EDIFICI A ENERGIA QUAZI ZERO VERSO IL 2020 Il roadshow per l efficienza energetica. Torino, 28 novembre

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1 IL CONCETTO DI NZEB: ASPETTI NORMATIVI E I LIMITI DI CONSUMO ENERGETICO IN AREA MEDITERRANEA Prof.Ing. Costanzo Di Perna Torino, 28 novembre

2 NZEB Edificio ad altissima prestazione energetica, calcolata conformemente alle disposizioni del presente decreto, che rispetta i requisiti definiti al decreto di cui all articolo 4, comma 1. Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo è coperto in misura significativa da energia da fonti rinnovabili, prodotta all interno del confine del sistema (in situ);

3 Quali servizi considerare nella prestazione energetica? RISCALDAMENTO ACQUA CALDA SANITARIA VENTILAZIONE RAFFRESCAMENTO ILLUMINAZIONE ASCENSORI E TRASPORTO PERSONE (L 90/13)

4 DEFINIZIONE l-novies) edificio di riferimento o target per un edificio sottoposto a verifica progettuale, diagnosi, o altra valutazione energetica : edificio identico in termini di geometria (sagoma, volumi, superficie calpestabile, superfici degli elementi costruttivi e dei componenti), orientamento, ubicazione territoriale, destinazione d uso e situazione al contorno, e avente caratteristiche termiche e parametri energetici predeterminati;

5 CLASSIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI PER LA CLASSIFICAZIONE SI UTILIZZA L ENERGIA PRIMARIA NON RINNOVABILE SI CALCOLA L ENERGIA PRIMARIA NON RINNOVABILE PER L EDIFICIO DI RIFERIMENTO CONSIDERANDO UN GENERATORE DI RIFERIMENTO (PROBABILE CALDAIA) SI CALCOLA IL RAPPORTO TRA L ENERGIA PRIMARIA NON RINNOVABILE DELL EDIFICIO E L ENERGIA PRIMARIA NON RINNOVABILE DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO

6 LIMITI DI LEGGE SI CALCOLA L ENERGIA TOTALE DELL EDIFICIO E SI VALUTA SE E MINORE DELL ENERGIA TOTALE DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO L IMPIANTO DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO PREVEDE IL GENERATORE COME QUELLO DELL EDIFICIO REALE MA CON RENDIMENTO DATO IN TABELLA SI VERIFICA ANCHE IL RENDIMENTO OTTENUTO COME PRODOTTO DEI RENDIMENTI DI REGOLAZIONE-EMISSIONE E DISTRIBUZIONE SI VERIFICA IL RENDIMENTO DI GENERAZIONE (PER ACS E RISCALDAMENTO) LIMITI PER LA VENTILAZIONE

7 Energia Primaria totale = Energia primaria non rinnovabile + Energia rinnovabile

8 NZEB? +

9 NZEB? GRADO DI ISOLAMENTO FONTI RINNOVABILI

10 QUADRO COMUNE GENERALE PER IL CALCOLO DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI E PER LA LORO CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA DESTINAZIONE D'USO La prestazione energetica degli edifici si opera la compensazione tra i fabbisogni energetici e l'energia da fonte rinnovabile prodotta e utilizzata all'interno del confine del sistema; nel calcolo del fabbisogno energetico annuale globale, l'energia elettrica prodotta da fonte rinnovabile, in eccedenza ed esportata in alcuni periodi, non può essere computata a copertura di fabbisogni nei periodi nei quali la produzione sia invece insufficiente

11 QUADRO COMUNE GENERALE PER IL CALCOLO DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI E PER LA LORO CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA DESTINAZIONE D'USO La prestazione energetica degli edifici

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28 QUALI IPOTESI PER I PARAMETRI DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO? TRASMITTANZA TERMICA STRUTTURE VERTICALI OPACHE - U (W/m2K) Zona climatica /2021 riduz % da 2010 a 2021 A % B % C % D % E % F %

29 QUALI IPOTESI PER I PARAMETRI DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO? TRASMITTANZA TERMICA STRUTTURE OPACHE DI COPERTURA - U (W/m2K) Zona climatica /2021 riduz % da 2010 a 2021 A % B % C % D % E % F %

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45 QUALI IPOTESI PER I PARAMETRI DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO? PONTI TERMICI S/V Coefficiente P t S/V > 0,7 1,25 0,4 S/V 0,7 1,30 S/V < 0,4 1,32 Tabella6-bis - Coefficienti di adeguamento del fabbisogno termico utile in presenza di ponti termici

46 QUALI IPOTESI PER I PARAMETRI DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO? g tot Zona climatica /2021 (1) Tutte le zone 0,35 0,35 0,35 Valore del fattore di trasmissione solare totale g tot per componenti finestrati con orientamento da Est a Ovest passando per Sud.

