Rendimento degli impianti Calcolo del fabbisogno energetico

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1 Rendimento degli impianti Calcolo del fabbisogno energetico 1

2 secondo UNI TS

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19 fabbisogno netto di energia termica utile: Fabbisogno diminuito della quantità di perdite recuperate. 19

20 fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione invernale: È la quantità annua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per la climatizzazione invernale in condizioni climatiche e di uso standard dell'edificio. fabbisogno annuo per la produzione di acqua calda sanitaria: È la quantità annua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per soddisfare la richiesta annua di acqua calda per usi igienico - sanitari determinato sulla base dei fabbisogni di acqua calda calcolati in base alla presente specifica. 20

21 rendimento globale medio stagionale: È il rapporto tra fabbisogno di energia termica utile e il corrispondente fabbisogno di energia primaria durante la stagione di riscaldamento. Ciascuno dei sottosistemi che compongono il sistema ha un proprio rendimento secondo quanto di seguito specificato. coefficiente di utilizzazione (termico o elettrico): È il rapporto tra l'energia termica (o energia elettrica) uscente dal sistema o dal sottosistema e l'energia entrante. Tale definizione si applica a tutti i sottosistemi considerati nella presente specifica, salvo che al sottosistema di produzione, nel quale si attua la conversione da energia primaria in energia termica utile. 21

22 perdite di energia termica non recuperabili: Parte delle perdite che vanno ad aumentare il fabbisogno di energia termica. perdite di energia termica recuperabili: Parte delle perdite che possono essere utilizzate per diminuire il fabbisogno di energia termica. 22

23 perdite di energia termica recuperate: Parte delle perdite recuperabili effettivamente utilizzate per diminuire il fabbisogno di energia termica. perdite di emissione: Perdite di energia termica che aumentano il fabbisogno delle unità terminali dovute a non omogenea distribuzione della temperatura dell'aria negli ambienti od a flussi di calore diretti verso l'esterno. 23

24 perdite di regolazione: Perdite di energia termica dovute alla regolazione imperfetta della temperatura degli ambienti riscaldati. perdite di distribuzione: Perdite di energia termica della rete di distribuzione. 24

25 perdite di produzione: Perdite di energia termica del sottosistema di produzione, comprese le perdite in funzionamento ed in stand-by nonché le perdite dovute al controllo non ideale del sistema di generazione, comprese le perdite recuperabili. perdite totali del sistema: Perdite di calore complessive del sistema di riscaldamento e/o del sistema di acqua calda sanitaria. 25

26 perdite di erogazione: Perdite di energia termica nei sistemi di acqua calda sanitaria dovute all'erogazione iniziale di acqua fredda ad ogni prelievo ovvero alla permanenza di acqua calda nelle tubazioni terminali alla fine dell'erogazione. perdite di accumulo: Perdite di energia termica dovute alle dispersioni in ambiente di serbatoi di accumulo di acqua calda sanitaria. Possono essere recuperabili o non recuperabili. 26

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32 Q h per riscaldamento 32

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35 Fabbisogno effettivo per riscaldamento Il calcolo di cui sopra non tiene conto delle perdite determinate dalle caratteristiche dei sottosistemi di emissione e di regolazione, previsti o installati nell'edificio, quali la distribuzione di temperatura non uniforme nello spazio riscaldato, le imperfezioni della regolazione per ritardi od anticipi nella erogazione del calore, il mancato utilizzo di apporti gratuiti. Per calcolare il fabbisogno effettivo dell'edificio, ossia la quantità di energia termica utile che deve essere immessa negli ambienti riscaldati, si deve tenere conto di fattori negativi,quali: 35

36 e di fattori positivi, quali: Dalle considerazioni di cui sopra, risulta che l energia termica u utile effettiva Q hr (=Q d,out ) 36

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40 Valori di fabbisogno giornaliero di acqua calda sanitaria I valori di fabbisogno giornaliero sono riferiti a dati medi giornalieri. Il volume è dato da: V W = a N u [l/g] dove: a è il fabbisogno giornaliero specifico [l/g]; N u è il parametro che dipende dalla destinazione d'uso dell'edificio. 40

41 Abitazioni Nel caso di abitazioni il valore Nu è il valore della superficie utile Su dell'abitazione, espressa in metri quadrati. 41

42 Il valore di a si ricava dal prospetto 12, punto nel quale sono indicati anche i fabbisogni di energia termica utile basati sulla differenza di temperatura convenzionale tra erogazione ed acqua fredda di ingresso di 25 K. I valori di fabbisogno annuo sono riferiti a 365 giorni/anno di utilizzo. a = 1,8 per superficie utile minore o uguale a 50 mq a = 1,3 per superficie utile maggiore di 200mq 42

43 Per valori da 51 a 200 a = 4,514 x S u -0,

44 Prospetto 12 punto

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48 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. 48

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50 UNI TS

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53 In caso di unità immobiliare in edificio condominiale il fabbisogno di energia termica Q h, il rendimento di emissione e il rendimento di regolazione sono attribuibili all'unità immobiliare in esame, mentre i rendimenti di distribuzione e di generazione sono da attribuire a parti comuni del condominio, in comproprietà delle unità immobiliari condominiali. Ciò equivale a considerare che le singole unità immobiliari prelevino energia termica utile dalla rete condominiale con perdite di distribuzione e di generazione determinate dal sistema di fornitura del calore dalla rete condominiale. 53

