ESERCITAZIONE. Corso per certificatori energetici degli edifici. ing. Sonia Subazzoli ESERCITAZIONE. Ing. Sonia Subazzoli 1/40

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1 Corso per certificatori energetici degli edifici ing. Sonia Subazzoli ESERCITAZIONE Ing. Sonia Subazzoli 1/40

2 SOMMARIO DELLA LEZIONE 1. RIPASSO DEL BILANCIO ENERGETICO; ESEMPI DI CALCOLO DI TRASMITTANZA, S/V, FABBISOGNO DELL INVOLUCRO EDILIZIO 2. CENNI AI VARI APPLICATIVI INFORMATICI E AL CALCOLO IN REGIME DINAMICO Ing. Sonia Subazzoli 2/40

3 IL BILANCIO DEL SISTEMA EDIFICIO-IMPIANTO Q H,nd = Q H,ht H,gn Q gn Q ht = Q tr + Q ve Q ht : scambio termico totale Q tr : scambio termico per trasmissione Q ve : scambio termico per ventilazione DISPERSIONI Q gn = Q int + Q sol Q gn : apporti termici totali Q int : apporti termici interni Q sol : apporti termici solari APPORTI GRATUITI Ing. Sonia Subazzoli 3/40

4 IL BILANCIO DEL SISTEMA EDIFICIO-IMPIANTO SCAMBIO TERMICO TOTALE SCAMBIO TERMICO PER TRASMISSIONE Q H,nd = Q H,ht H,gn Q gn Q H,tr = H tr,adj ( int,set,h - e ) t COEFF. DISCAMBIO TERMICO PER TRASMISSIONE COEFF. DI SCAMBIO TERMICO PER TRASMISSIONE VERSO L ESTERNO H tr,adj = H D + H g + H U + H A H D = i (A L,i U i ) + k l k Ψ k TRASMITTANZA Ing. Sonia Subazzoli 4/40

5 QUADRO TEORICO TRASMITTANZA U U R si R j 1 j R se La trasmittanza termica: indica la quantità di calore che viene dispersa da un metro quadrato di involucro dell edificio ed è definita dall inverso della somma delle resistenze termiche [W/m 2 K] R j s i i Resistenza termica unitaria dello strato omogeneo di materiale [m 2 K/W] s i spessore dello strato omogeneo di materiale i Conduttibilità termica dello strato omogeneo di materiale Ing. Sonia Subazzoli 5/40

6 QUADRO TEORICO R si 1 i UNI 6946/99 R se 1 e Dove: i e coefficiente di adduzione interno, espresso in W/m 2 K (valore fissato dalla norma UNI : per sup. orizzontale ascendente = 8 per sup. verticale = 7 per sup. orizzontale discendente = 5) coefficiente di adduzione esterno, espresso in W/m 2 K (valore fissato dalla norma UNI : per sup. verticale e orizzontale ascendente = 20 per sup. orizzontali discendente = 14 Ing. Sonia Subazzoli 6/40

7 QUADRO TEORICO DEFINIZIONE DELLE PROPRIETA TERMOFISICHE La conduttività termica definisce univocamente l attitudine di un i materiale, omogeneo e isotropo, a trasmettere il calore quando lo scambio avviene solo per conduzione [W/mK]. i C La massa volumica del materiale secco [kg/m 3 ]. La conduttanza C è data dal rapporto tra la conduttività termica e lo spessore del materiale [W/m 2 K]. Il fattore di resistenza al vapore è dato dal rapporto fra la i permeabilità al vapore dell aria in quiete e la permeabilità al vapore del materiale. c i Il calore specifico di un materiale è definito come la quantità di calore necessaria per aumentare di 1 C la temperatura di un'unità di massa [J/kg C]. Ing. Sonia Subazzoli 7/40

8 QUADRO TEORICO Definizione delle caratteristiche termofisiche dei vari materiali che compongono i diversi pacchetti costruttivi λ, ρ, c, μ SCHEDE TECNICHE DEI MATERIALI UNI 10351/94 UNI 10355/94 Ing. Sonia Subazzoli 8/40

9 QUADRO TEORICO SCHEDA TECNICA: PANNELLO ISOLANTE IN STIFERITE Ing. Sonia Subazzoli 9/40

10 Esempio di calcolo della trasmittanza Descrizione strato Intonaco di calce e sabbia s [mm] λ [W/mK] R=s/λ [m 2 K/W] 10 0,800 0,0125 Muratura in laterizio alveolato Pannelli in fibra di legno extraporosi 250 0,320 0, ,040 1,5000 U R si R R j 1 j se Intonaco civile esterno 1 U U= 0,403 0,13 2,306 0, ,800 0,0125 ΣR j = 2,306 R si 0,13 R se 0,04 Ing. Sonia Subazzoli 10/40

