Università degli Studi di Pavia Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Ambientale Laboratorio di Fisica Tecnica ANALISI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DI UN EDIFICIO Rev.1 ‐ Marzo 2010 Premessa In Italia i consumi energetici dell’edilizia rappresentano circa il 40% del totale nazionale del fabbisogno di energia. L’obiettivo che si deve raggiungere a livello nazionale è quello di un effettivo risparmio energetico ed una conseguente riduzione delle emissioni di gas serra garantendo, al contempo, ottimi livelli di comfort interno, senza eccessivi extracosti di progettazione e costruzione. In attuazione del DLgs 192/2005, l’anno scorso è entrato in vigore il DPR n. 59 del 2 aprile 2009 che definisce le metodologie di calcolo e i requisiti minimi per la prestazione energetica degli edifici e degli impianti termici. Dal 1° luglio 2009 è entrato in vigore l’obbligo di redigere l’attestato di certificazione energetica per le singole unità immobiliari, anche sotto i 1000 m2, vendute o affittate (sia esistenti che di nuova costruzione), come previsto dal DLgs 192/2005. L’introduzione su tutto il territorio nazionale della certificazione energetica, come previsto dalla Direttiva Europea 2002/91/CE, e l’importanza del problema che potrà coinvolgere tutti i tecnici che si dedicheranno a tematiche inerenti il risparmio energetico, suggerisce l’introduzione dei concetti di base necessari ad affrontare una valutazione, seppure molto sommaria, dei consumi energetici degli edifici, soprattutto in termini di dispersioni termiche, anche nei corsi universitari. Per questo motivo si vuole cominciare, mediante questa esercitazione, un percorso che porti ad una maggiore comprensione del problema e ad una maggiore informazione sulle tematiche riguardanti i consumi negli edifici. Capire quali siano i consumi di energia associati ad un immobile di cui si conosce dettagliatamente l’utilizzo e confrontare i corrispondenti indici di prestazione energetica con quelli che si possono calcolare attraverso le metodologie per la certificazione energetica, può permettere di acquisire una maggiore sensibilità al problema, per diversi aspetti. Infatti da un lato una maggiore consapevolezza dei consumi energetici e dei costi associati può portare ad una spinta verso la ricerca di soluzioni tecniche che ne permettano la riduzione, e del resto i corsi universitari intrapresi forniscono gli strumenti per arrivare a diversi livelli di approfondimento a seconda dell’indirizzo scelto, ma permettono tutti, alla conclusione degli studi, di intraprendere una professione incentrata su questo tipo di valutazioni e sulle analisi degli interventi da realizzare in questo campo. Dall’altro lato, l’utilizzo di software, che permettono una valutazione seppure approssimata, ma valida a livello nazionale, delle prestazioni energetiche su base convenzionale, possono concretizzare al meglio le nozioni teoriche e i concetti appresi durante i corsi universitari applicandoli a tematiche che ci coinvolgono da vicino, in qualità di utenti e di tecnici. 2
L’esercitazione L’esercitazione consiste nella compilazione della scheda di rilievo dei consumi reali, e della sezione relativa ai dati che caratterizzano il sistema edificio‐impianto considerato. Per compilare la scheda con i dati relativi all’appartamento da analizzare, solitamente è più facile considerare come caso in esame la propria abitazione, anche perché in questo modo si ha un’esatta conoscenza del tasso di occupazione e delle “abitudini energetiche” che si adottano normalmente. Dovrà essere inoltre effettuata la verifica delle prestazioni energetiche dell’edificio mediante un software, Docet, elaborato dal CNR e scaricabile gratuitamente dal sito: http://www.docet.itc.cnr.it/ Questo è stato messo a punto per l’applicazione del metodo di calcolo semplificato contenuto nelle norme tecniche nazionali UNI/TS 11300, come previsto dalle Linee Guida nazionali sulla certificazione energetica degli edifici. L’esercitazione è mirata, come detto, a comprendere meglio la spesa per i consumi di energia, acqua ed elettricità del luogo in cui si vive e ad analizzare, con un dettaglio variabile corrispondente ai contenuti del corso, le possibilità di risparmio che si potrebbero ottenere, spesso con pochi accorgimenti. L’esercitazione non rimane fine a se stessa: dai dati di consumo, in relazione a superfici, età delle abitazioni, etc, si potranno mettere a confronto alcuni risultati per trarre informazioni utili a livello globale, in modo che ciascun singolo caso possa essere confrontato con altri simili per capire se i risultati del proprio lavoro portano a considerare effettivamente la necessità di ridurre i consumi o possono confermare la correttezza del comportamento e delle scelte che sono state fatte in merito all’utilizzo delle risorse energetiche, almeno a livello personale. La ricerca che il gruppo di lavoro di Fisica Tecnica sta portando avanti vede il supporto di numerosi professionisti che operano in regioni differenti e che stanno fornendo dati simili a quelli richiesti in questa sede a livello di esercitazione. Potrà esser utile quindi potersi confrontare con quanto si sta sviluppando attualmente in questo settore professionale, per rendersi conto anche di quello che il mercato del lavoro offre nel campo specifico. Si prevede infatti di organizzare per la fine dell’anno un incontro tecnico, in occasione del quale verranno presentati i risultati scaturiti dall’analisi delle schede dei professionisti, ma anche quello che potrà essere emerso dalle analisi delle esercitazioni, in modo ciascuno studente possa confrontare i propri risultati in termini di efficienza energetica della propria abitazione, in relazione a valori medi calcolati e differenziati per tipologia edilizia, epoca di costruzione, etc. 3