54 Ai fini del calcolo dei rendimenti o delle perdite, gli impianti si considerano suddivisi nei seguenti 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 Q d = Q h + Q l,e + Q l, r g d 54

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66 Rendimento medio stagionale dell'impianto di riscaldamento Il rendimento medio stagionale η g,h dell'impianto di riscaldamento è dato da: = dove: Q p,h è il fabbisogno di energia primaria per riscaldamento; Q h è il fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento. 66

67 Rendimento medio stagionale dell'impianto di produzione acqua calda sanitaria Il rendimento globale medio stagionale dell'impianto di acqua calda sanitaria η g,w è dato da: dove: Q p,w è il fabbisogno di energia primaria per acqua calda sanitaria ; Q h,w è il fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria. 67

68 Rendimento globale medio stagionale Il rendimento globale medio stagionale globale (riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria) η g,h,w è dato da: = dove: Q p,h,w è il fabbisogno complessivo di energia primaria per riscaldamento ed acqua calda sanitaria; Q h è il fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento; Q h,w è il fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria. 68

69 Rendimenti e perdite dei sottosistemi degli impianti di riscaldamento Sottosistema di emissione La determinazione delle perdite di emissione è notevolmente influenzata dalle caratteristiche del locale e, in modo particolare dalla sua altezza. 69

70 IL RENDIMENTO DI EMISSIONE MEDIO STAGIONALE Distribuzione delle temperature con un sistema di emissione reale (B), confrontata con quella del sistema di emissione teorico di riferimento (A). 70

71 IL RENDIMENTO DI EMISSIONE MEDIO STAGIONALE Il rendimento di emissione medio stagionale è definito come il rapporto fra il calore richiesto per il riscaldamento degli ambienti con un sistema di emissione teorico di riferimento in grado di fornire una temperatura ambiente perfettamente uniforme ed uguale nei vari locali ed il sistema di emissione reale, nelle stesse condizioni di temperatura ambiente e di temperatura esterna. Il rendimento di emissione individua quindi l influenza del modo di emissione del calore sulle perdite di calore dovute a trasmissione localizzata, stratificazione dell aria, movimenti dell aria, ecc. 71

72 IL RENDIMENTO DI EMISSIONE MEDIO STAGIONALE 72

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74 a)il carico termico medio annuo, espresso in W/m 3 è ottenuto dividendo il fabbisogno annuo di energia termica utile espresso in Wh, calcolato secondo la UNI EN ISO 13790, per il tempo convenzionale di esercizio dei terminali di emissione, espresso in ore, e per il volume lordo riscaldato del locale o della zona espresso in metri cubi. 74

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80 La verifica del rendimento di emissione non è agevole, per cui conviene adottare tutti quegli accorgimenti in grado di migliorarne il valore quali: - bassa temperatura media di progetto del fluido termovettore; - buon isolamento termico della parete retrostante; - strato riflettente sulla parete retrostante; - mensole atte a deviare i flussi convettivi verso l interno del locale; - taglio termico delle mensole stesse; ed inoltre, negli ambienti industriali, installazione di destratificatori di temperatura. 80

81 Provvedimenti in grado di migliorare il rendimento di emissione. 81

82 Capannone con destratificatori. 82

83 η e 83

84 B. TIPO TERMINALE Lo strumento consente di scegliere tra le seguenti opzioni: radiatori su parete esterna isolata; radiatori su parete interna; ventilconvettori con tmedia dell acqua = 45 ; termoconvettori; bocchette in sistemi ad aria calda; pannelli isolati annegati a pavimento; pannelli annegati a pavimento; 84

85 pannelli annegati a soffitto; pannelli a parete; generatore d aria calda singolo a basamento o pensile; aerotermi ad acqua; generatore d aria calda singolo pensile a condensazione; strisce radianti ad acqua, a vapore, a fuoco diretto; riscaldatori ad infrarossi; radiatori su parete esterna non isolata; radiatori su parete esterna isolata riflettente; radiatori su parete esterna non isolata riflettente; radiatori su parete esterna isolata con T < o uguale 65 ; radiatori su parete esterna non isolata con T < o uguale

86 C. ALTEZZA LOCALE Viene richiesta l altezza del locale in cui è installato il sistema di emissione. D. POTENZA AUSILIARI La potenza degli ausiliari del sistema di emissione viene richiesta solo per alcune tipologie di terminale; in particolare: ventilconvettori con t media dell acqua = 45 ; termoconvettori; generatore d aria calda singolo a basamento o pensile; aerotermi ad acqua; generatore d aria calda singolo pensile a condensazione. Negli altri casi il menù a scelta multipla non viene visualizzato. 86

87 GENERATORI DI ARIA CALDA (CON SCAMBIATORE ARIA-ARIA) La figura n illustra schematicamente la ripartizione del calore fornito in calore utile e perdite in un generatore di aria calda installato all interno dell ambiente da riscaldare. Generatore di calore ad aria calda a basamento. 87

88 Generatore di aria calda pensile. 88

89 E. TIPO FUNZIONAMENTO DEL VENTILATORE Analogamente a quanto visto per la Potenza ausiliari, il Tipo funzionamento del ventilatore viene attivato solo per alcune tipologie di terminale. In questo caso le opzioni proposte sono: con arresto; continuo. 89