11 COMPONENTI TRASPARENTI La trasmittanza termica delle finestre U w, si calcola secondo la formula seguente, in base a quanto riportato nella norma UNI EN ISO U w Ing. Sonia Subazzoli 11/40 A U g g dove: A f+g è l area totale del vetro più l area del telaio; A g è l area del vetro; A f è l area del telaio; Ψ g è la trasmittanza lineare del giunto fra le lastre di vetro, da considerarsi solo in presenza di più vetri (W/mK); L g è il perimetro della superficie vetrata; U g è la trasmittanza termica dell elemento vetrato; U f è la trasmittanza termica del telaio. Per finestre verticali, nell ipotesi che l area del telaio sia pari al 20% dell area dell intera finestra, i valori della trasmittanza possono essere ricavati dal prospetto C.3 della UNI A A g f U f A f L g g

12 APPORTI SOLARI GRATUITI BILANCIO: APPORTI SOLARI GRATUITI Ф sol,mn,k = F sh,ob,k A sol,k I sol,k Ф sol,mn,k : flusso termico k-esimo di origine solare, mediato sul tempo [W] UNI TS F sh,ob,k : A sol,k : I sol,k : è il fattore di riduzione per ombreggiatura relativo ad elementi esterni per l area di captazione solare effettiva della superficie k esima [-] Il fattore di riduzione per ombreggiatura F sh,ob può essere calcolato come prodotto dei fattori di ombreggiatura relativi ad ostruzioni esterne, ad aggetti orizzontali e verticali F sh,ob = F hor F ov F fin è l area di captazione solare effettiva della superficie k esima con dato orientamento e angolo d inclinazione sul piano orizzontale, nella zona o ambiente considerato [m 2 ] è l irradianza solare media mensile, sulla superficie k esima, con dato orientamento e angolo d inclinazione sul piano orizzontale [W/m 2 ] Ing. Sonia Subazzoli 12/40

13 BILANCIO: APPORTI SOLARI GRATUITI Ф sol,mn,k = F sh,ob,k A sol,k I sol,k UNI TS F sh,ob = F hor F ov F fin I valori dei fattori di ombreggiatura dipendono dalla latitudine, dall orientamento dell elemento ombreggiato, dal clima, dal periodo considerato e dalle caratteristiche geometriche degli elementi ombreggianti. Tali caratteristiche sono descritte da un parametro angolare Ing. Sonia Subazzoli 13/40

14 BILANCIO: APPORTI SOLARI GRATUITI APPORTI SOLARI UNI TS APPORTI SOLARI SUI COMPONENTI TRASPARENTI A sol = F sh,gl g gl ( 1-F f ) A w,p g gl F f trasmittanza di energia solare totale I valori della trasmittanza di energia solare degli elementi vetrati possono essere determinati attraverso la norma UNI EN ISO 410 fattore telaio Il fattore di correzione dovuto al telaio (1-F f ) è pari al rapporto tra l'area trasparente e l'area totale del componente finestrato. In assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, si può assumere un valore convenzionale del fattore telaio pari a 0,8 F sh,gl fattiore di riduzione relativo all utilizzo di schermature mobili A w,p area proiettata totale del componente vetrato Ing. Sonia Subazzoli 14/40

15 IL BILANCIO DEL SISTEMA EDIFICIO-IMPIANTO Q H,nd = Q H,ht H,gn Q gn UNI TS ,5.2, 5.3 Q ht = Q tr + Q ve Q ht : Q tr : Q ve : scambio termico totale scambio termico per trasmissione scambio termico per ventilazione Q gn = Q int + Q sol Q gn : Q int : Q sol : apporti termici totali apporti termici interni apporti termici solari Ing. Sonia Subazzoli 15/40

16 GRADI GIORNO E S/V IL RAPPORTO DI FORMA S/V DAL 156/08 All. 3 Ai fini del calcolo del rapporto di forma dell'edificio, S/V, si considera: S, espressa in m 2, è la superficie che delimita verso l'esterno o verso ambienti non dotati di impianto di riscaldamento il volume riscaldato V; V è il volume lordo, espresso in m 3, delle parti di edificio riscaldate, definito dalle superfici che lo delimitano. Ing. Sonia Subazzoli 16/40

17 VERIFICHE SULL INVOLUCRO IN REGIME ESTIVO EP e - REQUISITI MINIMI DAL 156/08 All. 3 come corretto dalla DGR 1362/10 All. 3 REQUISITO Nella fase di avvio ai fini della certificazione degli edifici, per la climatizzazione estiva è prevista una valutazione qualitativa delle caratteristiche dell involucro edilizio (esclusi gli edifici delle categorie E.6 ed E.8 da DPR 412/1993) volte a contenere il fabbisogno energetico per l erogazione del predetto servizio, e in particolare si fa riferimento a: previsione di sistemi schermanti tali da ridurre l apporto di calore per irraggiamento solare verifica che l indice di prestazione energetica dell involucro edilizio per il raffrescamento Ep e,inv sia inferiore ai valori limite riportati nell allegato verifica che il valore della massa superficiale delle pareti opache verticali, orizzontali o inclinate sia > 230 kg/mq o, in alternativa, che il valore della trasmittanza periodica YIE sia inferiore ai valori indicati progetto delle caratteristiche distributive degli spazi in base alle condizioni ambientali esterne per favorire la ventilazione naturale dell edificio Ing. Sonia Subazzoli 17/40

