PUNTO ENERGIA. MinisterodelleAttività Produttive

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1 CONVEGNO ORIENTAMENTI E PROPOSTE PER LA QUALIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI NEL VENETO PUNTO ENERGIA LA NORMATIVA europea e nazionale di supporto alle procedure di qualificazione e di certificazione energetica 13 luglio PADOVA Con il patrocinio del: MinisterodelleAttività Produttive

2 Introduzione DIRETTIVA EUROPEA 2002/91/CE ENERGY PERFORMANCE BUILDING DIRECTIVE (EPBD) Ha come obiettivo una maggiore efficienza energetica degli edifici Per valutare l efficienza energetica occorrono strumenti di calcolo e di verifica LA NORMATIVA TECNICA INTESA COME REGOLA DELL ARTE SODDISFA TALE ESIGENZA 2

3 Introduzione LA NORMATIVA TECNICA NON DEVE ESSERE VISTA COME UN VINCOLO ASTRATTO ma come un ausilio tecnico scientificamente basato e condiviso dagli esperti del settore Costituisce in sostanza un MANUALE Nonostante la corposità delle norme inerenti all efficienza energetica degli edifici, la maggior parte riguarda l istituzione una tantum di procedure o algoritmi per l implementazione di codici di calcolo. Numerose altre precisano e codificano procedure e concetti già correntemente in uso 3

4 Leggi e norme Secondo la Direttiva Europea 98/34/CE del 22 giugno 1998: "norma" è la specifica tecnica approvata da un organismo riconosciuto a svolgere attività normativa per applicazione ripetuta o continua, la cui osservanza non sia obbligatoria e che appartenga ad una delle seguenti categorie: norma INTERNAZIONALE (ISO) norma EUROPEA (EN) norma NAZIONALE (UNI) La norma nasce attraverso i seguenti processi: - studio (Working Group); - stesura documento (Work Item); - inchiesta pubblica (Project); - pubblicazione. 4

5 Leggi e norme Il Legislatore redige leggi e regolamenti mentre gli aspetti tecnici sono demandati agli enti normatori preposti Legislatore Fissa obbiettivi e requisiti di qualità e sicurezza di prodotti e servizi Regole tecniche (obbligatorie) Enti di normazione Preparano norme tecniche di dettaglio (volontarie) che possono divenire obbligatorie per consentire l attuazione degli obiettivi stabiliti per legge (recepimento) Norme giuridiche e norme tecniche sono complementari 5

6 I lavori del CEN Mandato M343 Energy performace of buildings: la comunità europea ha incaricato il CEN di produrre tutti i documenti (norme) necessari per l attuazione della Direttiva 2002/91/CE. A livello CEN - Project Group on EPBD : raggruppa alcuni comitati tecnici (TC: Technical Commettee) che trattano materie inerenti all uso dell energia nell edilizia riscaldamento, condizionamento, ventilazione, illuminazione, pompe di calore, impianti solari, teleriscaldamento, controllo, manutenzione ed ispezione degli impianti, ecc. 6

7 Comitati Tecnici CEN Il project Group on EPBD riunisce i seguenti Comitati Tecnici di Sistema: CEN/TC 89 - Prestazioni termiche degli edifici e dei componenti per l'edilizia CEN/TC Impianti di ventilazione per edifici CEN/TC Luce ed illuminazione CEN/TC Impianti di riscaldamento negli edifici CEN/TC Regolazioni per le installazioni meccaniche negli edifici Questi comitati tecnici trattano materie relative inerenti all uso dell energia nell edilizia. 7

8 Comitati Tecnici CEN (segue) E inoltre stabilito un collegamento con i seguenti Comitati Tecnici di Prodotto CEN/TC 33 - Porte, finestre, tapparelle, altri accessori di chiusura degli edifici CEN/TC 46 - Stufe a gasolio CEN/TC Scambiatori di calore CEN/TC 48 - Riscaldatori d acqua per uso domestico CEN/TC57 - Generatori di calore per riscaldamento centrale CEN/TC 62 - Riscaldatori d ambiente indipendenti funzionanti a gas CEN/TC 88 - Materiali e prodotti isolanti CEN/TC Generatori di calore per riscaldamento centrale funzionanti a combustibili gassosi (continua) 8

