Prestazioni energetiche degli edifici : le UNI/TS (e le energie rinnovabili)

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1 Comitato Termotecnico Italiano Prestazioni energetiche degli edifici : le UNI/TS (e le energie rinnovabili) prof. ing. Paolo Baggio - Univ. Trento

2 Comitato Termotecnico Italiano DI NORMAZIONE ALL UNI ENTE Partecipazione all attività FEDERATO normativa europea Elaborazione di allegati o documenti di supporto alla normativa europea Progetti di norme tecniche nazionali Attività pre-normativa Partecipazione nei gruppi di studio riguardanti provvedimenti legislativi nazionali P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

3 Struttura del CTI SC 1 - Trasmissione del calore e fluidodinamica SC 2 - Fonti convenzionali di energia e processi di conversione SC 3 - Generatori di calore e impianti in pressione SC 4 - Turbomacchine e macchine volumetriche SC 5 - Condizionamento dell'aria e refrigerazione SC 6 - Riscaldamento e ventilazione SC 7 - Impianti termoelettrici, nucleari e tecnologie di sicurezza SC 8 - Misure e strumentazione SC 9 - Fonti rinnovabili di energia P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

4 Mondo Enti di normazione Mondo Norme mondiali Europa Europa Norme europee Itali a Norme nazionali Itali a ALTRI SETTORIP. Baggio P. Baggio - Dicembre Dicembre 2012SETTORE ELETTRICO

5 Relazione tra legislazione e normativa tecnica P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

6 Mandato M343 TC 89 Prestazioni termiche degli edifici e dei componenti edilizi TC 156 Impianti di ventilazione e di condizionamento negli edifici TC 169 Luce ed illuminazione TC 228 Impianti di riscaldamento negli edifici TC 247 Regolazioni per le installazioni meccaniche negli edifici P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

7 Direttiva 2002/91/CE Legge 373/76 avi t a mr o N aci nc et Legge 10/91 DM enoi zal si gel el anoi zan enoi zal si gel aepor u e Relazione tra legislazione e normativa tecnica Recepimento norme UNI UNI UNI UNI 7357 UNI UNI UNI UNI UNI UNI UNI UNI UNI P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012 D. Lgs. 192/2005 Aggiornato dal D. Lgs. 311/2006 Rinvio alle norme tecniche (non univoco) Allegato M, D. Lgs. 115/2008

8 Metodologia di calcolo della prestazione energetica (da UNI EN 15615:2008) P. Baggio - Dicembre

9 Calcolo dell'energia richiesta Schema generale (da UNI EN 15615) P. Baggio - Dicembre

10 Metodologia di calcolo dell'energia consumata norme di riferimento (1/2) D) Ventilazione EN 15241, energia necessaria per fornire ed estrarre l'aria, sulla base dei ventilatori e dei sistemi di regolazione installati, includendo l'energia per l'umidificazione se applicabile. E) Illuminazione EN 15193, energia consumata per illuminazione sulla base della potenza installata e l'utilizzo annuale secondo il tipo di edificio, l'occupazione ed i sistemi di controllo. F) Sistemi integrati di regolazione e building automation EN 15232, prende in considerazione le ulteriori ottimizzazioni dei consumi energetici ottenibili con applicazioni integrate interdisciplinari dei sistemi di regolazione per riscaldamento, ventilazione raffrescamento acqua calda sanitaria e illuminazione. P. Baggio - Dicembre

11 Metodologia di calcolo dell'energia consumata norme di riferimento (1/2) A) Riscaldamento EN , EN , EN , e parte della EN (a seconda del tipo di impianto), incluse perdite e regolazione, e EN per pannelli radianti. L'input per il calcolo risulta dalla EN ISO (utilizzando metodi semplificati o simulazione dinamica ). B) Raffrescamento EN 15243, incluse perdite e regolazione, ed energia per deumidificazione se applicabile. L'input per il calcolo risulta dalla EN ISO (utilizzando metodi semplificati o simulazione dinamica ). C) Acqua calda sanitaria EN , che include sia le indicazioni sul fabbisogno di acqua calda sanitaria per le differenti tipologie di edificio che il calcolo dell'energia necessaria per la preparazione. P. Baggio - Dicembre