18 VERIFICHE SULL INVOLUCRO IN REGIME ESTIVO INDICE DI PRESTAZIONE ENERGETICA ESTIVA DAL 156/08 All. 3 come corretto dalla DGR 1362/10 All. 3 REQUISITO B.1) Fattore solare (g) del vetro nel caso di chiusure trasparenti non protette da sistemi di ombreggiamento è obbligatorio garantire la riduzione dell apporto di calore per irraggiamento solare attraverso le superfici vetrate mediante il controllo del fattore solare (g) delle vetrature non protette da sistemi di ombreggiamento, (vedi A.1), così come in tutti i casi di superfici vetrate orizzontali o inclinate. Ing. Sonia Subazzoli 18/40

19 VERIFICHE SULL INVOLUCRO IN REGIME ESTIVO INDICE DI PRESTAZIONE ENERGETICA ESTIVA DAL 156/08 All. 3 come corretto dalla DGR 1362/10 All. 3 REQUISITO C.1) Indice di prestazione energetica dell involucro edilizio per il raffrescamento. Nel caso di edifici di nuova costruzione, per tutte le categorie di edifici, così come classificati in base alla destinazione d'uso all'art. 3 del D.P.R. 412/93, si procede in sede progettuale alla determinazione della prestazione energetica per il raffrescamento estivo dell involucro edilizio (EPe,invol), pari al rapporto tra il fabbisogno annuo di energia termica per il raffrescamento dell edificio, calcolato tenendo conto della temperatura di progetto estiva secondo la norma UNI/TS o equivalenti, e la superficie utile energetica, per gli edifici residenziali, o il volume per gli edifici con altre destinazioni d uso, e alla verifica che la stessa sia non superiore ai valori limite riportati nella seguente tabella: Ing. Sonia Subazzoli 19/40

20 INDICATORI VERIFICHE DI PRESTAZIONE SULL INVOLUCRO ENERGETICA IN REGIME DELL EDIFICIO ESTIVO INDICE DI PRESTAZIONE ENERGETICA ESTIVA DAL 156/08 All. 3 come corretto dalla DGR 1362/10 REQUISITO C.2) Controllo delle prestazioni degli elementi tecnici dell involucro. C.2.a) valore della massa superficiale Ms Per tutte le zone climatiche ad esclusione della F, per le località nelle quali il valore medio mensile dell irradianza sul piano orizzontale, nel mese di massima insolazione estiva, I m,s sia maggiore o uguale a 290 W/m 2, gli elementi tecnici che compongono l involucro edilizio devono garantire che il valore della massa superficiale Ms delle pareti verticali opache (ad eccezione di quelle comprese nel quadrante nordovest / nord / nord-est), superiore a 230 kg/m 2. Ing. Sonia Subazzoli 20/40

21 INDICATORI VERIFICHE DI PRESTAZIONE SULL INVOLUCRO ENERGETICA IN REGIME DELL EDIFICIO ESTIVO INDICE DI PRESTAZIONE ENERGETICA ESTIVA DAL 156/08 All. 3 come corretto dalla DGR 1362/10 REQUISITO C.1) Controllo delle prestazioni degli elementi tecnici dell involucro. C.2.b) valore della trasmittanza termica periodica (YIE), espressa in W/m2K, inferiore ai valori riportati nella seguente tabella: 1362/ /2008 La trasmittanza termica periodica (YIE) rappresenta la capacità di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nell'arco delle 24 ore. Ing. Sonia Subazzoli 21/40

22 VERIFICHE EN 13790:2008 SULL INVOLUCRO METODO IN DI REGIME CALCOLO ESTIVO PROCEDURA DI CALCOLO Ing. Sonia Subazzoli 22/40

23 VERIFICHE EN 13790:2008 SULL INVOLUCRO METODO IN DI REGIME CALCOLO ESTIVO PROCEDURA DI CALCOLO Indicatori prestazionali sfasamento (Φ), espresso in ore attenuazione (fa), coefficiente adimensionale valutabili in base alle norme tecniche UNI EN ISO Ing. Sonia Subazzoli 23/40