ESERCITAZIONE: ANALISI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DI UN EDIFICIO Guida alla raccolta dei dati Corsi: Fisica Tecnica (prof A.Magrini – P.Ricciardi) Fisica Tecnica Ambientale (prof. A.Magrini) Termofluidodinamica Applicata (Ing. L. Magnani) Termofisica dell’Edificio (Prof.A.Magrini) Ed. A.A. 2009‐10 4
Caratteristiche Generali. Il presente documento contiene le indicazioni necessarie per la compilazione file Excel (MS Office 2003): Prestazioni energetiche.xls La scheda consente di valutare le prestazioni energetiche di un edificio in termini di disperdimenti termici, consumi di combustibile per riscaldamento e acqua calda sanitaria, e consumi elettrici per apparecchiature ed illuminazione, etc. Per una verifica più realistica e documentata si consiglia di considerare come oggetto dell’indagine la propria abitazione; ciò permette anche di considerare l’applicabilità di alcune soluzioni di riduzione dei consumi in modo concreto e di verificarne più direttamente la fattibilità. La scheda contiene due sezioni principali: ‐
rilievo dei consumi reali; ‐
raccolta dati del sistema edificio‐impianto finalizzato alla verifica delle prestazioni energetiche mediante software di calcolo. La compilazione di questa seconda sezione serve a facilitare l’inserimento dati nel software Docet. La scheda è costituita da 9 parti: •
parte 0 ‐ Conteggio bollette elettriche e consumi gas •
parte 1 ‐ Stratigrafie ‐ piante ‐ sezioni ‐ collocazione geografica •
parte2 ‐ 2.a: Caratteristiche dell'edificio, 2.b: Informazioni aggiuntive, 2.c: Componenti finestrati. •
parte 3 ‐ 3.a: Caratteristiche dell'impianto, 3.b: Dettagli impianto •
parte 4 ‐ Stratigrafia pareti e Trasmittanze •
parte 5 ‐ Monitoraggio consumi •
parte 6 ‐ Classe Energetica dell'Edificio •
parte 7 ‐ Possibilità di intervento per la riduzione dei consumi energetici •
parte 8 – Fonti rinnovabili •
parte 9 ‐ Osservazioni Nei paragrafi successivi verranno illustrate le modalità di compilazione per ciascuna sezione. In generale le caselle vengono evidenziate in colore diverso per indicare la necessità o meno di compilazione. Sono anche presenti caselle evidenziate in giallino, nelle quali si pososno inserire osservazioni aggiuntive e di spiegazione di alcuni valori inseriti. Le caselle NON devono essere modificate o compilate se in queste sono presenti formule, in ogni caso NON deve essere cambiata la posizione delle caselle. Alcune caselle riportano numeri fittizi in quanto in questo modo altre caselle possono riportare i risultati dei calcoli, invece che l’indicazione di calcolo errato, in mancanza di dati. 5
Le caselle in arancione presentano una scelta vincolata alle indicazioni riportate. Cliccando sopra questa compare la freccia per aprire il menu a tendina. Si riporta qui di seguito la legenda dei colori relativi alle celle da compilare: Campi da compilare inserendo a mano la voce
Campi per cui è prevista la scelta dal menù a tendina
Campi con compilazione automatica (formule pre- impostate)
Parte 0 ‐ Conteggio bollette elettriche e consumi gas La valutazione dei consumi energetici effettivi viene fatta attraverso la lettura di bollette e resoconti condominiali dai quali si può ricavare l’effettiva spesa sostenuta. Gli anni di riferimento dovrebbero essere 2007‐2008‐2009, ma possono essere modificati indicando il triennio considerato nelle caselle che riportano le indicazioni in rosso a partire dalla casella A10. Figura 1 - Parte 0 conteggio bollette e consumi
Questa sezione rappresenta una parte significativa del lavoro, dato che permette di comprendere quali siano i propri consumi, per poi confrontarli con quelli derivanti dal calcolo che verrà effettuato nella parte 5. La tabella è stata suddivisa in modo da poter inserire i dati bimestrali, ma si possono anche inserire dati raggruppati in modo diverso indicando i mesi considerati nella colonna “bimestre”. Devono essere inseriti: •
consumi elettrici in kWh e spesa corrispondente •
consumi di combustibile in m3 e spesa corrispondente 6
Attenzione: se si tratta di gasolio si ragiona solitamente sulla base dei litri e il serbatoio viene riempito con una cadenza diversa rispetto alle bollette del gas metano. Riportare i dati in funzione dell’effettiva cadenza di riempimento e cambiare l’intestazione in funzione del riferimento differente (litri invece che m3). In fondo alla tabella sono state predisposte due celle che richiedono l’inserimento della MEDIA ANNUALE (calcolata sul triennio considerato) dei consumi elettrici e di combustibile; è necessario impostare la formula in base al numero di anni a cui si riferiscono inseriti i consumi. (Ad esempio se si sono inseriti i dati relativi ad un triennio sarà necessario sommare i consumi di tutti gli anni e dividere per 3). Attenzione che la funzione “media” di excel esegue la media di tutti i valori inseriti e quindi se i valori sono 6 per anno = 18 la media complessiva fornirà il valore medio bimestrale