90 IL RENDIMENTO DI REGOLAZIONE MEDIO STAGIONALE Sistema di regolazione teorico di riferimento. 90

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92 Sistema di regolazione reale con regolazione centrale 92

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94 Il rendimento di regolazione risulta, nel caso esemplificato: η rg 94

95 Il regolatore teorico perfetto è quello in grado di ridurre immediatamente l emissione del corpo scaldante in presenza di un apporto di calore proveniente da fonte diversa dall impianto di riscaldamento. 95

96 Raffronto fra il comportamento di un regolatore teorico perfetto e quello di un regolatore reale. 96

97 1) Il locale è mantenuto a 20 C da un corpo scaldante della potenza di 1,5 kw. 2) In seguito all ingresso nel locale di una persona, che fornisce un apporto di 95 W, il regolatore teorico perfetto riduce immediatamente l emissione del corpo scaldante a W in modo che la somma risulti sempre W e la temperatura rimanga a 20 C. 3) In presenza dello stesso evento di cui al punto 2), il sistema di regolazione reale reagisce più lentamente, solo dopo che si è verificato un aumento (indesiderato) della temperatura ambiente. 97

98 Il regolatore reale deve sentire prima l effetto dell apporto di calore, sotto forma di aumento della temperatura ambiente, per iniziare la sua azione. Ne consegue che il rendimento di regolazione sarebbe uguale al 100% se la temperatura ambiente rimanesse perfettamente costante al valore prescritto per qualunque variazione del carico (da zero al valore di progetto). In altri termini, il rendimento di un sistema di regolazione è tanto più elevato quanto maggiore è la costanza della temperatura ambiente. Va però precisato che per temperatura ambiente si deve intendere quella misurata in un punto di riferimento in cui è eventualmente installato il sensore di misura del regolatore. L inevitabile differenza di temperatura fra punti diversi di uno stesso locale dipende invece dalle modalità di emissione del calore e deve pertanto essere considerata nel calcolo del rendimento di emissione. La differenza di temperatura rispetto al valore prescritto riscontrabile in locali diversi di uno stesso edificio regolato da un unico sistema di regolazione incide invece sul rendimento di regolazione. 98

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101 γ rapporto apporti(solari e interni)/perdite(trasmissione e ventilazione) η u fattore di utilizzo degli apporti definito nella UNI/TS

102 Per regolatore on-off si intende il regolatore tutto o niente. Per il regolatore modulante, l espressione usata dalla norma UNI con banda proporzionale 1 C va intesa come regolatore modulante in grado di regolare la temperatura ambiente nel punto di riferimento entro i limiti di 1 C (più o meno 0,5 C). 102

103 Regolazione manuale (mediante il termostato di caldaia). 103

104 Zona climatica D dal 1 Novembre al 15 Aprile 104

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108 ( ) / 4871 = 0,98 108

109 4.871/ = 0,43 109

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111 B. TIPO REGOLAZIONE Le opzioni proposte sono le seguenti: solo climatica; solo ambiente con regolatore; climatica + ambiente con regolatore; solo zona con regolatore; climatica + zona con regolatore; termostato caldaia. La regolazione climatica e il termostato di caldaia sono tipologie di regolazione che regolano direttamente il generatore di calore; le altre tipologie regolano invece direttamente il sistema di emissione. 111

112 C. CARATTERISTICHE REGOLAZIONE Nelle caratteristiche di regolazione l utente deve scegliere il modo di funzionamento del sistema, ovvero: on /off: il dispositivo più diffuso costituito da un interruttore la cui azione tutto-niente è comandata da una variazione di temperatura di un elemento sensibile; PI o PID banda 0.5 C: è in grado di regolare la temperatura ambiente nel punto di riferimento entro i limiti di ± 0,25 C; banda 1 C: è in grado di regolare la temperatura ambiente nel punto di riferimento entro i limiti di ± 0,5 C; banda 2 C: è in grado di regolare la temperatura ambiente nel punto di riferimento entro i limiti di ± 1 C. nel caso di regolazione con sonda climatica e termostato di caldaia non vengono richieste le caratteristiche di regolazione. 112

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114 (Qdr è il calore disperso recuperato Qdnr è l energia termica dispersa dalla rete di distribuzione corrente all esterno dell involucro riscaldato e quindi non recuperata. 114

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125 L inserimento dei dati del sistema di distribuzione varia a seconda che l edificio sia esistente o in fase di costruzione: nel primo caso il calcolo delle perdite viene effettuato considerando il rendimento del sistema di distribuzione; nel secondo caso il calcolo delle viene effettuato in funzione della lunghezza e della trasmittanza lineica delle tubazioni. In entrambi i casi vengono richiesti i seguenti dati: A. descrizione; B. potenza ausiliari; C. tipo di funzionamento della pompa; D. sistema asservito al generatore; 125

126 EDIFICIO ESISTENTE Nel caso di edificio esistente le informazioni richieste sono: E. tipo di distribuzione; F. periodo di costruzione delle tubazioni; G. tipo di isolamento delle tubazioni. 126

127 EDIFICIO NUOVA COSTRUZIONE Nel caso di edificio di nuova costruzione le informazioni richieste sono: H. densità fluido termovettore; I. portata fluido termovettore; J. prevalenza; K. lunghezza tubazioni; L. trasmittanza termica tubazioni; M. temperatura di mandata del fluido termovettore nelle tubazioni; N. temperatura di ritorno del fluido termovettore nelle tubazioni; O. posizione tubazione; P. ubicazione centrale termica. 127

