ACTIVE HOUSE: coniugare risparmio energetico e salute I parametri prescrittivi per valutare il risparmio energetico ed il comfort

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1 ACTIVE HOUSE: coniugare risparmio energetico e salute I parametri prescrittivi per valutare il risparmio energetico ed il comfort Prof. Ing. Costanzo Di Perna Università Politecnica delle Marche Ancona

2 Come valutiamo l isolamento l d La trasmittanza termica risulta così definita: trasmittanza termica 1 U= R T resistenza termica T i T 1 T 2 T e l 1 m 2 q = U A (T i -T e ) 1 K

3 Come valutiamo il comportamento estivo delle strutture opache TRASMITTANZA TERMICA PERIODICA

4 Q Come valutiamo i carichi interni { Φ } t + { ( b ) Φ } t = int k int,mn,k 1 l tr, l int,mn,u, l RESIDENZE VALUTAZIONE DI PROGETTO O STANDARD ALTRO Se A f 170 m² Φ int = A f A 2 f [ W ] Se A f > 170 m² Φint = 450W

5 Come calcoliamo ora i fabbisogni di energia RISCALDAMENTO (H=Heating) Q H, nd = QH, ht ηh, gn Q gn nd = fabbisogno Is = dispersione termica gn = apporti termici RAFFRESCAMENTO (C=Cooling) ht = scambio termico Q C, nd = Qgn ηc, Is QC, ht

6 Come valutiamo il comfort degli edifici che stiamo costruendo? Attualmente non ci sono parametri nella legislazione che si occupa della certificazione energetica Viene sempre sottolineato che la certificazione energetica è una indicazione di consumo per l utente l finale e non un modo di verificare la buona progettazione di un edificio

7 Ma è evidente che sempre di più i professionisti modificano l edificio l per migliorare i parametri prescrittivi della legislazione relativa alla certificazione energetica

8 conseguenza Si riduce prevalentemente la trasmittanza termica per ridurre il consumo invernale aumentando lo spessore dell isolante non considerando l inerzia l termica della struttura con possibili conseguenze negative per il comfort in fase estiva

9 Come poter informare l utente l finale relativamente al comfort? 1 Possibilità Allegare al progetto un calcolo dinamico dell edificio edificio Scartato costerebbe troppo 2 Possibilità Ricavare dagli attuali parametri considerazioni in merito al comfort Impossibile 3 Possibilità Inserire un ulteriore parametro che non gravi sul costo della certificazione energetica

10 Tale parametro deve: -Poter essere calcolato partendo dai dati di input dell attuale valutazione energetica -Dare indicazioni sulle condizioni interne dell edificio edificio in fase estiva -Essere collegato ad una normativa aggiornata ed esistente -Essere flessibile alle scelte effettuate dal professionista sull eventuale certificazione dell intero edificio o della singola unità immobiliare -Essere accettato dalla comunità scientifica nazionale

11 LE VARIABILI DELL EQUAZIONE EQUAZIONE DEL COMFORT M W R C Ck Ed Esw Eve Cve = 0 M ( 1 η ) attività T sk T op 0,155 I + cl 1 f h cl abbigliamento T op potenza per sudorazione ( T φ p ) 3 3, sk ( φ as ) M 0,101 1, p 0, 0014(34 T + a T a attività T r Ф Ф as h w a T sk T a 2 variabili legate al soggetto (attività ed abbigliamento) 4 variabili ambientali (temperatura, velocità ed umidità dell aria, temperatura media radiante) 2 variabili fisiologiche (temperatura della pelle, potenza termica dispersa per sudorazione)

12 INDICE GLOBALE: PMV L indice razionale PMV (Predicted Mean Vote) proposto da Fanger nel 1970, per la completezza delle variabili prese in considerazione è oggi il più usato e dal 1984 è stato introdotto nelle norme ISO L indice PMV consente di prevedere il voto medio espresso dagli occupanti un dato ambiente, supponendo di chiedere a ciascuno di formulare un giudizio sulla sensazione nei riguardi del microclima VOTO SENSAZIONE +3 molto caldo +2 caldo +1 leggermente caldo 0 neutro -1 leggermente freddo -2 freddo -3 molto freddo L indagine fu effettuata in camera climatica su circa 1300 individui, in eguali condizioni di attività e di abbigliamento