12 Uno strumento nazionale di calcolo Norme tecniche europee a supporto della Direttiva 2002/91 CE Raccomandazione CTI NORMA UNI TS 03/3 Novembre 2003 Allegati nazionali Prestazioni energetiche degli edifici Metodi di calcolo alle norme EN Norme nazionali UNI di supporto P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

13 UNI/TS perché TS? La Specifica Tecnica (TS) definisce le modalità per l applicazione nazionale delle norme (UNI) EN (ISO) per il calcolo dei fabbisogni di energia (incluso il riscaldamento e il raffrescamento) degli edifici. La specifica tecnica è rivolta a tutte le possibili applicazioni previste dalle (UNI) EN (ISO) : calcolo di progetto (design rating), valutazione energetica di edifici attraverso il calcolo in condizioni standard (asset rating) o in particolari condizioni climatiche e d esercizio (tailored rating). P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

14 Perché UNI/TS 11300? Il documento è coerente con le norme elaborate dal CEN nell'ambito del mandato M/343 a supporto della Direttiva Europea 2002/91/CE sulle prestazioni energetiche degli edifici. La presente specifica tecnica ha lo scopo di favorire univocità di valori e di metodi per consentire la riproducibilità e confrontabilità dei risultati ed ottemperare alle condizioni richieste da documenti a supporto di disposizioni nazionali. P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

15 Perché UNI/TS 11300? In definitiva le UNI/TS costituiscono le istruzioni per l applicazione a livello nazionale della direttiva 2002/91/CE e della norme europee (UNI EN ISO 13790:2008 e collegate) che da essa discende. Hanno una funzione simile a quella svolta in passato dalla UNI che forniva le istruzioni per l applicazione della UNI alle verifiche richieste dalla legge. P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

16 UNI/TS La determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici richiede metodi di calcolo per: 1) 2) 3) 4) 5) 6) il fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento ambiente; il fabbisogno di energia per acqua calda sanitaria; il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di climatizzazione invernale; il rendimento e il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria; il risparmio di energia primaria ottenibile utilizzando energie rinnovabili ed altri metodi di generazione per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria; il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di climatizzazione estiva. P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

17 UNI/TS 11300: tipo di valutazione P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

18 UNI/TS UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria P. Baggio - Dicembre 2012 P. Baggio - Dicembre 2012

19 UNI TS UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. Utilizzo di energie rinnovabili Solare termico Combustione di Biomasse Fotovoltaico Altri metodi generazione Pompe di calore Teleriscaldamento Cogenerazione

20 UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria Forniscono le indicazioni per l'applicazione delle famiglia di norme UNI EN Parte 4-x-x: Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell impianto per i sistemi diversi dal tradizionale generatore di calore alimentato a gas o a gasolio

21 UNI/TS collegamenti con UNI EN UNI EN Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell impianto Parte 4-2: Sistemi di generazione per il riscaldamento degli ambienti, pompe di calore Parte 4-3: Sistemi di generazione del calore, sistemi solari termici Parte 4-4: Sistemi di generazione del calore, sistemi di cogenerazione negli edifici Parte 4-5: Sistemi di generazione per il riscaldamento degli ambienti, prestazione e qualità delle reti di riscaldamento urbane e dei sistemi per ampie volumetrie Parte 4-6: Sistemi di generazione del calore, sistemi fotovoltaici Parte 4-7: Sistemi di generazione per il riscaldamento degli ambienti, sistemi di combustione a biomassa

22 UNI TS Principi Generali Confini dell'edificio UNI TS

23 UNI TS Principi Generali Parametri di valutazione delle prestazioni energetiche dell edificio La presente specifica tecnica prevede la valutazione di: - fabbisogno di energia primaria; - contributo in energia primaria di ciascun vettore energetico; - produzione di CO2 globale; - produzione di CO2 di ciascun vettore energetico.