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129 B. POTENZA AUSILIARI Viene richiesta la potenza delle pompe di circolazione, espressa in W. C. TIPO DI FUNZIONAMENTO DELLA POMPA Le pompe di circolazione del sistema di distribuzione possono funzionare: a velocità costante; a velocità variabile. Ad ogni tipologia di funzionamento è associato un fattore, FV, pari a 1 nel caso di pompe a velocità costante e 0,6 nel caso di pompe con velocità variabile. D. SISTEMA ASSERVITO AL GENERATORE Il funzionamento delle pompe di circolazione del sistema di distribuzione può essere dipendente o indipendente dal generatore di calore; nel primo caso si dice che il sistema è asservito al generatore, nel secondo non asservito. 129

130 E. TIPO DI DISTRIBUZIONE Il software permette di scegliere tra le seguenti opzioni: impianti autonomi; impianti centralizzati con distribuzione orizzontale; impianti centralizzati con montanti di distribuzione F. PERIODO DI COSTRUZIONE DELLE TUBAZIONI Per il periodo di costruzione del sistema di distribuzione sono proposti 3 intervalli: prima 1976; ; dopo Questo input viene richiesto solo quando il sistema di distribuzione è costituito da impianti centralizzati con montanti di distribuzione. 130

131 G. TIPO DI ISOLAMENTO DELLE TUBAZIONI. La scelta dell isolameno delle tubazioni varia in funzione dell anno di realizzazione. Le opzioni proposte sono: insufficiente: periodo di realizzazione antecedente al 1961; medio: periodo di realizzazione ; discreto: periodo di realizzazione ; legge 10/91: periodo di realizzazione dopo H. DENSITÀ FLUIDO TERMOVETTORE Si assume un valore pari a 1 kg/dm3 per l acqua. 131

132 I. PORTATA FLUIDO TERMOVETTORE Si inserisce il valore della portata delle tubazioni, espressa in l/h. J. PREVALENZA La prevalenza è il dislivello massimo di sollevamento che una pompa può complessivamente fare superare ad un fluido. K. LUNGHEZZA TUBAZIONI Negli edifici di nuova costruzione, è necessario inserire la lunghezza delle tubazioni del sistema di distribuzione; questo dato è ricavabile dai documenti di progetto dell impianto di riscaldamento. Nel caso di impianti autonomi si inserisce la lunghezza complessiva delle tubazioni. Nel caso di impianti centralizzati, la lunghezza delle tubazioni del singolo appartamento deve essere ponderato sull area complessiva dell edificio, in modo da assegnare ad ogni unità abitativa la quota percentuale di perdite del sottosistema. 132

133 L. TRASMITTANZA TERMICA TUBAZIONI Viene richiesta la trasmittanza lineica delle tubazioni, espressa in W/mK, variabile in funzione dell isolamento. Valori standard di trasmittanza lineica sono riportati nella norma UNI TS M. TEMPERATURA DI MANDATA DEL FLUIDO TERMOVETTORE NELLE TUBAZIONI Viene richiesta la temperatura di mandata di progetto. N. TEMPERATURA DI RITORNO DEL FLUIDO TERMOVETTORE NELLE TUBAZIONI Viene richiesta la temperatura di ritorno di progetto. O. POSIZIONE TUBAZIONE La posizione della tubazione consente di determinare la temperatura dell ambiente circostante le tubazioni stesse. Le opzioni proposte sono: tubazioni all interno; murature affacciate all interno; tubazioni affacciate all esterno; tubazioni affacciate su locali non riscaldati; tubazioni in centrale termica; tubazioni interrate. 133

134 P. UBICAZIONE CENTRALE TERMICA Nel caso nella selezione precedente si scelga centrale termica, si attiva questo nuovo input, in cui viene richiesta la posizione della centrale stessa: centrale termica sotto il piano campagna; centrale termica adiacente ad ambiente a temperatura controllata; centrale termica isolata o adiacente a locale non riscaldato. 134

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137 RENDIMENTO DI GENERAZIONE Il rendimento di generazione medio stagionale è dovuto al fatto che non tutta l energia fornita viene trasferita all acqua, a causa delle perdite. Il rendimento di generazione medio stagionale si può senz altro migliorare, riducendo appunto le perdite di calore. η gn 137

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139 Queste perdite sono presenti quando la caldaia è attiva (attraversata da acqua calda), indipendentemente dal fatto che il bruciatore sia acceso o spento. 139

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141 PERDITE DI COMBUSTIONE Le perdite di combustione sono presenti durante i periodi in cui il bruciatore è acceso e sono costituite dal calore sensibile contenuto nei prodotti della combustione, che vengono scaricati all esterno. 141

142 PERDITE AL CAMINO A BRUCIATORE SPENTO Le perdite al camino a bruciatore spento sono dovute al tiraggio del camino che, durante i periodi di inattività del bruciatore, aspira aria dall ambiente. Il flusso così aspirato, passando attraverso il generatore, asporta calore dalle sue strutture interne e lo convoglia al camino. 142

143 PERDITE DI PRELAVAGGIO Le perdite di prelavaggio sono dovute al flusso d aria generato dai bruciatori prima di ogni accensione, allo scopo di assicurare l assenza in camera di combustione di possibili miscele esplosive. La durata del prelavaggio è fissata dalla normativa in funzione della potenza termica bruciata e del tipo di combustibile. Le perdite di prelavaggio potrebbero risultare eccessive qualora, in relazione alle condizioni di progetto le accensioni dovessero risultare molto frequenti (per esempio in caso di bassa inerzia e di generatore sovradimensionato). 143