9 Comitati Tecnici CEN (segue) (segue: Comitati Tecnici di Prodotto) CEN/TC Pompe di calore e condizionatori d aria CEN/TC Murature CEN/TC Vetro per l edilizia CEN/TC Apparecchi di riscaldamento senza sorgente interna di calore CEN/TC Riscaldatori d acqua a gas CEN/TC Sistemi di refrigerazione, requisiti di sicurezza e di protezione ambientale CEN/TC Sistemi di riscaldamento solari e relativi componenti Questi comitati tecnici trattano temi inerenti all uso ai vari tipi di componenti edilizia, sia per quanto attiene all edificio sia per quanto attiene l impianto. 9

10 I Comitati Tecnici di Sistema in dettaglio CEN/TC 89 - Prestazioni termiche degli edifici e dei componenti per l'edilizia Questo comitato produce le norme per il calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici, la valutazione energetica degli edifici esistenti, l espressione delle prestazioni e la definizione di un sistema di certificazione prcr 15217, pren 15203, pren ISO rev, pren 15255, pren 15265, pren ISO rev, pren ISO , pren rev, pren ISO 14789, pren ISO rev, pren ISO rev, pren ISO rev, pren ISO rev, pren 6946 rev, pren

11 I Comitati Tecnici di Sistema in dettaglio CEN/TC Impianti di riscaldamento negli edifici Questo comitato produce le norme per il calcolo del fabbisogno energetico totale, dell energia primaria, delle emissioni di CO 2, dei fabbisogni energetici e dei rendimenti degli impianti; riguarda inoltre i sistemi e i metodi per l ispezione delle caldaie e degli impianti di riscaldamento pren 15315, pren 15316, pren 15377, pren

12 I Comitati Tecnici di Sistema in dettaglio CEN/TC Impianti di ventilazione per edifici Questo comitato produce le norme riguardanti le linee guida per l ispezione degli impianti di climatizzazione, di aria condizionata e di ventilazione; produce poi tutte le norme che riguardano i criteri per l ambiente interno (comfort termoigrometrico, IAQ). pren 15243, pren 15241, EN 13465, pren 15242, pren rev, pren 15251, pren 15240, pren

13 I Comitati Tecnici di Sistema in dettaglio CEN/TC Luce ed illuminazione Questo comitato produce le norme riguardanti il fabbisogno di energia per l illuminazione, sia per gli edifici nuovi che per quelli esistenti, andando a definire un indicatore di fabbisogno energetico annuo espresso in (kwh/m 2 anno) pren

14 I Comitati Tecnici di Sistema in dettaglio CEN/TC Regolazione degli impianti termici negli edifici Questo comitato produce le norme riguardanti i sistemi di regolazione degli impianti negli edifici. pren

15 Umbrella Document UN IMPORTANTE DOCUMENTO DI RIFERIMENTO PER L ESPLICAZIONEDEL LAVORO DEL CEN RIGUARDANTE L EPBD E IL COSIDDETTO UMBRELLA DOCUMENT Explanation of the general relationship between various CEN standards and the Energy Performance of Buildings Directive (EPBD). 15

16 Umbrella Document I DIVERSI ASPETTI RELATIVI AI CALCOLI SONO RAGGRUPPATI NEI SEGUENTI PROGETTI DI NORMA 16

17 Umbrella Document Procedure inerenti alla prestazione energetica degli edifici Fonte: Umbrella Document 17

18 Umbrella Document L Umbrella Document propone la seguente struttura di bilancio energetico Fonte: Umbrella Document 18

19 La metodologia di calcolo EVOLUZIONE DELLA METODOLOGIA NELLE NORME DI RIFERIMENTO UNI EN 832: calcolo dei fabbisogni invernali solo per il settore residenziale UNI EN 13790:2005 calcolo dei fabbisogni invernali per il settore residenziale e terziario UNI EN rev: calcolo dei fabbisogni invernali ed estivi per il settore residenziale e terziario 19