invece che quello annuale. Il costo della bolletta non è significativo ai fini di un’indagine globale, ma diventa importante ai fini della personale comprensione dei costi e delle potenzialità di risparmio, una volta analizzate le possibilità di intervento. Parte 1 ‐ Stratigrafie ‐ piante ‐ sezioni ‐ collocazione geografica Il blocco 1 è finalizzato a descrivere l’edificio considerato nelle sue generalità, dal punto di vista architettonico ed urbanistico. In particolare è necessario l’inserimento di alcune immagini: • fotografia della facciata: da questa si può avere un’idea del tipo di costruzione, dell’ampiezza e posizione delle finestre, della finitura superficiale della facciata, etc, in modo diretto, oltre che dai dati inseriti. • Eventuale disegno dei prospetti; • piante dell’abitazione o dell’intero piano del condominio, con indicazione del Nord, e delle dimensioni planimetriche (almeno le principali): in questo modo si può comprendere la collocazione dell’appartamento in relazione agli altri, verificare nella correzione della scheda se effettivamente le superfici disperdenti sono state considerate correttamente, avere una prima indicazione sui potenziali consumi, in relazione all’esposizione. • fotografia aerea della zona in cui si trova l’edificio, in modo da avere indicazioni sul livello di “protezione” che offrono gli edifici circostanti, per esempio da vento, apporti solari, etc., tenendo presente che nelle città può diventare significativo l’effetto isola di calore (aumento della temperatura negli agglomerati cittadini) ma anche l’effetto canyon (reindirizzamento delle correnti d’aria lungo le facciate di edifici alti). Nell’immagine si dovrebbe visualizzare l’edificio (opportunamente evidenziato con un riquadro) e una porzione di territorio intorno ad esso, in modo da poter caratterizzare il circondario dal punto di vista urbanistico (Fig.2). Importante inserire sia nelle foto, sia nelle piante, l’indicazione del Nord, tramite una freccia rossa orientata. Può essere utile fare riferimento a Google Earth (scaricabile gratuitamente da Google), oppure Google Maps sezione satellite (link: http://maps.google.it/maps ). Figura 2 - Immagine del quartiere
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Parte 2 ‐ Caratteristiche dell'edificio 2.a ‐ Caratteristiche dell’edificio Per la compilazione della tabella necessario inserire i dati relativi all’abitazione considerata (contrassegnati dalle celle azzurre), mentre nel caso di analisi di edificio intero è possibile inserire i dati nelle celle a fianco (testo in grigio). Figura 3 - Foglio Excel: Parte 2.a
In questa sezione del foglio di calcolo, vanno inseriti i dati riguardanti le caratteristiche generali dell’edificio. Di seguito vengono riportate le singole voci da compilare. • Collocazione (Comune ‐ provincia): Inserire il comune nel quale è ubicato l’edificio e le iniziali della Provincia. Esempio: Voghera PV • Anno di costruzione: inserire le 4 cifre dell’anno di costruzione (da rogito o da catasto). • Tipologia abitativa: indicare il tipo di abitazione analizzata scegliendo dal menù a tendina (Condominio – Abitazione monofamiliare – Abitazione plurifamiliare – Abitazione a schiera). • Numero di piani alloggio (o edificio): includere il piano rialzato o piano terra. • Altezza netta del piano (o dell’edificio): inserire l’altezza netta interpiano e, se possibile, scrivere nella casella a fianco l’altezza complessiva dell’edificio. • Volume lordo riscaldato abitazione (o edificio) [m3]: considerare la superficie lorda in pianta comprensiva di murature esterne e moltiplicare per l’altezza lorda comprensiva di solette confinanti con l’esterno. Per le solette e le partizioni tra unità abitative differenti bisogna considerare la metà dello spessore. • Superfici opache esterne [m2] (abitazione o edificio) “A”. calcolare le superfici dell’involucro esterno dell’edificio, al netto delle superfici vetrate. Questo dato è contrassegnato con la lettera A per facilitare il calcolo dell’Incidenza. • Superfici finestrate [m2] (abitazione o edificio) “B”. calcolare le superfici vetrate dell’involucro esterno. Considerare le dimensioni del “foro finestra”. Anche in questo caso l’assegnazione della lettera B ha il fine di facilitare il calcolo del prossimo punto. • Incidenza B/(A+B): viene calcolata automaticamente dividendo la superficie netta delle finestre per la superficie esterna totale. • Superficie netta per abitazione(o edificio) per piano: superficie netta calpestabile del proprio appartamento espressa in m2, con eventuale precisazione nelle celle a fianco della superficie totale dell’edificio e del piano in cui si trova l’alloggio. 8
• Numero medio occupanti per abitazione / per piano: inserire il numero di componenti del nucleo che abita l’alloggio, Figura 4 - Esempio di tetto a falde
• Superficie utile tetto piano/falda: determinare i metri quadrati del tetto calcolando l’eventuale aumento della superficie dovuta alle falde inclinate. Si ricorda che se il tetto è inclinato di α gradi nota l’altezza h tra il piano di gronda e la chiusura al colmo, si può ricavare il lato mancante f della falda tramite la relazione: h = f cos α. Nel disegno di figura 4 vengono riportate la sezione e la pianta (di dimensioni b x d) di un tetto inclinato. • Superfici verso non riscaldato: sono comunque disperdenti, anche se non verso l’esterno. 2.b ‐ Informazioni aggiuntive In questa sezione sono contenute alcune informazioni aggiuntive utili alla compilazione dei campi all’interno del software Docet. Figura 5 - Foglio Excel: Parte 2.b
