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1 Gradi giorno di riscaldamento L impianto di riscaldamento di un edificio è chiamato a compensare con l energia termica da esso prodotta le dispersioni di calore che si presentano per mantenere l'edificio in condizioni tali da poter consentire lo svolgimento delle normali attività umane. Queste dispersioni appartengono a due grandi categorie: le dispersioni termiche attraverso le superfici opache e trasparenti che costituiscono l involucro edilizio; esse sono legate all esistenza di una differenza di temperatura fra l'esterno e l'ambiente interno; l immissione di aria fredda esterna per infiltrazioni o ventilazione dei locali; anche questo termine è proporzionale alla differenza di temperatura interna-esterna. Contribuiscono in parte ad alleviare il compito dell impianto gli apporti gratuiti di calore interni (luci, persone, apparecchiature elettriche e di combustione) ed esterni (radiazione solare). Di questi termini in genere si tiene conto attraverso una riduzione forfetaria del termine che rappresenta le dispersioni per trasmissione e ventilazione, adottando una temperatura di riferimento più bassa di quella di set-point. I termini principali che definiscono il bilancio termico dell edificio dipendono dunque dalla differenza di temperatura. Quando si passa dalle potenze al fabbisogno stagionale di energia termica per riscaldamento si ottiene la seguente relazione: dove: E t è il fabbisogno annuo di energia termica; C g è il coefficiente volumico globale di dispersione termica [W/m 3 C] ; V è il volume riscaldato lordo dell edificio [m 3 ] ; a è un fattore di conversione dimensionale dipendente dalle unità di misura dell energia. Vale.24 se E t è espresso in kwh, vale,864 se E t è espresso in MJ; GG è il numero di gradi-giorno per il territorio comunale in esame. I gradi giorno sono la sommatoria estesa a tutto il periodo di riscaldamento della differenza tra la temperatura di riferimento interna 1 e la temperatura media giornaliera esterna: in cui t è il periodo in cui è in funzione il riscaldamento, determinato sulla base della fascia climatica del comune di appartenenza (la sommatoria prevede solo i contributi positivi), che dipende a sua volta dai gradi-giorno calcolati con T rif = 2 C. I gradi-giorno rivestono dunque la doppia veste di indicatore climatico, e di termine di proporzionalità fra i consumi e la caratteristica di dispersione dell edificio (CgV). Il riferimento normativo è il DPR 412/93 che prevede l individuazione di sei fasce climatiche: Fascia A gradi giorno da a 6 Fascia B gradi giorno da 6 a 9 Fascia C gradi giorno da 9 a 14 Fascia D gradi giorno da 14 a 21 Fascia E gradi giorno da 21 a 3 Fascia F gradi giorno superiori a 3 1) Come detto sopra, la temperatura di riferimento è in genere più bassa di quella che si vuole ottenere negli ambienti riscaldati (tipicamente 2-22 C). La riduzione è tanto maggiore quanto maggiore è il grado di isolamento dell edificio e l entità degli apporti solari e interni. In Italia il valore adottato è 2 C 34 4 rapporto sull energia

2 Per la Provincia di Torino la totalità dei Comuni ricade nelle fasce E ed F, oscillando fra un minimo di 2478 gradi per la località S. Mauro ed un massimo di 5165 gradi per la località Sestriere. Per i comuni in fascia E il periodo convenzionale di riscaldamento va dal 15 Ottobre al 15 Aprile (183 giorni), mentre per i comuni in fascia F non esiste alcun limite. Per questi ultimi il calcolo è stato esteso a tutti i mesi dell anno. Per questo motivo vi sono cospicue differenze fra i risultati ottenuti e quelli riportati nel DPR 412/93. I valori dei gradi-giorno invernali misurati nell anno 23 sono riportati in Tabella 2.8 per alcuni comuni della Provincia di Torino, mentre la distribuzione dei gradi giorno per tutti i comuni della Provincia di Torino, riferita al capoluogo comunale, è descritta dalla cartina di Figura 2.9. Tabella Gradi giorno invernali nel 23, per alcuni comuni della Provincia di Torino COMUNE ALA DI STURA ANDRATE ANGROGNA AVIGLIANA BALME BARDONECCHIA BOBBIO PELLICE BORGOFRANCO D'IVREA BORGONE DI SUSA BROSSO CALUSO CANDIA CANAVESE CARMAGNOLA CASELLE TORINESE CASTAGNETO PO CERESOLE REALE CESANA TORINESE CHIOMONTE CLAVIERE COAZZE COLLERETTO CASTELNUOVO CONDOVE CUMIANA CUORGNE' FENESTRELLE FRONT GIAGLIONE GROSCAVALLO LANZO TORINESE LEMIE LOCANA LUSERNA SAN GIOVANNI MARENTINO MASSELLO GG COMUNE MEUGLIANO MONASTERO DI LANZO MONCALIERI OULX PARELLA PERRERO PINEROLO PINO TORINESE PIVERONE POIRINO PRAGELATO PRALI PRALORMO RONCO CANAVESE SALBERTRAND SANTENA SAUZE DI CESANA SAUZE D'OULX SESTRIERE Fraiteve SESTRIERE Principi di Piemonte SPARONE SUSA TORINO Buon Pastore TRANA TRAVERSELLA USSEAUX VALPRATO SOANA VARISELLA VENARIA REALE VENAUS VEROLENGO VIALFRE' VIU' GG rapporto sull energia 35