20 La metodologia di calcolo Bilancio energetico secondo UNI EN 832. Apporti gratuiti non utilizzati η Q g La norma stabilisce le modalità di calcolo dei vari contributi Dispersioni Energia Primaria Apporti di energia 20

21 La metodologia di calcolo LA METODOLOGIA DI CALCOLO E STRUTTURATA SECONDO TRE LIVELLI Calcolo del building net energy ossia dell energia netta (fabbisogni energetici per il riscaldamento ed il raffrescamento) assieme ai fabbisogni per la ventilazione, la produzione di acqua calda e l illuminazione [WI 14, 17]. Questa parte del calcolo considera solo le proprietà dell edificio e non quelle riferite al sistema di riscaldamento o condizionamento. Calcolo del building delivered energy ossia dell energia erogata, tenendo presente che l input deriva dalla EN 832 o dalla EN ISO (metodi di calcolo semplificati) o da una simulazione dinamica (parti del pren 14365, WI 7,8,9,10, per il riscaldamento WI 12 per il raffrescamento, WI 14,11 per la produzione di acqua calda sanitaria, WI 13 illuminazione, WI 20/21 ventilazione, WI 22 automazione e controlli). Calcolo degli overall energy performance indicators, (EP, emissioni di CO 2, ecc) [WI 2, 1+3]. In questo caso il metodo utilizza i risultati del punto 2) per ottenere il dato riferito al consumo di Energia Primaria e valutare gli indicatori della prestazione usando i progetti di norma riportati nella sezione 1 dell allegato A dell Umbrella Document. 21

22 Progetti di norma WI (Work Items) in preparazione presso il CEN TUTTI I DOCUMENTI DOVREBBERO ESSERE PUBBLICATI COME NORME ARMONIZZATE ENTRO APRILE 2007 Norme relative al calcolo del consumo energetico totale basate sui risultati delle norme della sez. 2 dell App. A dell Umbrella Document 22

23 Progetti di norma Norma: PrCR Definisce gli indicatori di prestazione energetica degli edifici Definisce un metodo per esprimere le prestazioni energetiche al fine di certificare l edificio Definisce le modalità di realizzazione delle classi energetiche: Definisce cosa deve contenere il docemento di certificazione Rr: Valore di riferimento per i nuovi edifici Rs: valore della prestazione energetica raggiunta dal 50% degli edifici esistenti EP: indice di prestazione energetica espresso ad esempio in kwh/m 2 anno 23

24 Progetti di norma Norma: PrCR Esempio di certificato 24

25 Progetti di norma Norme relative al calcolo dell uso dell energia fornita (basate sui risultati delle norme nella sez. 3 dell App. A dell Umbrella Document ) 25

26 (continua) UNIVERSITÀ DI PADOVA Norme relative al calcolo dell uso dell energia fornita (basate sui risultati delle norme nella sez. 3 dell App. A dell Umbrella Document ) Progetti di norma 26

27 Progetti di norma Norme serie: pren Definisce il metodo per calcolare l energia primaria E (quella prodotta dal combustibile e da cui è possibile quindi ricavarsi il costo Definisce dei metodi di calcolo delle perdite e quindi dei rendimenti per le varie tipologie di generatori di energia termica 27

28 Progetti di norma Norme serie: pren Perdite nel sistema di riscaldamento ambiente Perdite nel sistema di produzione di acqua calda sanitaria 28

29 (continua) UNIVERSITÀ DI PADOVA Norme relative al calcolo dell uso dell energia fornita (basate sui risultati delle norme nella sez. 3 dell App. A dell Umbrella Document ) Progetti di norma 29

30 Progetti di norma Norma: pr EN Definisce come calcolare le caratteristiche dell aria esterna che entra nell edificio e la corrispondente energia necessaria per il suo trattamento Definisce come calcolare l energia scambiata con la ventilazione geotermica 1 sistema di ventilazione 2 apertura finestre 3 aperture 4 infiltrazioni) 5 pressione di riferimento interna 30