13 Tale parametro è la Temperatura operante interna definita come la media tra la temperatura dell aria interna e la temperatura media superficiale interna, calcolata in assenza di impianto, tenendo conto: dati climatici della località caratteristiche termofisiche e geometriche dei componenti dell involucro caratteristiche solari dei componenti dell involucro apporti interni presenza e tipologia di ventilazione. SAIE 2011 Bologna 5/

14 STRUMENTI DI ANALISI: SAIE 2011 Bologna 5/ SAIE 2011 Bologna 5/

15 STUDIO IN CORSO PRESSO L UNIVERSITÀ L POLITECNICA DELLE MARCHE Valutazione dell'impatto, ai fini del contenimento dei consumi energetici, dei limiti facenti parte delle proposte di modifica al quadro normativo vigente, sia per la fase invernale che estiva, per componenti edilizi a stratificazione variabile.. SAIE 2011 Bologna 5/ SAIE 2011 Bologna 5/

16 Università Politecnia delle Marche 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** SAIE 2011 Bologna 5/ SAIE 2011 Bologna 5/

17 CASI STUDIO: tipologia di edifici Gli edifici oggetto di studio sono stati scelti in modo da essere il più possibile indicativi del patrimonio edilizio italiano ed allo stesso tempo rappresentare diverse condizioni di S/V, così come da un analisi effettuata dal CRESME (Centro Ricerche Economiche Sociali di Mercato per l'edilizia e il Territorio) sui tipi edilizi maggiormente diffusi in Italia nelle nuove realizzazioni. SAIE 2011 Bologna 5/ SAIE 2011 Bologna 5/

18 CASI STUDIO: tipologia di edifici Di conseguenza, in questa prima fase della ricerca, si è deciso di concentrare l analisi su: Un edificio a torre (tipologia con più di 8 appartamenti) con S/V=0,39 ( S/V<0,4); Una villetta monofamiliare con S/V=0,89 (S/V>0,7); Una tipologia di condominio (tipologia da 3 ad 8 appartamenti) con S/V=0,61 (0,4<S/V<0,7). SAIE 2011 Bologna 5/

19 CASI STUDIO: parametri termofisici calcolati codice struttura denominazione struttura zona climatica Massa superficiale Trasmittanza stazionaria CE01 MONOSTRATO BLOCCO CAPPOTTO ESTERNO Ms [Kg/m²] U [W/m²K] B D E codice struttura CE01 denominazione struttura MONOSTRATO BLOCCO CAPPOTTO ESTERNO Trasmittanza termica periodica Ammettenza termica lato interno Capacità termica aerica lato interno Yie [W/m²K] Yii [W/m²K] k1 [kj/m²k]

20 CASI STUDIO: stratigrafie analizzate codice struttura denominazione struttura stratigrafia PM01 MONOSTRATO CON BLOCCHI TERMICI E INTONACO PM02 MONOSTRATO CON BLOCCHI A ISOLAMENTO DISTRIBUITO CI01 MONOSTRATO CON BLOCCHI E CAPPOTTO INTERNO CE01 MONOSTRATO BLOCCO CAPPOTTO ESTERNO

21 CASI STUDIO: stratigrafie analizzate codice struttura denominazione struttura stratigrafia CE02 MONOSTRATO BLOCCO CAPPOTTO ESTERNO PD01 A CASSETTA CON FORATI DA 8 E (FORI ORIZZONTALI) E ISOLANTE IN INTERCAPEDINE PD02 A CASSETTA CON BLOCCHI DA 8 E (FORI VERTICALI) E ISOLANTE IN INTERCAPEDINE PC01 COMPOSTA CON BLOCCHI DA (FORI VERTICALI), BLOCCHI ALLEGGERITI DA E ISOLANTE IN INTERCAPEDINE

