Fattori di incertezza nella certificazione energetica

Incrementare il valore degli edifici civili e industriali
Il valore dell’affidabilità delle misure, prove e certificazioni
nella Diagnosi Energetica
18 Aprile 2012
Fattori di incertezza nella
certificazione energetica
prof. Vincenzo Corrado
Dipartimento Energia, Politecnico di Torino
Valutazione energetica (energy rating) dell’edificio
Tipo di valutazione
Dati di ingresso
Utenza
Clima
Edificio
A1
Sul progetto
(Design
Rating)
Standard
Standard
Progetto
A2
Standard
(Asset Rating)
Standard
Standard
Reale
A3
Adattata
all’utenza
(Tailored
rating)
Reale
Reale
Reale
Qualità dei dati di input nella certificazione energetica
Dati di input
Validazione
Modelli
Fase del progetto edilizio
Risultati
3
Fase di esercizio dell’edificio
EP
Approccio
probabilistico
Intervalli di confidenza (UNI EN 15603)
Il risultato di una valutazione energetica non
rappresenta i consumi di energia dell’edificio in
modo esatto, con un errore che dipende
dall’incertezza dei dati di input :
caratteristiche del sistema fabbricato - impianti
condizioni climatiche
modalità di utilizzo dell’edificio
Attorno al valore di consumo calcolato è possibile
definire un intervallo di confidenza, che
rappresenta l’intervallo entro il quale con una data
probabilità
(es. 95% o 99%) si trova il valore
reale di consumo.
Stima dell’intervallo di confidenza (UNI EN 15603)
L’intervallo di confidenza del consumo di energia può
esser stimato:
dalla dispersione di molte misure dello stesso dato; se la
distribuzione è Gaussiana:
→
δx =
s(x )
T (P, N − 2)
N
combinando gli intervalli di confidenza delle variabili
usate per calcolare il dato di consumo;
2
→
 δy 
 (δx i )2
δy = ∑ 
i  δx i 
attraverso il metodo Monte-Carlo.
L’applicazione del metodo Monte-Carlo
Ouput prediction
Input 2
Simulazione
simulation
Frequency
Densità di probabilità per i diversi dati di input
Input 1
Input i
Value
Fattori d’incertezza nella determinazione dei consumi
Variabile
Tipo di distribuzione
0,5
• Temperatura interna
• Orientamento delle superfici
0,4
0,3
0,2
0,1
0
-3
• Portata d’aria per infiltrazioni e per ventilazione
artificiale
• Tempo di utilizzo
• Consumi elettrici
• Numero di occupanti
• Area, volume, perimetro, lunghezze, spessori
• Trasmittanza termica, trasmittanza termica lineare
• Coefficiente di assorbimento, emissività
• Fattore telaio, fattore di ombreggiamento
• Capacità termica della struttura
• Rendimenti impiantistici
-2
-1
0
1
2
3
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
1
2
3
4
5
6
L’incertezza sui dati climatici
La temperatura e la radiazione solare globale
orizzontale sono correlate secondo una
distribuzione normale bi-variabile
L’incertezza sui dati climatici
Distribuzione statistica dei gradi giorno a Torino
0,0012
0,001
F
E
D
PDF [1/°C.d]
0,0008
C
B
A
0,0006
0,0004
0,0002
0
0
500
1000
1500
2000
2500
HDD [°C.d]
3000
3500
4000
Esempio di distribuzione del fabbisogno di energia
35%
100%
30%
80%
25%
20%
60%
15%
40%
10%
20%
5%
0%
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
0%
300 Rating
[MJ/m²]
Fonte UNI EN
15603
Analisi dell’incertezza per un appartamento a Torino
Intervalli di confidenza
Analisi dell’incertezza per un appartamento a Torino
Indice di sensibilità del
fabbisogno di energia,
pari al rapporto tra lo
scarto quadratico
medio e il valore
medio
Analisi dell’incertezza per un appartamento a Torino
L’analisi di incertezza
effettuata considera 129 dati
di input:
- climatici
0.06
- dell’edificio
0.05
- dell’utenza
Asset energy rating
Tailored energy rating
A
2
PDF [m /kWh]
B
C
0.04
D
E
0.03
F
G
0.02
0.01
0
20
40
60
80
100
2
kWh/m
120
140
160
Analisi dell’incertezza per un appartamento a Torino
Classe
A+
A
B
C
D
E
F
G
Valutazione energetica
standard
Probabilità
0%
0%
0%
0%
5%
93%
2%
0%
Valutazione energetica
adattata all’utenza
Probabilità
0%
1%
4%
15% 31% 40%
8%
1%
È importante associare:
- una valutazione energetica adattata all’utenza (diagnosi
energetica)
oppure
- una valutazione d’esercizio (misura dei consumi)
alla valutazione energetica standard (certificazione energetica)
per evidenziare
l’influenza del comportamento dell’utente
sulla prestazione energetica.
Come ridurre l’incertezza di una valutazione
energetica
Utilizzo di materiali, prodotti e componenti
certificati
Rilievo delle caratteristiche del fabbricato e degli
impianti
Misura in campo delle prestazioni dei componenti
edili ed impiantistici
Misura dei dati climatici
Rilievo e misura in campo d’utenza
Confronto tra fabbisogni energetici calcolati e
consumi reali
Rilievo e misura delle prestazioni dell’involucro
edilizio
Trasmittanza
termica dei componenti opachi
Trasmittanza
termica e fattore solare dei componenti
→ rilievo
mediante effettuazione di un piccolo foro e controllo
attraverso un endoscopio
→ misura in situ della trasmittanza termica del componente
attraverso l’uso del termoflussimetro (ISO 9869)
trasparenti
→ misura dei parametri dimensionali
→ identificazione del materiale del telaio e del tipo di vetrata
→ misura in situ della trasmittanza termica del vetro attraverso
l’uso del termoflussimetro (ISO 9869)
→ misura in situ della trasmittanza solare
Caratteristiche
→ esame
termiche dei ponti termici
termografico per la rivelazione delle irregolarità
termiche (UNI EN 13187)
Permeabilità
→ misura
13829)
all’aria dell’involucro
con pressurizzazione mediante ventilatore (UNI EN
Rilievo dati di utenza
Temperatura
interna
misura della temperatura sull’estrazione degli impianti di
ventilazione
→ monitoraggio con data-logger in ambienti rappresentativi
→ rilevamento dei valori di set-point dei termostati ambiente
→
Infiltrazione
d’aria e ventilazione
stima delle portate d’aria delle unità di trattamento aria
→ misure con l’uso dei gas traccianti (UNI EN ISO 12569)
→ monitoraggio delle concentrazioni di CO2
→
Apporti
termici interni
→ rilievo
dei profili di occupazione
→ lettura delle bollette elettriche
Consumo
di acqua calda
→ contabilizzazione
dei consumi
→ stima del numero di occupanti e delle abitudini locali,
Illuminazione
→ lettura
artificiale
delle bollette elettriche
Esempio di certificato energetico con doppia
valutazione
Prestazione energetica dell’edificio
Certificato energetico
Spazio per fare riferimento allo schema di
certificazione usato
Come costruito
In uso
Valutaz.
standard
d’esercizio
Valutaz.
Molto energeticamente efficiente
A
B
C
C
D
D
E
F
G
Non energeticamente efficiente
calculato
Nome dell’indicatore usato
Informazioni amministrative
- indirizzo dell’edificio
- area climatizzata
- data di validità
- nome e firma del certificatore
misurato
unità
130
170
Spazio per inserire informazioni aggiuntive sugli usi
energetici dell’edificio
Fonte UNI EN 15217