Per la corretta compilazione di questa parte è necessario inserire: • Gradazione colore finitura esterna: scegliere dal menù a tendina tra le voci disponibili (scuro, medio, chiaro). 9
• Gradazione colore finitura pareti interne: scegliere dal menù a tendina tra le voci disponibili (scuro, medio, chiaro). • Gradazione colore finitura pavimento: scegliere dal menù a tendina tra le voci disponibili (scuro, medio, chiaro). • Piano dell’alloggio: indicare il piano in cui si trova l’alloggio considerato (da compilare nel caso di unità immobiliare in condominio o in villa bifamiliare). • N. alloggi totali: inserire il numero totale di alloggi presenti nell’edificio analizzato. • Occupazione media giornaliera: inserire il numero medio di ore in cui l’edificio risulta occupato. • Collocazione: scegliere dal menù a tendina la collocazione dell’edificio rispetto alla città. • Tipo di copertura: scegliere dal menù a tendina se la copertura è piana oppure a falde • Superficie piana della copertura: indicare la superficie della copertura piana. • Superficie utile inclinata SUD – EST – OVEST – NORD: indicare la superficie utile delle varie falde che costituiscono il tetto. • Superfici locali interrati riscaldati: indicare la superficie in pianta di eventuali locali riscaldati al piano interrato. • Superfici disperdenti NORD – SUD – OVEST – EST: indicare la superficie esterna delle pareti in base all’orientamento al netto delle finestre (sottrarre la superficie del foro‐finestra). • Superfici vetrate NORD – SUD – OVEST – EST: indicare la superficie delle finestre in base al relativo orientamento (considerare la superficie del foro‐finestra). • Superfici orizzontali balconi NORD – SUD – OVEST – EST: indicare le superfici orizzontali degli eventuali balconi in base al relativo orientamento. • Superfici verso cantina: indicare le superfici disperdenti verso cantina non riscaldata (solaio o parete interna) • Superfici verso sottotetto: indicare le superfici disperdenti verso cantina non riscaldata (solaio o parete interna) • Superfici verso vano scala: indicare le superfici disperdenti verso cantina non riscaldata (solaio o parete interna) 2.c ‐ Involucro trasparente Questa parte della tabella permette di caratterizzare i componenti finestrati. Per ciascun tipo di finestra si richiede di precisare: • Quantità: precisare il numero di serramenti che presentano le medesime caratteristiche e dimensioni • n. ante:indicare il numero di ante del serramento • Dimensioni: indicare la dimensione della finestra, considerando la superficie del foro‐finestra dall’esterno • Superficie vetro: indicare la superficie vetrata della finestra (escludendo il telaio) 10
• Spessori lastre vetrate: indicare lo spessore della parte vetrata dall’esterno all’interno separando i singoli valori secondo il seguente schema: vetro esterno – camera d’aria – vetro intermedio – camera d’aria – vetro interno. Figura 6 - Caratterizzazione delle finestre
Ad esempio: - vetro triplo stratificato Æ 5/6 – 12 – 5 – 12 – 5 - vetro camera Æ 6 – 15 – 5 • Spessore finestra: indicare lo spessore del telaio come da figura 7 Legenda 1 telaio fisso 2 telaio mobile 3 vetrata (singola o multipla) 4 interno 5 esterno Figura 7 - Indicazione spessore telaio
Figura 8 - Esempio di finestra doppia
• Orientamento: scegliere dal menù a tendina l’orientamento della finestra (nord, sud, ovest, est), oppure nel caso di lucernari o velux inserire voce “orizzontale/inclinata” • Tipo di serramento: precisare se si tratta di finestra singola oppure doppia. Per finestra doppia si intende un serramento con due telai accoppiati, secondo il modello in figura 8. • Tipo di telaio: scegliere dal menù a tendina il materiale del telaio (legno, metallico con taglio termico, metallico senza taglio termico, PVC, poliuretano, metallo + legno, telaio isolato) • Tipo di vetro: scegliere dal menù a tendina il tipo di vetro (singolo normale, vetro camera, vetro camera basso emissivo, vetro camera stratificato, vetro camera stratificato basso emissivo, vetro triplo, vetro triplo basso emissivo) • Gas nell’intercapedine: indicare se nell’intercapedine è presente aria oppure gas. 11
• Tipologia schermatura interna: scegliere da menù a tendina il tipo di schermatura interna (se presente) • Tipologia di schermatura esterna: scegliere da menù a tendina il tipo di schermatura esterna (se presente) Parte 3 ‐ Caratteristiche dell’impianto 3.a ‐ Caratteristiche dell’impianto Questa parte raccoglie le principali caratteristiche dell’impianto di riscaldamento. Figura 9 - Foglio Excel: parte 3.a
La tabella richiede di inserire: •
Autonomo/Centralizzato: scegliere nel menù a tendina la tipologia di impianto a servizio della propria abitazione. •
Contabilizzazione: nel caso di impianto centralizzato indicare se esista o meno una contabilizzazione del calore per singolo utente •
Elementi scaldanti: scegliere il tipo di corpi scaldanti tra le voci nel menù a tendina (termoconvettori, radiatori, ventil‐convettori e pannelli radianti) •
Circuito di distribuzione: specificare se vengano utilizzate colonne montanti per la movimentazione dell’acqua, oppure anello per piano etc… •