3 Figura Distribuzione dei gradi giorni nella Provincia di Torino 36 4 rapporto sull energia

4 Proposta di gradi giorno di condizionamento In modo analogo a quanto fatto per il periodo di riscaldamento si può cercare una relazione fra il fabbisogno di energia per condizionamento e un parametro climatico opportunamente determinato. Una corretta valutazione del fabbisogno di energia per la climatizzazione estiva deve tener conto dei seguenti termini: apporti o dispersioni di calore legate alla temperatura; apporti per irraggiamento solare, dovuti sia alla radiazione solare assorbita dalle pareti opache che quella trasmessa all interno dalle pareti vetrate; apporti o dispersioni per ventilazione, che in questo caso devono tener conto anche dell umidità dell aria; apporti per carichi endogeni, dovuti al calore generato da persone e apparecchiature all interno dell edificio. Occorre fare alcuni commenti e precisazioni. 1. Nel periodo estivo le condizioni interne di set-point sono: temperatura a 26 C e umidità relativa del 5%. 2. Il termine per apporti endogeni, essendo indipendente dalle condizioni climatiche esterne, verrà trascurato. 3. Dei termini in precedenza citati il più complesso da trattare è quello dell irraggiamento. La radiazione incidente scalda le pareti, che cedono in un secondo tempo l energia ricevuta all ambiente: si ha dunque una prima fase di accumulo ed una fase successiva di graduale cessione di calore agli ambienti. Di tutto questo complesso fenomeno si è tenuto conto attraverso il concetto di area solare equivalente, definita come la superficie orizzontale perfettamente trasparente e non ombreggiata attraverso la quale penetra la stessa quantità di energia solare che penetra effettivamente attraverso l involucro trasparente e opaco dell edificio. Per poter descrivere questa serie di fenomeni seguendo una linea simile a quella del periodo invernale, si è utilizzato ancora il concetto di gradi-giorno, definiti come rapporto fra il «carico termico sensibile e latente» da rimuovere nell arco della stagione estiva e la caratteristica di dispersione dell edificio. Tale valore è stato calcolato a partire dai valori medi giornalieri di temperatura, grado igrometrico e irraggiamento solare, ed è stato poi cumulato considerando anche in questo caso solo i contributi positivi, cioè quelli in cui la differenza di temperatura equivalente nel periodo giugno-settembre risulta essere maggiore di zero Risultati, composizione e dinamica dei gradi giorno estivi Il calcolo dei gradi-giorno estivi è stato svolto soltanto per nove stazioni meteorologiche, in cui erano disponibili i dati di temperatura, irraggiamento solare e umidità dell aria: Avigliana; Candia; Carmagnola; Pino Torinese; Cumiana; Cuorgné; Susa; Torino; Verolengo. Il calcolo è stato esteso al periodo giugno-settembre, ma nei diversi anni analizzati il contributo dei vari mesi è molto diverso. Ad esempio, nel 1992 gli unici mesi che danno contributi positivi estivi sono luglio e agosto, come si può vedere dal successivo grafico di Figura 2.1. Nel 1995, invece, anche il mese di giugno ha dato qualche contributo, soprattutto a Carmagnola e Torino, anche se l unico mese che incide in modo apprezzabile è luglio (Figura 2.11). Nel 1997, anno meno caldo dei precedenti, sono presenti contributi di tutti e quattro i mesi (Figura 2.12). Infine, davvero anomalo il 23 (Figura 2.13), con valori elevatissimi dei gradi-giorno e contributi dei mesi di giugno, luglio e agosto. La località più sfavorita è stata la città di Torino. 4 rapporto sull energia 37

5 Figura Distribuzione tra i mesi dei GGE nel 1992 Figura Distribuzione tra i mesi dei GGE nel 1995 Figura Distribuzione tra i mesi dei GGE nel 1997 Figura Distribuzione tra i mesi dei GGE nel 23 Un altro aspetto interessante è il contributo dei vari fattori meteorologici ai gradi-giorno. Infatti, a differenza del periodo invernale in cui il fabbisogno energetico è legato solo alle differenza di temperatura interno-esterno, nel periodo estivo il carico termico è legato, oltre che alle differenze di temperatura, all irraggiamento solare e all umidità. Questi tre contributi sono stati calcolati separatamente ed hanno prodotto nel 23 per la città di Torino i risultati riportati in Figura rapporto sull energia

6 Figura Torino 23: distribuzione fra le componenti dei GGE Come evidenzia la Figura 2.14, il contributo più significativo non è la temperatura bensì l irraggiamento, mentre l umidità risulta in questo caso l elemento meno significativo. In molti altri casi, il contributo della temperatura è risultato addirittura negativo in quanto la temperatura media giornaliera raramente risulta essere superiore a 26 C. Si veda ad esempio il caso di Cumiana riportato in Figura 2.15 o il caso di Pino Torinese riportato in Figura Figura Cumiana 23: distribuzione fra le componenti dei GGE Figura Pino Torinese 23: distribuzione fra le componenti dei GGE Si riportano in Tabella 2.9 e Figura 2.17 in valori dei gradi-giorno estivi dell anno 23, posti a confronto, a titolo di esempio, con quelli rilevati con la stessa metodologia negli anni 1992, 1995 e rapporto sull energia 39

7 Tabella Valori dei gradi-giorno estivi in alcune località della Provincia di Torino COMUNE AVIGLIANA CANDIA C.SE CARMAGNOLA CUMIANA CUORGNE' PINO T.SE SUSA TORINO VEROLENGO Figura Gradi-giorno estivi negli anni 1992,1995, 1997 e rapporto sull energia