31 Progetti di norma Norme relative al calcolo dell uso di energia netta basate sui risultati delle norme nella sez. 3 dell App. A dell Umbrella Document 31

32 Norme di supporto: prestazioni termiche degli elementi edilizi Progetti di norma 32

33 (continua) UNIVERSITÀ DI PADOVA Norme di supporto: prestazioni termiche degli elementi edilizi Progetti di norma 33

34 Progetti di norma Norma: pr EN e Definisce un metodo di calcolo per la trasmittanza di vari tipi di porte e finestre In alternativa propone dei valori tabellati a seconda della tipologia 34

35 Progetti di norma Norma: pr EN ISO e pr EN ISO 10221rev Prima con la UNI 7357 (ancora in vigore) si calcolava la trasmittanza lineica dei ponti termici con formule del tipo: La norma UNI EN utilizza un sistema semplificato con dei valori tabellati: 35

36 Progetti di norma Norma: pr EN ISO e pr EN ISO 10221rev pilastri serramenti pavimenti solai angoli pareti interne 36

37 Progetti di norma Norma: pr EN ISO e pr EN ISO 10221rev La norma pren ISO 10221rev definisce le modalità per effettuare una analisi numerica di ponti termici complessi e per validare il modello. 37

38 Progetti di norma Norma: pr EN ISO 10456rev La norma pren ISO 10456rev rappresenta l evoluzione dell attuale norma UNI sulla conduttività termica dei materiali da costruzione. Le principali differenze sono: Le tabelle delle proprietà termiche e igrometriche dei materiali riportano anche il calore specifico, valore necessario per i calcoli dei fattori di accumulo sia estivi che invernali 38

39 Progetti di norma Le principali differenze sono: Norma: pr EN ISO 10456rev Fornisce una metodologia per ottenere il valore di progetto della conduttività dei materiali a partire dal valore di laboratorio Fornisce una metodologia per convertire la conduttività del materiale per condizioni diverse di umidità e temperatura. λ 2 = λ 1 F T F m F T = e f T ( T 2 T 1 ) F m = e f u ( u 2 u 1 ) 39

40 Progetti di norma Norma: pr EN ISO 10456rev Esempio: Una lastra di polistirene espanso ha una conduttività misurata in laboratorio di 0,035 W/mK per 90% dei campioni, alla temperatura di 20 C e assenza di umidità; l applicazione prevede un utilizzo alla temperatura di 30 C ed un contenuto di umidità 0,02 m 3 /m3 λ 2 = λ 1 F T F m F T = e f T ( T 2 T 1 ) F m = e f u ( u 2 u 1 ) 40

41 Progetti di norma Norma: pr EN ISO 10456rev Calcolo: λ = λ 2 1 F T F m = 0,035 1,036 1,083 = 0,039W / mk F F T m = = e e f f T u ( T ( u 2 2 T 1 u 1 ) ) = = e e 0,0036 (30 20) 4(0,02 0) = 1,036 = 1,083 41

42 Progetti di norma Norma: UNI EN 1745 Muratura e prodotti per muratura - Metodi per determinare i valori termici di progetto La norma fornisce le regole per la determinazione dei valori di progetto per la conduttività termica e la resistenza termica di murature o prodotti di muratura. Sono descritte tre procedure: - l utilizzo di lambda tabulati (λ) e/o valori di R - la misurazione di lambda (λ) e/o del valore di R - il calcolo di lambda (λ equ ) equivalente e/o R al variare dell umidità: 42

43 Progetti di norma Norma: UNI EN 1745 Appendice B della norma, valori tabulati di murature (simile a UNI 10355) 43

44 Progetti di norma Norme di supporto: ventilazione ed infiltrazione dell aria 44

45 Norme di supporto: surriscaldamento e protezione solare Progetti di norma ambiente interno ed esterno 45

46 Progetti di norma Norma: pr EN e Definisce un metodo di calcolo per la temperatura interna di locali senza impianto di climatizzazione Utilizza equazioni risolvibili solo per via numerica: I dati di ingresso sono i carichi interni, la temperatura dell aria interna e la radiazione solare: 46