Tipo di regolazione: scegliere da menù a tendina il tipo di regolazione con cui è possibile gestire l’impianto; la scelta è tra (termostato caldaia, sonda esterna, solo ambiente, ambiente + sonda esterna, termostato di zona, termostato di zona + sonda esterna). •
Tipo caldaia e anno di installazione: nella prima cella specificare a che tipo di caldaia si fa riferimento in base alle voci disponibili nel menù a tendina. •
Combustibile: scegliere dal menù a tendina se viene utilizzato, Gas metano, GPL, biomasse, oppure gasolio. •
Potenza caldaia: in kW il dato è reperibile sul manuale di manutenzione (per caldaie autonome) oppure presso l’amministratore (impianto centralizzato). Nel caso di impianto centralizzato, valutare la potenza necessaria al proprio appartamento calcolando la media pesata in base al volume lordo dell’appartamento in relazione al volume lordo dell’intero edificio riscaldato dal medesimo impianto. 12
•
Rendimento caldaia (presunto): reperibile come il dato al punto precedente. Da indicare il valore in percentuale (%). Nella cella a fianco scegliere dal menù a tendina il tipo di generatore. •
Periodo di riscaldamento: specificare l’intervallo di tempo (numero di ore) e nella seconda cella (colonna K) l’intervallo di mesi (es. 15 Ottobre – 15 Aprile) in cui il riscaldamento è in funzione. •
Temperatura media mantenuta nell’abitazione: occorre indicare la temperatura nell’alloggio. 3.b Dettagli dell’impianto Questa parte prevede l’inserimento di alcuni dati necessari alla compilazione della parte relativa all’impianto nel software Docet. Figura 10 - Foglio Excel: parte 3.b Occorre precisare: •
Anno di realizzazione dell’impianto: da indicare nel caso in cui l’impianto di distribuzione sia stato installato in un momento diverso dal generatore attuale. •
Produzione ACS (Acqua Calda Sanitaria): scegliere dal menù a tendina se la produzione dell’acqua calda sanitaria è effettuata dalla caldaia combinata oppure da un generatore separato. •
Ubicazione generatore: scegliere dal menù a tendina se il generatore è esterno oppure collocato all’interno dell’ambiente riscaldato. •
N. corpi scaldanti: indicare il numero di elementi scaldanti presenti nell’appartamento. Parte 4 ‐ Stratigrafia pareti e Trasmittanze Figura 11 - Foglio Excel: Parte 4
Questa parte riassume alcuni dati sulle trasmittanze, espresse in W/m2K, degli elementi dell’involucro; i campi vengono inseriti in automatico in base ai calcoli effettuati dalla maschera sottostante, dove devono essere inserite le stratigrafie dei vari elementi di involucro. Andrà invece compilata l’unica cella in azzurro con i dati di trasmittanza dei componenti finestrati (i valori, se disponibili, si desumono in base alle schede tecniche fornite dal costruttore). 13
Le voci della parte 4 comprendono: •
Trasmittanza pareti opache: dà conto delle caratteristiche isolanti delle pareti opache esterne. Si può aggiungere vicino ai valori un disegno schematico della stratigrafia. •
Trasmittanza solai: fornisce la capacità d’isolamento del tetto. Si può aggiungere vicino ai valori un disegno schematico della stratigrafia. •
Trasmittanza pavimenti: fornisce la capacità d’isolamento del sistema pavimento a contatto col terreno, con locali non riscaldati, o, in caso di porticati, a contatto con l’aria. Si può aggiungere vicino ai valori un disegno schematico della stratigrafia. •
Trasmittanza componenti finestrati: unica casella che da compilare a mano. I dati relativi alla trasmittanza dei componenti finestrati si possono reperire direttamente dal fornitore, oppure calcolare, una volta note le caratteristiche costruttive. Calcolo delle trasmittanze Le trasmittanze vengono calcolate attraverso le maschere presenti nella parte inferiore della scheda, che devono essere compilate inserendo la stratigrafia dei vari componenti dell’involucro indicando i materiali e le relative conducibilità termiche. Vi sono tre maschere, ciascuna dedicata all’analisi termoigrometrica di una singola categoria di strutture opache ed in particolare: •
parete esterna; •
solaio; •
pavimento Figura 12 - Foglio Excel: parte 4 – Calcolo della trasmittanza
Come in tutte le altre parti del file, vanno compilate unicamente le celle in azzurro (per esempio, dove si riporta l’indicazione “parete verticale” dovrebbe essere riportata una breve descrizione della parete). Per quanto riguarda il coefficiente liminare interno ed esterno, sono stati attribuiti di default i valori degli elementi di parete e solaio confinanti con ambiente esterno. Nel caso si volessero inserire tipologie differenti, come ad esempio solaio confinante con sottotetto o cantina, si possono scegliere i valori riportati nella tabella presente nel foglio “Altri dati”. Nel caso si volessero inserire altre tipologie di parete, è possibile selezionare le righe corrispondenti ad una tipologia e copiarle nella parte più in basso. In linea di massima si fa riferimento ad una sola tipologia di parete esterna, di solai e pavimento. 14
Figura 13 - Tabella coefficienti liminari
Note per la compilazione: •
Sotto la colonna “Strato” (colonna B), andranno inseriti i nomi dei materiali componenti la struttura opaca dall’interno all’esterno dell’abitazione. Bisogna prestare attenzione ai coefficienti liminari da inserire, in quanto essi variano in base al tipo di elemento considerato, all’ambiente confinante e alla direzione del flusso termico. I valori di riferimento sono disponibili in una tabella nel foglio “Altri dati” •