47 COEFFICIENTE DI DISPERSIONE TERMICA PER TRASMISSIONE UNI EN ISO H tr, adj H D H g H U H A Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO EDIFICI ADIACENTI Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO AMBIENTI NON RISCALDATI Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO IL TERRENO Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO L INVOLUCRO EDILIZIO H D H U H g

48 ALTRI PARAMETRI PER LE VERIFICHE DI LEGGE H T = H tr,adj / Σ k A k [W/m 2 K] Numero Riga RAPPORTO DI FORMA (S/V) (Tipologia Edilizia) S/V > 0,7 (Edifici uni-bifamiliari, ) 0,7 > S/V > 0,4 (Edifici a schiera, palazzine, ) 0,4 > S/V (Edifici a torre,.) Ampliamenti e ristrutturazioni importanti di secondo livello per tutte le tipologie edilizie Zona climatica A e B C D E F 0,58 0,55 0,53 0,50 0,48 0,63 0,60 0,58 0,55 0,53 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62

49 ALTRI PARAMETRI PER LE VERIFICHE DI LEGGE A sol,est = Σ k F sh,ob g gl+sh (1 F F ) A w,p F sol,est [m 2 ] # Categoria edificio Tutte le zone climatiche estive 1 2 Residenziale < 0,030 Non Residenziale < 0,040 Tabella 14 - Valore massimo ammissibile del rapporto tra area solare equivalente estiva dei componenti finestrati e l area della superficie utile A sol,est /A sup utile (-)

50 PROPOSTE TRASMITTANZA TERMICA PERIODICA - PARETI

51 PROPOSTE TRASMITTANZA TERMICA PERIODICA - COPERTURE

52 1. Title: The role of interior thermal mass in a small commercial building under moderate weather condition Applied Energy, P. Ma, L.-S. Wang, Effective heat capacity of interior planar thermal mass (iptm) subject to periodic heating and cooling, Energy and Buildings 47 (2012)

53 Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e dell Architettura* Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche** EFFETTI SUL CONFORT E SUI CONSUMI ENERGETICI DI PARETI A DIVERSA INERZIA TERMICA Parte 1: CALCOLO DELLA TEMPERATURA OPERANTE E ANALISI CON METODO SEMI-STAZIONARIO Prof. C. Di Perna** Prof. M. D Orazio* Ing. E. Di Giuseppe* Ing. L. Fantini**

54 T media EDIFICI A DIVERSA INERZIA TERMICA Confronto analisi della prestazione in regime dinamico 45,00 40,00 strutture ad elevata inerzia strutture a bassa inerzia 35,00 30,00 PESANTE - UNI ,00 LEGGERO - UNI PESANTE - REGIME DINAMICO LEGGERO - REGIME DINAMICO 20,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 ΔT

55 BEST CASE BEST CASE ANALISI UNIVPM Intervento: Nuova costruzione Destinazione d uso: Residenziale Zona climatica: E Tipologia: Piccolo condominio N

56 BEST CASE BEST CASE ANALISI UNIVPM Località: BOLOGNA Altitudine: 54 m s.l.m. Latitudine: Longitudine: Gradi giorno: 2259 Zona climatica: E Destinazione d uso: Residenziale Tipologia: Piccolo condominio Intervento: Nuova costruzione DATI GENERALI Volume lordo riscaldato 3962 Sup. esterna che delimita lo spazio riscaldato 4026 S/V 0,485 Sup. calpestabile 950 N. piani climatizzati 3 altezza interna netta 2,70m N. unità immobiliari 12 N

57 BEST CASE BEST CASE ANALISI UNIVPM

58 BEST CASE COME SIAMO ARRIVATI A DEFINIRE LA GEOMETRIA DELL EDIFICIO? EDIFICIO DI PARTENZA S/V = PROGETTO REALE

59 BEST CASE OTTIMIZZAZIONE S/V? EDIFICIO MODIFICATO S/V = EDIFICIO MODIFICATO S/V = ENTRAMBE LE TIPOLOGIE EDILIZIE RISULTANO INADEGUATE ALL UTILIZZO DELLA MURATURA PORTANTE

60 BEST CASE OTTIMIZZAZIONE S/V? EDIFICIO DI PARTENZA S/V = EDIFICIO MODIFICATO S/V = 0.485: S/V 0,6 [W/m 2 K] ottimizzazione