47 Progetti di norma Norme di supporto: monitoraggi controlli ed ispezioni 47

48 NORME DI RIFERIMENTO NORME EN DI RIFERIMENTO GIA ATTUALMENTE VIGENTI CR 1752 EN EN EN EN Ventilazione degli edifici Criteri di progettazione per ambienti interni Ventilazione degli edifici non residenziali - Requisiti di prestazione per i sistemi di ventilazione e di condizionamento Ventilazione degli edifici - Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d'aria negli edifici residenziali Ventilazione per edifici - Procedure di prova e metodi di misurazione per la presa in consegna di impianti installati di ventilazione e di condizionamento dell'aria Ventilazione degli edifici - Simboli, terminologia e simboli grafici EN EN EN EN EN Prestazione termica degli edifici - Rivelazione qualitativa delle irregolarità termiche negli involucri edilizi - Metodo all'infrarosso Dispositivi di protezione solare in combinazione con vetrate - Calcolo della trasmittanza solare e luminosa - Metodo semplificato Dispositivi di protezione solare in combinazione con vetrate - Calcolo della trasmittanza solare e luminosa - Parte 2: Metodo di calcolo dettagliato Prestazioni termiche di curtain walling Calcolo della trasmittanza termica Prestazione termica degli edifici - Determinazione della permeabilità all'aria degli edifici - Metodo di pressurizzazione mediante ventilatore 48

49 NORME DI RIFERIMENTO NORME EN ISO DI RIFERIMENTO GIA ATTUALMENTE VIGENTI Isolamento termico - Grandezze fisiche e definizioni EN ISO 7245 EN ISO 9288 EN ISO 9251 EN ISO EN ISO EN ISO EN ISO EN ISO EN ISO Isolamento termico - Scambio termico per radiazione - Grandezze fisiche e definizioni Isolamento termico - Condizioni di scambio termico e proprietà dei materiali Vocabolario Isolamento termico degli edifici - Determinazione del cambio d'aria all'interno degli edifici - Metodo di diluizione di gas traccianti. Prestazione termica degli edifici - Calcolo della temperatura interna estiva di un locale in assenza di impianti di climatizzazione - Criteri generali e procedure di validazione Prestazione termica degli edifici - Calcolo della temperatura interna estiva di un locale in assenza di impianti di climatizzazione - Metodi semplificati Prestazione termoigrometrica degli edifici - Calcolo e presentazione dei dati climatici - Medie mensili dei singoli elementi meteorologici Prestazione termoigrometrica degli edifici - Calcolo e presentazione dei dati climatici - Parte 4: Dati orari per la valutazione del fabbisogno annuale di energia per il riscaldamento e il raffrescamento. Prestazione termoigrometrica degli edifici - Calcolo e presentazione dei dati climatici - Parte 5: Dati per il carico termico di progetto per il riscaldamento degli ambienti 49

50 NORME DI RIFERIMENTO In attesa dell emanazione delle norme in preparazione presso il CEN vi sono alcune norme italiane (UNI) che possono venire utilizzate in questo ambito UNI UNI UNI UNI UNI UNI EN 410 UNI EN 673 UNI EN 832 UNI EN Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Energia termica scambiata tra una tubazione e l'ambiente circostante. Metodo di calcolo. Riscaldamento degli edifici. Rendimenti dei sistemi di riscaldamento. Metodo di calcolo. Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Dati climatici. Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità al vapore. Murature e solai. Valori della resistenza termica e metodo di calcolo. Vetro per edilizia - Determinazione delle caratteristiche luminose e solari delle vetrate. Vetro per edilizia - Determinazione della trasmittanza termica (valore U) - Metodo di calcolo Prestazione termica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento - Edifici residenziali. Prestazione termica degli edifici - Coefficiente di perdita di calore per trasmissione - Metodo di calcolo 50

