.
AMPERE (A) = intensità di corrente costante mantenuta tra due conduttori paralleli,
rettilinei, situati ad un metro l’uno dall’altro nel vuoto, che produce una forza pari a 2 x
10-7 newton per ogni metro di lunghezza.
KELVIN (K) = è la 273,15a parte della temperatura del punto triplo dell’acqua.
MOLE (mol) = quantità di sostanza corrispondente agli atomi contenuti in 0,012 kg. del
nuclide di carbonio 12C.
CANDELA (cd) = intensità luminosa di una fonte di radiazioni che emana una radiazione
monocromatica a frequenza 540 x 1012 hertz la cui intensità 1/683 watt per ogni
steradiante.
Grandezze supplementari e loro unità di misura
GRANDEZZA
Angolo piano
Angolo solido
SIMBOLO
α
UNITA’ DI MISURA
radiante
steradiante
39
SIMBOLO
rad
sr
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Fattori di conversione
Grandezza
Conversione
1 rad = 57,296°
1° = 17,453 10-3 rad
1 kgf = 9,8066 N
1 N = 0,10197 kgf
1 cal = 4,1866 J
1 J = 0,23885 cal
1 CV = 735,5 W
1 HP = 745,7 W
kilowatt
Cavallo vap.
kgm/s
Grande cal/s
kw
CV
kgm/s
kCal/s
1
0,736
9,81 10-3
4,19
1,36
1
1,32 10-3
5,69
102
75
1
427
0,239
0,176
2,34 10-3
1
kWh
kilowattora
Cavallo ora
Kilogrammetro
Grande caloria
joule
Unita di
misura e
simbolo
CVh
1
0,736
2,72 10-6
1,16 10-3
0,277 10-6
cal
J
kgm
6
1,36
1
3,7 10-6
1,56 10-3
0,394 10-6
kWh
0,367 10
270.000
1
427
0,102
TEP
TEC
kCal
J
860
633,6
2,34 10-3
1
0,239 10-3
3,6 106
2,64 106
9,81
4,19 103
1
BTU
eV
caloria (cal) 1,00E+00 4,18E+00 1,16E-06 1,10E-10 1,40E-10 3,97E-03 2,60E+19
joule (J)
kilowattora
(kWh)
Tonnellate
equivalenti
petrolio
(TEP)
Tonnellate
equivalenti
carbone
(TEC)
British
Termal Unit
(BTU)
elettronVolt
(eV)
2,39E-01 1,00E+00 2,80E-07 2,30E+11 3,42E-11 9,50E-04 6,20E+16
8,62E+05 3,57E+06 1,00E+00 8,30E-05 1,23E-04 3,41E+03 2,25E+25
9,09E+09 4,35E-12 1,20E+04 1,00E+00 1,49E+00 3,97E+07 2,70E-27
7,14E+09 2,92E+10 8,13E+03 6,71E-01 1,00E+00 2,70E+07 1,80E+29
2,52E+02 1,05E+03 2,93E-04 2,52E-08 3,70E-08 1,00E+00 6,60E+21
3,85E-20 1,61E-17 4,44E-26 3,70E+26 5,56E-30 1,52E-22 1,00E+00
40