61 BEST CASE OTTIMIZZAZIONE DELL EDIFICIO 1. S/V = 0, Dimensioni delle finestre 3. trasmittanza degli infissi 4. Piano sottotetto 5. Isolamento verso il garage 6. Aggiunto piano

62 FINESTRE U w 1,4 [W/m 2 K], U g 1,1 [W/m 2 K], FATTORE SOLARE g 0,67

63 SOLAI U 0,62 [W/m 2 K] U 0,29 [W/m 2 K] U 0,57 [W/m 2 K] U 0,21 [W/m 2 K] U 0,29 [W/m 2 K]

64 BEST CASE CON TRASMITTANZE AL 2016 H T = 0,4 [W/m 2 K] Numero Riga RAPPORTO DI FORMA (S/V) (Tipologia Edilizia) S/V > 0,7 (Edifici uni-bifamiliari, ) 0,7 > S/V > 0,4 (Edifici a schiera, palazzine, ) 0,4 > S/V (Edifici a torre,.) Ampliamenti e ristrutturazioni importanti di secondo livello per tutte le tipologie edilizie BARI ZONA C Zona climatica A e B C D E F 0,58 0,55 0,53 0,50 0,48 0,63 0,60 0,58 0,55 0,53 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62

65 BEST CASE FATTORE SOLARE g gl,n = 0,67

66 BEST CASE FATTORE SOLARE g gl,n = 0,67 g tot = g gl,n 0,9 gl gl+sh /g gl Zona climatica /2021 (1) g tot Tutte le zone 0,35 0,35 0,35 A sol,est /A sup utile = 0.03

67 FONTI DI ENERGIA E VETTORI ENERGETICI SISTEMA DI EMISSIONE EDIFICIO SISTEMA DI REGOLAZIONE SISTEMA DI DISTRIBUZIONE Qk, i, gn, out, net, m Qk, d, in, i, m Qk, del, os, m

68 IMPIANTI

69 IMPIANTI GLI OBIETTIVI Ridurre i consumi Evitare gli sprechi Recuperare l energia Evitare il sovradimensionamento degli impianti LE SOLUZIONI Tipologia di impianti efficienti Fonti rinnovabili

70 IMPIANTI Massima efficienza, ma attenzione al comfort che è quello per cui l utente finale si lamenta se non c è Valutiamo sempre chi abita o abiterà la casa e l uso che farà dell impianto IERI Impianto tradizionale Componenti d installazione in unità singola: 1.Caldaia a gas (murale o a terra) 2.Radiatori 3.Termostato ambiente

71 IMPIANTI OGGI Impianto moderno Componenti d installazione in unità singola : 1.Caldaia a condensazione (murale o a terra) 2.Sistemi a bassa temperatura 3.Sistemi misti (alta/bassa temperatura) 4.Pompa di calore e accessori 5.Termoregolazione con controllo remoto 6.Collettori solari e accessori 7.Accessori per il condizionamento 8.Bollitore per l acqua calda sanitaria

72 IMPIANTI RISULTATI CALDAIA TRADIZIONALE P utile = 31 [kw] Rendimento di produzione 92 % Rendimento di regolazione 99 % Rendimento di distribuzione 99% Rendimento di emissione 95 % Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile Indice di prestazione energetica dell involucro edilizio per il raffrescamento 37 [kwh/m 2 anno] 33 [kwh/m 2 anno] 22 [kwh/m 2 anno]

73 IMPIANTI Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile 33 [kwh/m 2 anno] Rapporto Dispersioni/Fabbisogno utile 157% Rapporto Ventilazione/Dispersioni 30%

74 IMPIANTI RISULTATI CALDAIA A CONDENSAZIONE P utile = 31 [kw] Rendimento di produzione 106 % Rendimento di regolazione 99 % Rendimento di distribuzione 99% Rendimento di emissione 99 % Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile 31 [kwh/m 2 anno] 33 [kwh/m 2 anno] Indice di prestazione energetica dell involucro edilizio per il raffrescamento 22 [kwh/m 2 anno]

75 IMPIANTI RISULTATI CALDAIA A CONDENSAZIONE + VMC P utile = 31 [kw] Rendimento di produzione 106 % Rendimento di regolazione 99 % Rendimento di distribuzione 99% Rendimento di emissione 99 % Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile 22 [kwh/m 2 anno] 22 [kwh/m 2 anno] Indice di prestazione energetica dell involucro edilizio per il raffrescamento 25 [kwh/m 2 anno]

76 IMPIANTI Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile 22 [kwh/m 2 anno] Rapporto Dispersioni/Fabbisogno utile 179% Rapporto Ventilazione/Dispersioni 0,02% RISCALDAMENTO+ ACS RISCALDAMENTO

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