24 UNI TS Principi Generali Schema Esemplificativo

25 UNI TS Principi Generali Sequenza di impiego dei generatori (priorità) (in assenza di altre indicazioni di progetto)

26 UNI TS Cose NON dette Quello che la norma non dice: - fattori di conversione in energia primaria (fp) di energia elettrica, solare, biomasse, energia a bassa entalpia usata da pompe di calore, proveniente da teleriscaldamento. - va fatto riferimento alla legislazione vigente (D.P.R. 59/09)

27 Fattori di conversione Primary energy factors and CO2 production coefficients

28 UNI TS Cose NON dette Provincia Aut. di Trento Giunta Provinciale Delibera n 1539 del 20/7/2012

29 UNI TS Cose NON dette Quello che la norma non dice: - come valutare il contributo dell'energia elettrica di origine fotovoltaica? - come va valutata l'energia elettrica e termica esportata? - come va valutata la quota di energia rinnovabile?

30 UNI TS SOLARE TERMICO Bilancio Energetico sottosistema solare termico:

31 UNI/TS SOLARE TERMICO La norma UNI-EN prevede 2 metodi di calcolo: - metodo A: metodo semplificato per sottosistemi prefabbricati con superficie < 6 m2 - metodo B: negli altri casi (in particolare per i sistemi realizzati assemblando componenti separati) La norma UNI/TS riporta il metodo B con gli aggiornamenti necessari per allinearlo alla normativa nazionale

32 UNI/TS SOLARE TERMICO Il metodo B - si tratta, di fatto, del metodo carta F sviluppato da A. Duffie e W. A. Beckman a partire dal calcolo degli scambiatori di calore e che tiene conto dell'effetto degli accumuli. L' energia mensile ottenuta Qsol,out,mese è X = Rapporto tra perdite ed energia utile prodotta Y = Rapporto tra irradiazione solare ed energia utile prodotta

33 UNI/TS SOLARE PV Solare Fotovoltaico Il calcolo dell'energia solare prodotta mensilmente da un impianto fotovoltaico viene ottenuto a partire dall'irradiazione solare mensile incidente sul pannello e dai dati relativi alle caratteristiche del pannello

34 UNI/TS BIOMASSE Combustione di biomasse Sono previsti due metodi di calcolo: - metodo basato su rendimenti pre-calcolati e coefficienti correttivi da usare per gli impianti più semplici (impianti a biomassa solida a caricamento manuale). - metodi di calcolo indicati nell'appendice B della norma UNI/TS

35 UNI/TS BIOMASSE Rendimenti Precalcolati

36 UNI/TS BIOMASSE Altrimenti metodi previsti nell'appendice B

37 UNI/TS POMPE DI CALORE Pompe di calore Vengono considerate pompe di calore a compressione di vapore azionate da motore elettrico e a pompe di calore ad assorbimento utilizzanti come fonti di energia l aria, il terreno o le acque, sia di falda sia superficiali, e impiegate quali generatori termici per i servizi di riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria tramite fluidi termovettore aria e acqua.

38 UNI/TS POMPE DI CALORE Fonti di energia

39 UNI/TS POMPE DI CALORE Metodologia di calcolo COP e GUE Il parametro più importante di una pompa di calore è il COP (Coefficient Of Performance): COP = Pot. termica ottenuta / Pot. elettrica assorb. Per le pompe di calore ad assorbimento a fuoco diretto si usa il GUE (Gas Utilization Efficiency): GUE = Pot. termica ottenuta / Pot. termica assorb.

40 UNI/TS POMPE DI CALORE Prestazioni a pieno carico dichiarate

41 UNI/TS POMPE DI CALORE Prestazioni in condizioni diverse da quelle dichiarate Va innanzitutto determinato il rendimento di 2 Principio ηii: ηii = COPeff / COPmax COPeff = COP nelle condizioni dichiarate COPmax = (θc + 273,15)/(θc θf) valore max teorico

42 UNI/TS POMPE DI CALORE Prestazioni in condizioni diverse da quelle dichiarate I valori del COP o del GUE per temperature intermedie si calcolano: - all'interno del campo di dati fornito dal fabbricante: interpolazione lineare del rendimento di secondo principio in funzione della temperatura ; - al di fuori del campo di dati fornito dal fabbricante (con scostamento massimo di 5 K): rendimento di secondo principio costante e pari al caso più vicino fornito dal fabbricante

