Gli aggiornamenti delle UNI TS 11300:2014 Aspetti generali ed esempi di calcolo

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1 Gli aggiornamenti delle UNI TS 11300:2014 Aspetti generali ed esempi di calcolo Elementi di novità delle UNI TS e 2 Confronto tra calcoli effettuati con la UNI TS :2014 e 2008 per mettere in risalto l'importanza degli aggiornamenti e le ricadute sui risultati del calcolo del fabbisogno di energia termica. Prof. Ing. Anna Magrini Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura Università di Pavia 1

2 Metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici Basi normative UNI/TS :2014 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale UNI/TS :2014 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale, per la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l'illuminazione in edifici non residenziali UNI/TS :2010 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 3: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva in revisione UNI/TS :2012 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria Conclusa revisione e inchiesta pubblica UNI al 14 settembre 2015 UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 5: Calcolo dell energia primaria e dalla quota di energia da fonti rinnovabili UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 6: Determinazione del fabbisogno di energia per ascensori e scale mobili Metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici Basi normative Nell'aggiornamento sono state, inoltre, eliminate le appendici della parte 1, riguardanti la determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti opachi in edifici esistenti e l abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti, sostituite dalla pubblicazione contestuale della UNI TR Abaco delle strutture murarie costituenti l involucro opaco degli edifici. Parametri termofisici. Focalizzando l'attenzione sulle prime due parti della specifica tecnica, le prime ad essere state aggiornate dopo la prima edizione, esse sono state utilizzate fin da subito per i calcoli relativi alla certificazione energetica. Può quindi essere interessante poter valutare se e quanto gli aggiornamenti abbiano influito sui risultati delle valutazioni ed in particolare sulla classe energetica finale dell'immobile. 2

3 Metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici Variazioni UNI TS Parte 1 Variazione del numero dei dati necessari per i calcoli Durata delle stagioni di riscaldamento e raffrescamento Casistica relativa ai calcoli degli scambi di energia termica per ventilazione e criteri di calcolo Modalità di calcolo delle irradiazioni per qualunque orientamento ed esposizione Calcolo del fabbisogno di energia termica latente (umidificazione e deumidificazione) Indicazioni sul calcolo del volume netto dell ambiente climatizzato Precisazioni sulla temperatura degli edifici confinanti climatizzati Calcolo dell ombreggiamento in presenza di più aggetti verticali Calcolo analitico dei ponti termici Calcolo del coefficiente di scambio termico per irraggiamento con la volta celeste Calcolo degli apporti solari sui componenti opachi e trasparenti Contributi per il calcolo del fabbisogno di energia termica per riscaldamento e raffrescamento Espressione di calcolo degli apporti interni Metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici Variazioni UNI TS Parte 2 L eliminazione della valutazione basata sul rilievo dei consumi effettivi di combustibile. Sottosistema di distribuzione: correzione della temperatura di mandata Generazione: scelta della metodologia di calcolo più indirizzata Impianti ad aria: dettagli sul calcolo del fabbisogno e calcolo delle perdite di distribuzione Calcolo dei consumi elettrici degli ausiliari del sistema di ventilazione meccanica Parametri di calcolo del fabbisogno di acqua calda sanitaria Calcolo del fabbisogno energetico per l'illuminazione degli ambienti (non residenziale) Calcolo della prestazione energetica di edifici non dotati di impianto di climatizzazione invernale e/o di produzione di acqua calda sanitaria 3

4 Calcolo del fabbisogno netto di energia (UNI TS ) Le differenze potrebbero ripercuotersi sul valore dell'indice di prestazione ed anche sulla classe energetica dell'immobile. Per quantificare per qualche aspetto l'entità delle modifiche si è considerato un esempio di calcolo: appartamento in un edificio residenziale anni'60, con pareti non isolate a cassa vuota, nelle condizioni climatiche di Genova (zona climatica D) e, per alcuni calcoli, per Catania. 1 Apporti solari sui componenti trasparenti 2 Ponti termici 3 Extraflusso termico per radiazione infrarossa verso la volta celeste 4 Calcolo del fabbisogno ideale di energia termica 1 Apporti solari sui componenti trasparenti La valutazione degli apporti solari diventa più accurata: la trasmittanza di energia solare totale degli elementi vetrati viene calcolata attraverso un fattore di esposizione (F w ): F w (2008) = 0.9 F w (2014) da prospetto (funzione del mese, dell'orientamento e del tipo di vetro) Il calcolo analitico dettagliato in questo caso non sembra portare a significativi scostamenti in termini di trasmittanza di energia solare totale degli elementi vetrati. 4