Nella colonna a fianco della precedente (colonna C), in corrispondenza di ciascun materiale, andranno inseriti gli spessori in metri (porre particolare attenzione alle unità di misura: riportare un dato in cm anziché in metri comporta un errore di stima della trasmittanza di ordini di grandezza!). •
Nella colonna successiva alla precedente (colonna D) va inserita la conduttività dei vari materiali in W/m K. Nella maschera compaiono anche i coefficienti liminari: non introdurre nella colonna delle conduttività alcun valore relativo ai coefficienti liminari, in quanto già inseriti di default. •
Nell’ultima colonna E) si richiede di inserire i valori di permeabilità al vapore, moltiplicati per 1012. Esempio: Permeabilità δ = 18 * 10‐12 kg/(m s Pa), inserire nella cella solo 18. Nella cartella “altri dati” sono inserite diverse tabelle dalle quali è possibile desumere valori di default per i vari materiali, sia in termini di conduttività termica, sia di permeabilità al vapore. Nella maschera è stato inserito un numero di righe che può essere superiore agli strati dell’elemento analizzato: è importantissimo NON eliminare nessuna cella, ma le righe inutilizzate devono essere lasciate con i valori di default: •
spessore strato: 0; •
conducibilità: 1; •
permeabilità al vapore: 1. Per la verifica della condensa, occorre che ciascuno strato sia caratterizzato da una resistenza termica non superiore a 0.25 m2K/W. Nel caso si avesse uno o più strati caratterizzati da una resistenza termica superiore, è necessario suddividere lo strato in un numero opportunamente scelto di sottostrati per rispettare il valore limite. Nel caso fosse necessario aumentare il numero di righe per inserire tutti i sottostrati, utilizzare il comando di Excel “inserisci righe”, a metà della tabella e copiare l’ultima riga preesistente prima di quelle inserite, su quelle nuove. Dalla colonna F alla colonna J vengono eseguiti i calcoli ed in particolare: •
colonna F: resistenza al vapore di ogni strato (nella cella evidenziata in rosa, ne viene calcolata la somma); 15
•
colonna G: somma progressiva delle resistenze al vapore onde confrontare risultati con la somma della precedente colonna; •
colonna H: calcolo della resistenza termica di ogni strato (nella cella evidenziata in rosa, ne viene calcolata la somma); •
colonna I: somma progressiva delle resistenze termiche onde confrontare i risultati con la somma della precedente colonna; •
colonna J: calcolo dello spessore d’aria equivalente allo strato di materiale considerato. Devono essere considerati: •
La parete confinante con l’esterno •
Il solaio che separa il volume riscaldato con l’esterno o con ambienti non riscaldati (nel caso indicare la temperatura dell’ambiente o precisare l’ambiente confinante nelle osservazioni). •
Il pavimento da considerare contro terra o a contatto con l’aria esterna o locali non riscaldati (nel caso indicare la temperatura dell’ambiente o precisare l’ambiente confinante nelle osservazioni). Verifica della condensazione interstiziale La maschera permette di effettuare la verifica di formazione della condensa interstiziale. Occorre inserire nelle caselle in azzurro la temperatura media mensile del mese preso come riferimento (ad esempio, come indicato, gennaio) e della pressione di vapore dell’aria esterna, che si desumono dalle cartelle “Pv esterna” e “Testerna” dello stesso file excel. Devono essere inseriti i valori calcolati della pressione di vapore esterna e dell’ambiente riscaldato in base alle condizioni interne e di occupazione. Per il calcolo della pressione di vapore interna occorre fare riferimento alla cartella “Classi Pv interna” . In relazione alla classe di produzione di vapore in ambiente (Fig.14) ed alla temperatura media mensile dell’aria esterna, si legge, in ordinata la differenza tra pressione del vapore interna‐
esterna e dal ΔPv si può ricavare il valore della Pv interna. Figura 14 - Classi di produzione del vapore
La tabella calcola in automatico l’andamento della temperatura all’interno della parete, e le corrispondenti pressioni di saturazione. I valori vengono poi riportati in un grafico a fianco che permette di confrontare l’andamento della pressione di vapore e di saturazione per verificare la situazione di rischio di condensazione o meno. La maschera si può copiare e incollare più volte per effettuare la verifica su base annuale della rievaporazione della condensa, replicandola per 12 mesi, ma devono essere apportate alcune modifiche, in particolare per i periodi di rievaporazione del vapore. 16
Figura 15 - Verifica di Glaser
Parte 5 ‐ Monitoraggio consumi Dopo aver inserito i dati relativi alle caratteristiche generali del sistema edificio‐impianto, si richiede di completare questa sezione che permette di riassumere ed elaborare i dati di consumi precedentemente inseriti nella parte 0. Alcuni calcoli vengono effettuati direttamente attraverso delle formule pre‐impostate (caselle in rosa), mentre i campi in azzurro devono essere completati con i valori richiesti. In particolare: •
Consumi elettrici (kWh/giorno): prende il valore della casella C36 e lo divide per 365 giorni. Figura 16 - Foglio Excel: Parte 5
•