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149 Classificazione degli apparecchi a gas Gli apparecchi a gas sono suddivisi in tre categorie: A, B e C. tale suddivisione si basa sul metodo di prelievo dell'aria necessaria ad alimentare la combustione (aria comburente) e sul metodo di scarico dei prodotti di combustione. Tipo A Apparecchio non collegato a camino/canna fumaria o a dispositivo di scarico dei prodotti della combustione all'esterno del locale in cui l'apparecchio è installato. Il prelievo dell'aria comburente e lo scarico dei prodotti di combustione avvengono nel locale d'installazione. 149

150 Classificazione degli apparecchi a gas Tipo B Apparecchio collegato a camino/canna fumaria o a dispositivo di scarico dei prodotti della combustione all'esterno del locale in cui l'apparecchio è installato. Il prelievo dell'aria comburente avviene nel locale d'installazione e lo scarico dei prodotti di combustione all'esterno del locale stesso. Tipo C Apparecchio il cui circuito di combustione (prelievo aria comburente, camera di combustione, scambiatore di calore e scarico prodotti di combustione) è a tenuta rispetto al locale in cui l'apparecchio è installato. 150

151 Classe di efficienza energetica delle caldaie L efficienza di una caldaia è quantificata tramite il rendimento di combustione, ossia la percentuale dell energia che deriva dalla combustione trasferita all aria o all acqua che va nelle condutture: maggiore è il rendimento di combustione e maggiore è il risparmio. Le caldaie sono classificate secondo la loro efficienza energetica, e tale classificazione è definita nel D.P.R. 660/96. Il regolamento determina, in base alla potenza nominale, quattro classi di rendimento delle caldaie: a 1 stella a 2 stella a 3 stella a 4 stella Le caldaie a 4 stelle sono quelle che permettono un maggiore risparmio energetico e quindi economico, anche se prevedono un investimento iniziale più esoso. 151

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165 Condensazione e/o multistadio 165

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174 Esempio di calcolo del rendimento di generazione mensile con il metodo basato sulla Direttiva 92/42/CEE 174

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176 Normativa UNI EN Le analisi condotte partono dalla considerazione che, in osservanza della NORMA UNI EN Radiatori e convettori Metodi di prova e valutazione del 2002, ciascun radiatore viene commercializzato munito di certificazioni e di una curva di efficienza, detta equazione caratteristica, in grado di predire il funzionamento del radiatore in funzione della differenza di temperatura tra la temperatura media dell acqua all interno dell elemento e la temperatura dell aria ambiente che, in condizioni di prova, viene mantenuta a 20 C. L'equazione caratteristica è una funzione esponenziale, dipendente da un esponente caratteristico specifico del modello di radiatore selezionato, e reperibile nella scheda tecnica allegata al prodotto. Tramite l equazione suddetta si risale alla potenza termica nominale di un corpo scaldante definita alla temperatura nominale dell'aria di 20 C, alla pressione atmosferica nominale, alla temperatura di ingresso dell acqua di 75 C ed alla temperatura di uscita dell acqua di 65 C, Φ = KM *Δ T n 176

177 KM è la costante tipica di ogni modello n risulta pari a 1,

178 50 C 0,433 1,3 = 46,26 C 20 C 2) regolazione con valvole termostatiche (funzionamento a temperatura di mandata costante e portata variabile); 178

179 179

180 Calcolo della potenza media del mese KWh 24 X 30 = 720 h 31,2 180

181 Calcolo del fattore di carico del generatore Unico generatore di calore - solo carico termico per riscaldamento 31,2 70 0,

182 Calcolo del rendimento corretto a pieno carico 182

183 96 % 0, ,52 102,1 % 183

184 Calcolo delle perdite corrette a pieno 70 carico 102, W 184

185 Calcolo del rendimento corretto a carico intermedio 185

186 Calcolo del rendimento corretto a carico intermedio 106 % 0, ,52 104,1 % 186

187 Calcolo delle perdite corrette a carico intermedio 104,1 30% di 70 kw 828 W 187

188 Calcolo delle perdite a carico nullo Calcolate per default 188

189 Calcolo delle perdite a carico nullo Calcolate per default 4,8 70-0,35 0,76 189

190 Calcolo delle perdite corrette a carico nullo 190

191 Calcolo delle perdite corrette a carico nullo 15 46, W C 422,51 191

192 Calcolo delle perdite corrette al carico effettivo 31,

193 Calcolo delle perdite totali del generatore

194 Calcolo delle perdite totali di Generazione Unico generatore di calore. Le perdite sono pari al valore precedente. 194

195 Calcolo della potenza degli ausiliari al carico effettivo 0,446 0,30 1 Essendo FC u,px è compreso tra FC u,pint e FC u,pn W aux,px è dato da: 195

196 0,446 0, ,30 91,3 W Calcolo della potenza degli ausiliari al carico effettivo 196

197 Calcolo energia ausiliaria 91,3 Waux,px 65,7 KWh 197

198 Calcolo dell'energia termica recuperata dagli ausiliari del generatore nella rete di distribuzione Non si considera energia termica recuperata in quanto già considerata nei dati di prova. Infatti i valori di rendimento dichiarati in base alla Direttiva 92/42/CEE tengono già conto del recupero di energia elettrica ceduta al fluido termovettore. 198