26 PARTE 2 CENNI AI VARI APPLICATIVI INFORMATICI E AL CALCOLO IN REGIME DINAMICO LA NORMA EN 13790: METODI DI CALCOLO QUASI-STAZIONARIO E DINAMICO : PARAMETRI DINAMICI CENNI AI VARI APPLICATIVI INFORMATICI Ing. Sonia Subazzoli 26/40

27 UNI EN ISO 13790:2008 METODI DI CALCOLO DESCRIZIONE DELLA NORMA UNI EN ISO Introduction La Norma EN è uno standard internazionale, che contiene vari metodi di calcolo per il progetto e la valutazione delle prestazioni termiche ed energetiche degli edifici. Contiene un insieme coerente di metodi per il calcolo, a vari livelli di dettaglio, degli fabbisogni energetici per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici. Ing. Sonia Subazzoli 27/40

28 UNI EN ISO 13790:2008 METODO METODI CALCOLO DI CALCOLO POSSIBILI METODI DI CALCOLO UNI EN ISO Quasi-stazionario Calcolo del bilancio energetico in un arco temporale sufficientemente lungo (tipicamente un mese o l intera stagione di riscaldamento/raffrescamento) da permettere di tener conto degli effetti dinamici attraverso la determinazione empirica di un fattore di utilizzazione degli apporti e/o delle perdite 1. Stagionale 2. Mensile UNI TS Modalità per l applicazione nazionale della con riferimento a questo metodo Dinamico Calcolo del bilancio energetico in brevi periodi temporali (tipicamente un ora) in modo da tener conto dell inerzia termica dell edificio 1. Semplificato 2. Dettagliato Ing. Sonia Subazzoli 28/40

29 UNI EN 13790:2008 TS PARAMETRI METODO DI DINAMICI CALCOLO RISCALDAMENTO: FATTORI DI UTILIZZAZIONE Q H,nd = Q H,ht H,gn Q gn Ing. Sonia Subazzoli 29/40

30 UNI EN 13790:2008 TS PARAMETRI METODO DI DINAMICI CALCOLO CAPACITA TERMICA INTERNA La capacità termica interna dell edificio (Cm), espressa in J/K, quantifica il calore accumulato nei componenti, e dipende dal periodo di oscillazione della temperatura e dalle caratteristiche termofisiche dei componenti quali ρ, λ, c, s. Deve essere calcolata preliminarmente per determinare la costante di tempo dell edificio (τ) e i fattori di utilizzazione. La costante di tempo τ,espressa in ore, caratterizza l inerzia termica dell ambiente climatizzato, sia nel periodo invernale che in quello estivo, ed è data dalla seguente formula: Ing. Sonia Subazzoli 30/40

31 UNI EN 13790:2008 TS PARAMETRI METODO DI DINAMICI CALCOLO CAPACITA TERMICA INTERNA Ing. Sonia Subazzoli 31/40

32 fatt.utilizzazione ESERCITAZIONE UNI EN 13790:2008 TS PARAMETRI METODO DI DINAMICI CALCOLO RISCALDAMENTO: FATTORI DI UTILIZZAZIONE 1,100 BOLOGNA Confronto fra l'andamento del fattore di utilizzazione nel periodo di riscaldamento 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 ottobre aprile Pacchetti con K1 elevato Pacchetti edificio base Pacchetti con K1 basso Fonte: Tesi di Laurea in Ingegneria Edile-Architettura di Milena Vizzarri, dal titolo Valutazione del fabbisogno energetico per il riscaldamento e raffrescamento degli edifici: analisi e confronti Ing. Sonia Subazzoli 32/40

33 EN IL 13790:2008 CALCOLO IN REGIME METODO DINAMICO CALCOLO CALCOLO STANDARDIZZATO E SIMULAZIONE DINAMICA: CONFRONTO Fonte: Articolo di C. Marinosci, S. Falcioni, G. Semprini dal titolo Prestazioni energetiche invernali ed estive: analisi e confronti su un edificio campione, presentato al convegno AICARR di Bologna del Ing. Sonia Subazzoli 33/40

36 Elenco software validati sul sito ESERCITAZIONE Delibera di Giunta Regionale E-R 1362/2010 Ing. Sonia Subazzoli 36/40

37 ESEMPIO DI CALCOLO DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA DATI GENERALI INVOLUCRO IMPIANTO INPUT GRAFICO Microsoftware Srl Ing. Sonia Subazzoli 37/40

38 METODI DI CALCOLO - SOFTWARE VALIDATI Mc4 Software Srl Ing. Sonia Subazzoli 38/40

39 METODI DI CALCOLO - SOFTWARE VALIDATI Design Builder + Klima Europa Ing. Sonia Subazzoli 39/40

40 ESERCITAZIONE Ing. Sonia Subazzoli Questa presentazione è messa a disposizione sulla base dei termini della licenza Creative Commons Public License; Attribuzione Non commerciale Non opere derivate 2.5 Versione italiana Ing. Sonia Subazzoli 40/40