Consumi di combustibile riscaldamento (m3/anno) e per ACS (Acqua Calda Sanitaria): se fosse possibile, sarebbe opportuno differenziare i due contributi di consumo. In genere è possibile se si può stimare qual è il consumo nei mesi estivi in cui non funziona il riscaldamento. Da questo dato si può calcolare il consumo mensile per ACS, e separarlo da quello per riscaldamento dei mesi invernali. Ad esempio, se in riferimento ad un anno il consumo globale è pari a 2500 m3 e si riesce a separare il consumo di 4 mesi (maggio‐agosto) pari a 280 m3, vuol dire che il consumo mensile per ACS è 280/4= 70 m3 e quello annuale 70 x 12 = 840 m3. Il consumo per il solo riscaldamento sarà pertanto 2500‐840 = 1660 m3. Indicare nelle rispettive caselle i due 17
valori di 1660 e 840. Verificare la somma che deve essere corrispondente a quanto risulta nella successiva casella rosa. •
Nel caso che nelle fatture venga indicato il consumo in MJ anziché in m3 di combustibile si consiglia di controllare bene il documento e di cercare, all’interno di esso, il potere calorifico convenzionale (MJ/m3) (es.: nella bolletta di fornitura del gas metano si trova che il potere calorifico del combustibile è pari a 38.81 MJ/m3) ed eseguire, quindi, la conversione. •
Potere calorifico (MJ/m3): riportare il valore, trovato nelle bollette, del potere calorifico convenzionale del combustibile utilizzato per la produzione di energia termica. •
Consumi elettrici unitari (kWh/m2anno): calcolata in automatico. Quest’informazione viene ricavata dividendo il dato dei consumi elettrici annui per la superficie della propria abitazione. •
Consumi termici unitari risc. (kWh/m2anno): calcolata in automatico se scorporabile dai consumi totali, come indicato in precedenza. Corrisponde ai consumi di energia termica per il riscaldamento riferita al metro quadrato dell’abitazione analizzata. Per ricavare tale dato si è partiti dal valore calcolato alla voce Consumi di combustibile riscaldamento(m3/anno) moltiplicato per il potere calorifico convenzionale riportato nelle bollette, e diviso il valore ottenuto per 3.6 e per la superficie utile netta dell’abitazione. NB: 1 kWh = 3600 kJ = 3.6 MJ Esempio: o Superficie abitazione 120 m3 o consumo annuo di metano per riscaldamento: 1250 m3/ anno; o potere calorifico convenzionale 38.81 MJ/m3 o Energia in MJ annuali consumati: 1250 * 38.81= 48512.5 MJ / anno o Energia in kWh annuali consumati: 48512.5 / 3.6 =13475.7 kWh / anno o Energia in kWh per metro quadrato: 13475.7 / 120 = 112.3 kWh/m2anno •
Consumi termici unitari ACS (kWh/m2anno): calcolata in automatico se scorporabile dai consumi totali, come indicato in precedenza. Per ricavare questo dato si è partiti dal valore calcolato alla voce Consumi di combustibile ACS (m3/anno), moltiplicato per il potere calorifico convenzionale, diviso per 3.6, diviso per la superficie dell’abitazione. Verificare che la somma dei due termini E49 + E50 fornisca come risultato E51 •
Consumi acqua (m3/anno): si richiede di fornire il valore dei consumi annuali per la fornitura di acqua in metri cubi, dell’abitazione analizzata. Questo dato può essere molto interessante per rendersi conto di quali siano i livelli di consumo della propria abitazione in relazione a quelli medi, dato che il problema dello spreco di acqua potabile sta prendendo sempre più campo e che il costo relativo potrebbe aumentare nel tempo in modo importante. Parte 6 ‐ Classe Energetica dell'Edificio. In quest’area del foglio di calcolo vanno inseriti i risultati che si ottengono utilizzando il software Docet o altro software regionale, dal quale si possono ricavare i seguenti indici di prestazione energetica che qui vengono indicati in modo generico, senza simbolo, in quanto possono cambiare nelle diciture regionali: •
Fabbisogno di energia netta: energia specifica dispersa dall’involucro •
Fabbisogno di energia primaria: energia richiesta per la climatizzazione invernale 18
•
Fabbisogno di energia primaria + ACS: energia richiesta per la climatizzazione invernale + per la produzione di acqua calda sanitaria. •
Emissioni di CO2 •
Software utilizzato •
Classe energetica: inserire la classe energetica associata dell’edificio 6. Classe Energetica dell'Edificio (Docet o software regionale)
kWh/m2anno
kWh/m2anno
kWh/m2anno
kg/m2anno
Software utilizzato
kWh/m2anno
Fabbisogno di energia netta invernale
Fabbisogno di energia primaria
Fabbisogno di energia primaria+ACS
Emissioni CO2
Classe energetica
Fabbisogno di energia per la climatizzazione estiva (solo per CENED+)
Figura 17 - Foglio Excel: parte 6
Parte 7 ‐ Possibilità di intervento per la riduzione dei consumi energetici Questa parte raccoglie le ipotesi di progetto per il miglioramento delle prestazioni energetiche dell’abitazione. Lo studio prevede due modalità di ipotesi dell’intervento. Prima alternativa: Interventi sull’involucro Æ ad esempio posa di cappotto esterno o sostituzione degli infissi; Interventi sugli impiantiÆ ad esempio cambio della caldaia, isolamento del circuito di distribuzione. 7. Possibilità di intervento per la riduzione dei consumi energetici
dato significativo (trasmittanza, rendimento)
Alternativa 1: dettaglio degli interventi
(U,m2,eta)
Fabbisogno di energia
netta
Fabbisogno di energia primaria
Miglioramento Superfici opache
nuova trasmittanza
Miglioramento Componenti vetrati
nuova trasmittanza
Intervento su Caldaia
Altro (specificare)
Altro (specificare)
Classe raggiunta interventi complessivi (energia netta)
Classe raggiunta interventi complessivi (energia primaria+ACS)