22 CASI STUDIO: stratigrafie analizzate codice struttura denominazione struttura stratigrafia PC02 COMPOSTA CON BLOCCHI DA (FORI ORIZZONTALI), BLOCCHI ALLEGGERITI DA E ISOLANTE IN INTERCAPEDINE PC03 COMPOSTA CON BLOCCHI ALLEGGERITI DA ALL'INTERNO, BLOCCHI DA (FORI VERTICALI) ALL'ESTERNO E ISOLANTE IN INTERCAPEDINE PF01 FACCIA VISTA CON INTERCAPEDINE, ISOLANTE E BLOCCHI ALLEGGERITI DA ALL'INTERNO

23 CASI STUDIO: stratigrafie analizzate codice struttura denominazione struttura stratigrafia PL01 PARETE LEGGERA in LEGNO (CON ISOLANTE LANA DI ROCCIA) PL02 PARETE LEGGERA IN CARTONGESSO (CON ISOLANTE IN FIBRA DI POLIESTERE)

24 STRUMENTI DI ANALISI: 1. Software per il calcolo della Legge 10/91; 2. Metodo di calcolo della temperatura operante secondo quanto espresso nella UNI 10375; 3. Energy Plus per il calcolo del comportamento energetico degli edifici in regime dinamico. SAIE 2011 Bologna 5/ SAIE 2011 Bologna 5/

25 RISULTATI: 1.l utilizzo della Yie (trasmittanza termica periodica) per il contenimento dei consumi energetici non si rileva parametro sufficiente a descrivere la prestazione di strutture inerziali; 2.i metodi di calcolo basati sulle UNI TS, da soli non sono sufficienti a cogliere le differenze di comportamento tra soluzioni costruttive diverse sul piano inerziale e pertanto possono indurre i progettisti a scegliere componenti che rischiano di introdurre un forte peggioramento del comfort ambientale interno. SAIE 2011 Bologna 5/

26 Gli studi dimostrano inoltre, come, sempre in fase estiva, alcune tipologie costruttive diano luogo a forti oscillazioni della temperatura operante giornaliera (con inevitabili effetti sul comfort termico interno), pur se rispettose dei limiti imposti in termini di trasmittanza periodica. Tali oscillazioni sono facilmente rilevabili attraverso le metodiche di calcolo basate sulla norma UNI 10375:2011 e risultano coerenti con quanto rilevato attraverso strumenti di analisi termica complessi (dinamici). SAIE 2011 Bologna 5/ SAIE 2011 Bologna 5/

27 EDIFICI A DIVERSA INERZIA TERMICA Calcolo Temperatura Operante secondo UNI 10375

28 EDIFICI A DIVERSA INERZIA TERMICA Confronto analisi della prestazione in regime dinamico e secondo la UNI strutture ad elevata inerzia strutture a bassa inerzia

29 PROPOSTA OPERATIVA: calcolare la temperatura operante minima e massima (secondo la procedura espressa nella norma UNI 10375:2011) di ciascun ambiente o di ciascuna zona termica; calcolare le differenze tra le suddette temperature operanti (ΔT). Nel calcolo per stanze, definire una media pesata del ΔT sulle superfici utili dei vari locali; eseguire lo stesso procedimento appena descritto anche per l edificio di riferimento; SAIE 2011 Bologna 5/ SAIE 2011 Bologna 5/

30 PROPOSTA OPERATIVA: definire lo scostamento percentuale tra il caso di progetto e il caso di riferimento, secondo la relazione: 100* Δtop(edificio di progetto) - Δtop(edificio di riferimento) Δt (edificio di riferimento) op SAIE 2011 Bologna 5/ SAIE 2011 Bologna 5/

31 PROPOSTA OPERATIVA: verificare che lo scarto percentuale massimo sia contenuto all interno di valori limite da definire su una più ampia casistica di analisi, secondo lo schema presentato in Tabella. Dove per classi si intendono differenti livelli di comfort interno della zona termica. I valori limite potranno essere individuati sulla base di più estese valutazioni sul parco edilizio nazionale, in funzione della zona climatica. CLASSI SCOSTAMENTO PERCENTUALE MASSIMO 1 ΔT < A% 2 A% ΔT < B% 3 ΔT B% SAIE 2011 Bologna 5/

32 Grazie Per l attenzione l SAIE 2011 Bologna 5/ SAIE 2011 Bologna 5/