199 Calcolo dell'energia degli ausiliari recuperabile in ambiente Ai fini del calcolo dell'energia termica recuperabile si considera la quota di energia termica trasmessa all'acqua dell'impianto pari a 0,75 del totale. La quota di energia termica ceduta in ambiente dagli ausiliari elettrici si assume quindi pari a 0,25 del totale. 199

200 Calcolo dell'energia degli ausiliari recuperabile in ambiente 11,5 Kwh 0,3 65,7 200

201 Calcolo delle perdite del generatore recuperabili 201

202 Calcolo delle perdite del generatore recuperabili 0,75 422,51 0,3 159,7 202

203 Calcolo delle perdite totali di generazione recuperabili 159,7 11,5 171,2 203

204 Calcolo del fabbisogno di energia per la combustione , ,8 KWh 204

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207 Fattore di carico utile 207

208 208

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213 213

214 214

215 Metodo di calcolo semplificato Il metodo prevede il calcolo del fabbisogno di energia primaria Q Ph su base stagionale per la climatizzazione invernale e del fabbisogno Q PW per l'acqua calda sanitaria su base annua. La somma dei due fabbisogni determina il fabbisogno annuo per riscaldamento e acqua calda sanitaria dell'edificio. 215

216 Per quanto attiene il calcolo delle perdite d'impianto, ai fini del calcolo del fabbisogno di energia primaria, il metodo è in accordo con quanto specificato nella presente specifica tecnica, ma con le seguenti precisazioni: 216

217 (1) come per il fabbisogno Q h anche per l'impianto il periodo di calcolo è la stagione legale di riscaldamento nella zona climatica considerata per quanto attiene la climatizzazione invernale e l'anno per quanto attiene la produzione di acqua calda sanitaria; 217

218 (2) si trascurano i recuperi Q W,lrh e si ha quindi dalla equazione del Fabbisogno ideale netto per riscaldamento vista in precedenza che di seguito si riporta Q h = Qh Qw,lrh [Wh] =0 Q h = Qh Trascurare i recuperi significa non considerare il contributo dell eventuale sistema di accumulo dell acqua calda sanitaria Vediamo in dettaglio quali possono essere le situazioni Ve218

219 219

220 220

221 221

222 (3) si determinano le perdite di emissione e di regolazione con i dati dei prospetti della presente specifica tecnica e il fabbisogno di energia in uscita dal sottosistema di distribuzione Q d,out = Q h + perdite di emissione + perdite di regolazione; 222

223 (4) si determinano le perdite di distribuzione con i valori del prospetto 21 in relazione alla tipologia della rete applicando i fattori di correzione per la temperatura media della rete del prospetto 22 e si trascurano i recuperi di energia termica dagli ausiliari elettrici della distribuzione (pompe di circolazione); 223

224 224

225 I valori dei prospetti si riferiscono a distribuzione con temperatura variabile, con temperature di mandata e ritorno di progetto di 80 C/60 C. Per temperature di progetto differenti si applicano i coefficienti di correzione dei rendimenti del prospetto seguente. 225

226 (5) si determina il fabbisogno in uscita dal generatore Q gn,out = Q d,out + perdite di distribuzione In assenza di accumulo si ha Q gn, out = Q d,in 226

227 (6) si calcola la potenza media stagionale Φ gn,avg come Φ gn,avg = Q gn,out / t gn assumendo t gn = 24 numero di giorni legali di riscaldamento 227

228 (7) si calcola la potenza nominale richiesta al generatore di calore in base al fabbisogno calcolato Φ gn = Φ gn, avg /FC clima dove FC clima è il fattore climatico di carico medio stagionale della località considerata definito come rapporto tra la differenza di temperatura media stagionale tra interno ed esterno e la differenza di temperatura tra interno ed esterno di progetto 228

229 (8) Si calcola il fattore di carico medio del generatore con l'equazione (B.2) appendice B della presente specifica tecnica FC gn,u = Φ gn,avg /Φ Pn dove Φ Pn è la potenza termica utile nominale del generatore installato 229

230 (9) si determina il fattore di dimensionamento del generatore F1 = Φ Pn /Φ gn (10) si determinano le perdite di generazione in base al prospetto 23, al fattore F1 e agli altri fattori relativi all'installazione del generatore 230

231 231

232 (11) si calcola il fabbisogno stagionale di energia del generatore di calore sommando a Q gn,out determinato in (5) le perdite di generazione determinate al (10) 232

233 (12) si calcola la potenza elettrica degli ausiliari del generatore di calore W gn,aux con l'equazione (B.18) della appendice B della presente specifica tecnica W gn,aux = G + H x ϕ n pn espressa in W assumendo i valori del prospetto B.4 233

234 234

235 Segue prospetto B.4 235

236 (13) la potenza elettrica di eventuale pompa primaria W gn,po,pr si assume pari a 100 W (prospetto B.18); 236

237 (14) si calcola la potenza complessiva degli ausiliari elettrici W aux,t = W gn,aux + W gn,po,pr (15) si calcola il fabbisogno di energia elettrica degli ausiliari con Q aux,t = FC u,gn W aux,t t gn (16) si determina il fabbisogno di energia primaria degli ausiliari con Q aux,p = f p,el Q aux,t 237