Alternativa 2: valutazione riduzione consumi forfettaria (da Docet) Indicare con una crocetta gli interventi ipotizzati
Adeguamento
ai valori
Trasmittanza termica
Trasmittanza termica Trasmittanza
Trasmittanza termica
indicati nel
struttura opaca verticale copertura
termica pavimento chiusure trasparenti
Decreto 311/06
100%
85%
75%
Enegia netta raggiunta interventi complessivi [kWh/m2anno]
Enegia primaria+ACS raggiunta interventi complessivi [kWh/m2anno]
Adeguamento
Isolamento distribuzione
rendimento medio
gas
stagionale
classe raggiunta
classe raggiunta
Figura 18 - Foglio Excel: Parte 7
Nelle celle azzurre andranno riportati i risultati ottenuti dal programma utilizzato con le varianti proposte relative a questa parte di progetto. Si riportano di seguito le voci da compilare: •
Miglioramento Superfici opache: inserire la nuova trasmittanza, in W/m2K , relativa al progetto di isolamento termico strutturale. •
Miglioramento Componenti vetrati: compilare questa casella con la trasmittanza “migliorata” dei componenti vetrati che si è scelto di installare. •
Inserimento schermature solari: area delle finestre schermate •
Intervento su Caldaia: indicare il nuovo rendimento. •
Intervento su Circuito idraulico: indicare il rendimento (relativo alla minor dispersione termica) oppure indicare gli interventi (ad esempio: contabilizzazione calore). 19
•
Classe raggiunta (energia netta e primaria+ACS): con i dati del proprio progetto di miglioramento delle prestazioni energetiche dell’edificio, utilizzare nuovamente il programma e determinare la nuova classe energetica. La seconda alternativa è basata sulle modalità utilizzate dal programma Docet per valutare il miglioramento dell’efficienza energetica. In particolare il riferimento sono i valori proposti nel Decreto 311/2006 per i limiti di trasmittanza dei componenti opachi e vetrati e per i valori del rendimento dell’impianto di riscaldamento. Si può decidere la percentuale relativa al rispetto dei limiti (dal 75% al 100%) spuntando la casella corrispondente. Nella tabella Excel devono essere contrassegnate con una crocetta le caselle corrispondenti al tipo di obiettivo raggiunto, e riportare la classe energetica raggiunta. Parte 8 – Fonti rinnovabili Figura 19 - Foglio Excel: Parte 8
Questa parte permette di quantificare l’eventuale utilizzo delle fonti rinnovabili dell’edificio analizzato. In particolare si possono inserire i dati relativi ai pannelli solari e fotovoltaici: •
Tipo di pannello: scegliere dal menù a tendina e caratteristiche del pannello installato. •
Esposizione: scegliere dal menù a tendina l’orientamento del pannello per verificarne la resa. •
N. pannelli: numero di moduli installati. •
Superficie singolo pannello: superficie del singolo modulo. •
Superficie totale: formula automatica che restituisce la superficie totale dei pannelli. •
Volume di accumulo: volume di accumulo dell’acqua calda riscaldata dai pannelli solari. •
kWh/anno prodotti: se possibile indicare il valore della produzione di energia prodotta in un anno. Parte 9 ‐ Osservazioni A lato del foglio di calcolo e anche sotto il prospetto 8 è presente una sezione in cui si possono riportare alcune osservazioni. In questo spazio si dovrebbero riportare tutti quei dati che si ritengano utili al fine di una migliore analisi della situazione termica – energetica dell’edificio considerato (ad esempio, eventuale presenza di sistemi scaldanti alternativi quali stufette a legna, pompe di calore elettriche, ecc, oppure presenza di pannelli fotovoltaici, ecc.). che non sono richiesti negli altri campi. Possono essere anche inseriti commenti e spiegazioni relative ai dati inseriti nelle altre parti di tabella, per una migliore comprensione. Sono state inserite inoltre alcune domande utili per l’interpretazione dei risultati. 20
In questa parte si possono riportare eventuali dati aggiuntivi tratti da documenti progettuali, e dalle verifiche della Legge 10/91, se l’edificio è recente. In questo caso specifico molte delle informazioni richieste nelle schede (a parte quella dei consumi effettivi) sono facilmente reperibili. Sarebbe utile in tal caso riportare anche i risultati della relazione non richiesti nel foglio. Figura 20 - Foglio Excel: Osservazioni
Dettagli consumi elettrici Nel foglio sono presenti due tabelle che permettono di comprendere meglio l’andamento dei consumi elettrici dell’abitazione considerata. E’ necessario indicare il numero di ore di utilizzo dei vari elettrodomestici. Inoltre è possibile inserire le varie lampadine che illuminano gli ambienti, precisando se si tratta di lampadine a basso consumo o meno. Modalità di consegna dei risultati Una volta compilato il file excel in tutte le sue parti ed eseguito il programma Docet/software regionale, occorre procedere nel seguente modo: • salvare il file excel nominandolo con: numeromatricola_siglacorso_città_EPBD.xls Esempio: il file salvato dallo studente Mario Rossi matricola 99999, dell’università di Firenze che segue il corso di Fisica Tecnica dovrà avere il seguente nome: 99999_FT_FI_EPBD.xls; • salvare il file del Programma Docet utilizzato per il calcolo della Classe Energetica, nello stesso modo: numeromatricola_siglacorso_città_EPBD.dct nel caso che si sia utilizzato un programma diverso, inviare invece il file xml, rinominato come nel caso precedente. Inviare entrambi i files così nominati all’indirizzo di posta elettronica: [email protected] 21