43 UNI/TS POMPE DI CALORE Prestazioni a fattore di carico CR ridotto A fattore di carico macchina CR minore di 1 (carico applicato minore della potenza massima) si ha una variazione di COP (o GUE) ed è richiesto un fattore correttivo. Tale fattore correttivo può essere determinato: - in base a dati forniti dal fabbricante; - in base a modelli di calcolo quando tali dati non siano forniti; per pompe di calore a compressione ad azionamento elettrico si utilizza UNI EN 14825

44 UNI/TS POMPE DI CALORE Intervalli di calcolo

45 UNI/TS POMPE DI CALORE Intervalli di calcolo - Ciascun bin è definito da un intervallo di temperatura di ampiezza pari ad 1 K. - Per ogni bin si definisce il numero di ore con temperatura compresa nell intervallo di definizione del bin nel mese considerato. - Per esempio nel caso di sorgente fredda costituita da aria esterna t3,2 = 5 h significa che nel mese di febbraio (mese 2), la temperatura dell aria esterna è compresa per 5 h fra 2,5 e 3,5 C. - I bin mensili per aria esterna si determinano secondo l appendice G.

46 UNI/TS POMPE DI CALORE Scopo del calcolo (SCOP) Il fine del calcolo è la determinazione del coefficiente di prestazione medio stagionale SCOP secondo UNI EN inclusi i consumi dovuti a sbrinamento, riscaldatori elettrici supplementari e tutti i consumi (elettrici e non) dovuti agli ausiliari, sia durante il funzionamento (on) che durante gli intervalli di stand by

47 UNI/TS TELERISCALDAMENTO Teleriscaldamento - Sono esclusi i sistemi di riscaldamento di quartiere costituiti da centrale termica destinata a servire più edifici che sono trattati nella UNI/TS Nel caso in cui l energia termica utile sia fornita da un soggetto distinto dalla proprietà degli immobili serviti, è compito di tale soggetto fornire il fattore di conversione in energia primaria.

48 UNI/TS TELERISCALDAMENTO Teleriscaldamento

49 UNI/TS TELERISCALDAMENTO Teleriscaldamento metodo di calcolo - Il calcolo riguarda il tratto dal punto di consegna dell energia all ingresso della sotto stazione (punto d) al punto di uscita dell energia dalla sottostazione (punto e). - La procedura di calcolo dal punto di uscita dell energia della sottostazione (punto e) in avanti è quella descritta nella UNI/TS

50 UNI/TS COGENERAZIONE Vengono considerati impianti di potenza elettrica sino a 1000 kw alimentati con combustibili liquidi o gassosi fossili o con biogas e bioliquidi. La presente norma assume che: - le unità cogenerative siano connesse in parallelo alla rete elettrica pubblica; - la regolazione della sezione cogenerativa sia esclusivamente in funzione del fabbisogno di calore in ingresso al sottosistema di distribuzione (modalità termico segue); - tutta l energia termica prodotta in cogenerazione sia effettivamente utilizzata, ovvero non sia previsto l intervento di sistemi per la dissipazione del calore prodotto durante il normale esercizio dell impianto.

51 UNI/TS COGENERAZIONE Tipologia di motore primo: - motore a combustione interna (ciclo Otto e ciclo Diesel); - turbina a gas con recupero del calore dei gas di scarico; - altre tipologie (motori a combustione esterna con ciclo Stirling, celle a combustibile, ecc.); - sono esclusi gli impianti a ciclo Rankine a vapore o a fluido organico per la produzione di energia elettrica e recupero di calore.

52 UNI/TS COGENERAZIONE Scelta del metodo di calcolo La norma considera : - impianti in cui le unità della sezione cogenerativa sono dimensionate per funzionare a carico nominale per la maggior parte dell anno o della stagione se adibite a solo riscaldamento; - impianti in cui la potenza termica totale nominale erogata dalla sezione cogenerativa è sensibilmente maggiore del fabbisogno termico di base richiesto con continuità all ingresso del sistema di distribuzione. La sezione cogenerativa funziona quindi a carico variabile, modulando il fattore di carico della o delle unità di cui è composta e/o avviandole in sequenza secondo logiche di regolazione ad inseguimento termico.