238 (17) si determina il fabbisogno globale annuo per riscaldamento sommando al fabbisogno calcolato al passo 10 il fabbisogno di energia primaria calcolato al passo 16. Esempio di calcolo con il metodo semplificato 238

239 Esempio di calcolo con il metodo semplificato del fabbisogno di energia primaria per riscaldamento (senza produzione di acqua calda sanitaria). 239

240 1980 a tre piani 240

241 Impianto centralizzato su parete interna Carico termico medio annuo 8 A distribuzione orizzontale su tre piani Climatica + ambiente con regolatore P banda proporzionale 1 C Generatore in acciaio con bruciatore a gas ad aria soffiata Monostadio classificato 2 stelle Temperatura media di caldaia maggiore di 65 C Termica utile a carico 100% φ PN

242 E Ore di funzionamento continuo 180 x 24 = Temperatura esterna di progetto 2 C Fabbisogno ideale dell edificio Q h pari a KWh calcolato secondo la Uni TS

243 243

244 GRADI GIORNO (GG) Con questa unità di misura si indica il fabbisogno termico di una determinata area geografica relativa alle vigenti normative sul riscaldamento/raffreddamento delle abitazioni. Il valore numerico rappresenta la somma, estesa a tutti i giorni di un periodo annuale convenzionale, delle sole differenze positive (o negative) giornaliere tra la temperatura convenzionale, fissata in Italia a 20 C, e la temperatura media esterna giornaliera. Un valore di Gradi Giorno basso indica un breve periodo di riscaldamento/raffreddamento e temperature medie giornaliere prossime alla temperatura fissata per l'ambiente. Al contrario, valori di Gradi Giorno elevati, indicano periodi di riscaldamento/raffreddamento prolungati e temperature medie giornaliere nettamente inferiori/superiori rispetto alla temperatura convenzionale di riferimento. 244

245 In funzione dei GG sono state definite le fasce climatiche del territorio italiano e i limiti massimi relativi al periodo annuale di esercizio dell'impianto termico ed alla durata giornaliera di attivazione: fascia A: < 600 GG; ore 6 giornaliere dal 1 dicembre al 15 marzo; 2 comuni; fascia B: tra 601 e 900 GG; ore 8 giornaliere dal 1 dicembre al 31 marzo; 157 comuni; fascia C: tra 901 e 1400 GG; ore 10 giornaliere dal 15 novembre al 31 marzo; 989 comuni; fascia D: tra 1401 e 2100 GG; ore 12 giornaliere dal 1 novembre al 15 aprile; 1611 comuni; fascia E: tra 2101 e 3000 GG; ore 14 giornaliere dal 15 ottobre al 15 aprile; 4271 comuni; fascia F: > 3000 GG; nessuna limitazione (tra le ore 5 e le ore 23 di ciascun giorno); 1071 comuni. 245

246 Fattore medio climatico si calcola: F clima = GG / [20 t prg ] x G a = 0,

247 247

248 248

249 Il carico termico medio annuo, espresso in W/m 3 è ottenuto dividendo il fabbisogno annuo di energia termica utile ( ) espresso in wh, calcolato secondo la Uni Ts , per il tempo convenzionale di esercizio (24 x 180 ) dei terminali di emissione, espresso in ore, e per il volume lordo riscaldato del locale o della zona espresso in metri cubi. Si ipotizza un valore compreso tra 4 e

250 Nel caso specifico le perdite di emissione si calcolano in base ai valori di rendimento del prospetto 17 con la formula (11) seguente: Q l,e = Q h X (1 η e ) / η e [ Wh] 250

251 251

252 E opportuno notare che il rendimento di regolazione viene indicato indifferentemente sia con il pedice c η c che con il pedice rg η rg 252

253 Nel caso specifico le perdite di regolazione si calcolano in base ai valori di rendimento del prospetto 20 con la formula (12) seguente: Q l,rg = (Q h + Q l, e ) x ( 1 η rg ) / η rg [Wh] 253

254 254

255 Nel caso specifico le perdite di distribuzione si calcolano in base ai valori di rendimento del prospetto 21 b con la formula (13) seguente: Q l,d = Q hr x (1-η d ) / η d [Wh] 255

256 256

257 Nel caso specifico le perdite di generazione si calcolano in base ai valori di rendimento e fattori di riduzione del prospetto 23 c con la formula (15) seguente: Q l,gn = (Q hr + Q l,d ) x ( 1 η gn ) / η gn [Wh] 257

258 (B 18) 258

259 259

260 (B 15) 260

261 261

262 formula (11) : Q l,e = Q h X (1 η e ) / η e [ KWh] Q l,e = X (1 0,95) / 0,95 = [ KWh] 262

263 = = = emissione = 0 263

264 Q e,in KWh IMPIANTI DI RISCALDAMENTO SOTTOSISTEMI EMISSIONE REGOLAZIONE DISTRIBUZIONE GENERAZIONE Q e, OUT = Q h KWh Q rg,out KWh 264

265 formula (12) : Q l,rg = (Q h + Q l, e ) x ( 1 η rg ) / η rg [Wh] Q l, rg = x (1 0,98) /0,98 = KWh = KWh 265