51 NORME DI RIFERIMENTO (continua).alcune norme italiane (UNI) che possono venire utilizzate in questo ambito UNI EN ISO 6946 UNI EN ISO 7345 UNI EN ISO UNI EN ISO UNI EN ISO UNI EN ISO UNI EN ISO UNI EN ISO UNI EN ISO UNI EN ISO UNI EN ISO Componenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolo. Isolamento termico - Grandezze fisiche e definizioni Prestazione termica di finestre, porte e chiusure - Calcolo della trasmittanza termica - Metodo semplificato Prestazione termica di finestre, porte e chiusure - Calcolo della trasmittanza termica - Metodo numerico per i telai Ponti termici in edilizia - Flussi termici e temperature superficiali - Metodi generali di calcolo Ponti termici in edilizia - Calcolo dei flussi termici e delle temperature superficiali - Ponti termici lineari Prestazione termica degli edifici - Trasferimento di calore attraverso il terreno - Metodi di calcolo Prestazione termica dei componenti per edilizia - Caratteristiche termiche dinamiche - Metodi di calcolo Ponti termici in edilizia - Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimento Prestazione termoigrometrica degli edifici - Calcolo e presentazione dei dati climatici - Medie mensili dei singoli elementi meteorologici Prestazione termica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento 51

52 Il certificato IL CERTIFICATO DI PRESTAZIONE ENERGETICA asset rating: stima qualitativa (o standardizzata) basata sull uso di energia calcolato in condizioni di occupazione standard; operational rating: stima operativa basata sull energia misurata. E la misura della prestazione energetica dell edificio in esercizio, importante ai fini di certificare la prestazione effettiva. 52

53 Il certificato ESEMPI DI CERTIFICAZIONE ENERGETICA 53

54 Un esempio: Tempo di ritorno dell extracosto per un aumento di spessore di isolamento: DATI LOCALITA' Formule Gradi giorno GG= 2383 Giorni di riscaldamento GR= 180 gg Fattore di correzzione intermittenza fi= 0,9 Salto termico medio stagionale Tms= 11,9 K =GG/GR*fi DATI EDIFICIO Superfice struttura S= 1 m 2 Spessore aggiuntivo isolante xis= 0,06 m Conduttività isolante λis= 0,040 Wm/K Trasmittanza iniziale parete Ui= 0,45 Wm 2 /K Trasmittanza migliorata Um= 0,27 Wm 2 /K =1/(1/Ui+xis/λis Variazione delle trasmittanza U= -0,181 Wm 2 /K =Um-Ui Potenza nominale generatore Pn= 25 kw Rendimento globale stagionale limite η g,lim 79,2 % η η = + 3log ( P ) % g g, lim n 54

55 Un esempio: Tempo di ritorno dell extracosto per un aumento di spessore di isolamento: RISPARMIO ANNUO DI ENERGIA Risparmio energia utile Qh= -9,3 kwh = U* Tms*S*24*GR/1000 Risparmio energia primaria Qpr= -11,8 kwh = Qh/ηg_lim*100 RISPARMIO ECONOMICO ANNUO Potere calorifico metano Pci= 9,6 kwh/nm3 Costo unitario metano Cu comb 0,650 /Nm3 Risparmio combustibile metano -1,23 Nm3 Risparmio economico annuo -0,80 Costo materiale 100 /m3 25 kg/m3 Costo pannello 6,0 /m2 Costo totale isolante 6,0 /m2 TEMPO DI RITORNO DELL'INVESTIMENTO Tempo di ritorno semplice extracosto -7,5 anni costo_isolantr/risparmio_anno 55

56 CONVEGNO ORIENTAMENTI E PROPOSTE PER LA QUALIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI NEL VENETO LA NORMATIVA Con il patrocinio del: GRAZIE DELL ATTENZIONE E ARRIVEDERCI roberto.zecchin@unipd.it MinisterodelleAttività Produttive 56