53 UNI/TS COGENERAZIONE Per ciascuna delle suddette due modalità si fornisce uno specifico metodo di calcolo: - metodo del contributo frazionale per la prima modalità; - metodo del profilo di carico mensile per la seconda modalità.

54 UNI/TS COGENERAZIONE

55 UNI/TS RIFERIMENTI NORMATIVI 1/2 UNI Riscaldamento e raffrescamento degli edifici - Dati climatici UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione delfabbisogno di energia termica dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 2: Determinazione delfabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 3: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per laclimatizzazione estiva UNI/TR Energia solare - Calcolo degli apporti per applicazioni in edilizia - Parte 1: Valutazione dell energia raggiante ricevuta UNI EN Caldaie per riscaldamento - Caldaie per combustibili solidi, con alimentazione manuale e automatica, con una potenza termica nominale fino a 300 kw - Parte 5: Terminologia, requisiti, prove e marcatura

56 UNI/TS RIFERIMENTI NORMATIVI 2/2 UNI EN Apparecchi di climatizzazione e/o pompe di calore ad assorbimento e adsorbimento, funzionanti a gas, con portata termica nominale non maggiore di 70 kw - Utilizzazione razionale dell'energia UNI EN Caldaie domestiche indipendenti a combustibile solido Potenzatermica nominale non maggiore di 50 kw - Requisiti e metodi di prova UNI EN Termocucine a combustibile solido - Requisiti e metodi di prova UNI EN Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo di calcolo delcarico termico di progetto UNI EN Impianti solari termici e loro componenti - Collettori solari -Parte 2: Metodi di prova UNI EN Impianti solari termici e loro componenti - Impianti prefabbricati Parte 1: Requisiti generali UNI EN Impianti solari termici e loro componenti - Impianti prefabbricati Parte 2: Metodi di prova UNI EN Inserti e caminetti aperti alimentati a combustibile solido - Requisiti e metodi di prova

57 UNI/TS RIFERIMENTI NORMATIVI 2/2 UNI EN Stufe a combustibile solido - Requisiti e metodi di prova UNI EN Condizionatori, refrigeratori di liquido e pompe di calore con compressore elettrico per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti Parte 4: Requisiti UNI EN Apparecchi per il riscaldamento domestico alimentati con pellet di legno - Requisiti e metodi di prova UNI EN Condizionatori d'aria, refrigeratori di liquido e pompe di calore, con compressore elettrico, per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti - Metodi di prova e valutazione a carico parziale e calcolo del rendimento stagionale UNI EN Apparecchi a lento rilascio di calore alimentati a combustibili solidi - Requisiti e metodi di prova UNI EN Bruciatori a pellet per piccole caldaie da riscaldamento Definizioni, requisiti, metodi di prova, marcatura UNI EN Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell impianto - Parte 4-3: Sistemi di generazione del calore, sistemi solari termici

58 UNI/TS RIFERIMENTI NORMATIVI 2/2 UNI EN Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 4-6: Sistemi di generazione del calore, sistemi fotovoltaici UNI EN Prestazione energetica degli edifici - Consumo energetico globale e definizione dei metodi di valutazione energetica UNI CEN/TS Impianti solari termici e loro componenti - Impianti assemblati su specifica - Parte 1: Requisiti generali per collettori solari ad acqua e sistemi combinati UNI CEN/TS Impianti solari termici e loro componenti - Impianti assemblati su specifica - Parte 2: Metodi di prova per collettori solari ad acqua e sistemi combinati

59 CONCLUSIONI Le UNI TS costituiscono un riferimento nazionale per il calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici Le UNI TS hanno una validità di 3 anni La norma costituisce un metro di misura univoco per determinare e verificare le prestazioni degli edifici su tutto il territorio nazionale con: ripetibilità dei risultati di calcolo e di valutazione confrontabilità su basi omogenee delle prestazione degli edifici

60 Conclusioni Grazie a tutti per l attenzione!