266 Q rg,in IMPIANTI DI RISCALDAMENTO SOTTOSISTEMI EMISSIONE REGOLAZIONE DISTRIBUZIONE GENERAZIONE Q rg,out Q d,out 266

267 distribuzione formula (13) : 267

268 Q l, d = X (1 0,969) / 0,969 = KWh = Q d,out Q d,in 268

269 IMPIANTI DI RISCALDAMENTO Q d,in SOTTOSISTEMI EMISSIONE REGOLAZIONE DISTRIBUZIONE GENERAZIONE Q d,out Q gn,out 269

270 Ore anno = 180 x 24 = 4320 = t gn Φ gn, avg = / 4320 = 67,3 KW Potenza media stagionale richiesta alla generazione in base al fabbisogno in ingresso alla distribuzione 270

271 Fattore medio climatico si calcola: F clima = GG / [20 t prg ] x G a = 0,

272 Φ gn = 67,3 / 0,55 = 122,4 KW Potenza termica nominale 272

273 122,4 Kw valore calcolato (potenza termica richiesta) 180 Kw dato della caldaia (potenza termica al focolare installata) 273

274 274

275 275

276 276

277

278 IMPIANTI DI RISCALDAMENTO SOTTOSISTEMI EMISSIONE REGOLAZIONE Q gn,out = Q d, IN DISTRIBUZIONE KWh Q gn, IN GENERAZIONE KWh Q gn, OUT 278

279 279

280 280

281 Tiene conto dell effettivo utilizzo rispetto alla potenza nominale del generatore 281

282 24 x 180 = ,3 / 180 = 0,374 Per passare da Watt a KW 282

283 Q P Fabbisogno di energia primaria in ingresso al generatore Potenza elettrica degli ausiliari 2,49 fattore di conversione da energia elettrica a energia primaria 283

284 11.15 Sto progettando una villetta unifamiliare con l impianto termico così costituito: una caldaia a condensazione, un bollitore elettrico per la produzione di ACS e un impianto solare fotovoltaico. Se l impianto fotovoltaico copre almeno il 50% di fabbisogno di energia primaria per la produzione di ACS posso considerare soddisfatto quanto disposto al punto 6.5 DGR VIII/8745? Sì, in quanto il punto 6.5 DGR VIII/8745 prevede l obbligo di progettare e realizzare l impianto di produzione dell energia termica in modo da coprire almeno il 50% di fabbisogno annuo di energia primaria richiesta per la produzione di ACS attraverso il contributo di impianti alimentati da fonti di energia rinnovabili. Si ricorda che, considerato che il contributo fornito dall impianto solare fotovoltaico è fornito in kwh en. elettrica e che la verifica della copertura del 50% di fabbisogno annuo è richiesta in energia primaria kwh en. primaria, è necessario applicare il fattore di conversione corrispondente al rendimento del sistema elettrico nazionale, pari a 0.41 kwh en. elettrica/ kwh en. primaria. 284

285 1 KWh energia primaria = 0,41 Kwh energia elettrica Quindi il fattore 2,49 indicato nel calcolo precedente è da rettificare 1/0,41 = 2,439 = 2,44 285

286 Esempio di calcolo con metodo semplificato per i sistemi di produzione acqua calda sanitaria Ai fini del calcolo del fabbisogno per produzione di acqua calda sanitaria si considera il seguente caso: produzione di acqua calda sanitaria con sistema dedicato (scaldaacqua autonomo o sistema centralizzato) In questo caso il calcolo si effettua per l'intero anno. 286

287 Valutazione dell intero edificio di 40 appartamenti con scaldaacqua autonomi a gas tipo C per appartamento installati all'interno. Superficie utile 80 mq Impianto ACS senza ricircolo Sistema realizzato dopo l entrata in vigore della 373/76 Dati di ingresso Fabbisogno giornaliero di acqua calda a 40 per ciascun appartamento Generatore a gas di tipo istantaneo per sola produzione di acqua calda sanitaria tipo C senza pilota 287

288 1,6 80 = 128 l Q h,w = , = 3,718 kwh/giorno 288

289 Q h,w = 40 3,718 = 148,72 kwh/giorno appartamenti Q h,w = ,72 = ,8 kwh/anno Fabbisogno di energia termica utile 289

290 η er,w = 0,95 η d,w = 1- f l,w,d f rh,w,d = 1-0,08 0,5 = 0,96 290

291 η gn,w = 0,80 generatore tipo C istantaneo senza pilota installato all'interno 291

292 Calcolo delle perdite di erogazione Q l,er = [(1 - η er )/η er ] Q h,w = 0, = kwh 292

293 Q er,in = = kwh Calcolo delle perdite di distribuzione Q l,d,w = [(1 - η d,w )/η d,w ] Q er,in = 0, = kwh 293

294

295 Q d,w,in = = Calcolo delle perdite di generazione Q l,gn,w = [(1 - η gn, W )/η gn,w ] Q d,w,in = 0, = kwh Q gn,w,in = =

296 Nel caso di produzione con sistema combinato (generatore autonomo combinato o sistema centralizzato combinato) si considera l'anno diviso in due periodi: - periodo di attivazione del riscaldamento; - periodo di non attivazione del riscaldamento 296

297 Nei periodi di attivazione del riscaldamento, il fabbisogno per acqua calda sanitaria si somma a quello del riscaldamento per lo stesso periodo e si prosegue il calcolo secondo lo schema per solo riscaldamento, mentre nel periodo di non attivazione del riscaldamento si effettua il calcolo per la sola produzione di acqua calda. 297

298 Grazie per l attenzione 298