5 1 Apporti solari sui componenti trasparenti. Un osservazione su un aspetto rimasto invariato Metodo di calcolo del fattore telaio (1-FF) In assenza di dati attendibili o di informazioni più precise si considera sempre la possibilità di assumere un valore convenzionale pari a 0.8. Sarebbe meglio indicare sempre il valore calcolato e non quello convenzionale (o comunque sarebbe stato auspicabile che quello indicato come convenzionale fosse stato modificato con un valore inferiore a 0.8). 1 Apporti solari sui componenti trasparenti. Un osservazione su un aspetto rimasto invariato In termini più generali, sempre nelle stesse condizioni climatiche, si può mettere in evidenza l'entità dell'incidenza di questo parametro sul fabbisogno netto invernale: più del 2% per ogni variazione di 0.1 del fattore finestra, per il clima di Genova. 5

6 1 Apporti solari sui componenti trasparenti. Un osservazione su un aspetto rimasto invariato Se si considera il clima di Catania, si ha circa il 5% di differenza per ogni variazione di Calcolo dei ponti termici La revisione della norma ha portato all'eliminazione del metodo forfettario e della possibilità di calcolo mediate l'abaco dell allegato A della UNI EN ISO Nella UNI EN ISO 13790:2008, nel caso di edifici esistenti è presente la possibilità di ricorrere ad una valutazione semplificata, per la redazione del certificato di prestazione energetica: possibilità di utilizzare una trasmittanza media corretta da un valore che tenga conto forfettariamente dell'effetto dei ponti termici, secondo la seguente espressione: U op,corr = U op,mn + U tb U op,mn = valore medio della trasmittanza W/(m 2 K); = valore di correzione per la presenza di ponti termici W/(m 2 K). U tb U op,mn < 0.4 U tb = U op,mn 0.8, U tb = 0.05 Per valori più elevati di U op,mn non è considerata alcuna correzione. 6

7 2 Calcolo dei ponti termici I ponti termici, nella UNI TS 11300:2014, possono essere calcolati mediante atlanti conformi alla UNI EN ISO (es. Abaco di Regione Lombardia), oppure occorre procedere applicando metodi agli elementi finiti. Questo aspetto può determinare una significativa incertezza nei risultati, dovuta principalmente al fatto che non ci sono informazioni nella grande maggioranza di casi su questo tipo di dettaglio, almeno per gli edifici costruiti prima del 1991 (rif.legge n.10/91) e che quindi occorre procedere con ipotesi non verificabili se non in modo invasivo. 3 Extraflusso termico per radiazione infrarossa verso la volta celeste 2008 ( e sky )=11K h r =5 W/(m 2 K) 2014 sky =18 51,6exp( P ve /1000) [ C] in funzione della pressione di vapore esterna P ve h r [W/(m 2 K)]: 7

8 3 Extraflusso termico per radiazione infrarossa verso la volta celeste 4 Calcolo del fabbisogno ideale di energia termica Bilancio energetico che porta alla definizione del fabbisogno ideale di energia termica: l'equazione non cambia la sua struttura: Q H,nd = (Q H,tr + Q H,ve ) η H,gn Q gn nei termini dell'equazione si considerano in modo differente gli apporti solari sulle superfici opache e trasparenti. Equazione UNI TS :2008 Q gn Q gn = Q int + Q sol Equazione UNI TS :2014 = Q int + Q sol,w (contributo solare riferito solo ai componenti vetrati) 8

9 4 Calcolo del fabbisogno ideale di energia termica Q H,nd = (Q H,tr + Q H,ve ) η H,gn Q gn Equazione UNI TS :2008 Q sol Equazione UNI TS :2014 Q sol,w Q sol,op 4 Calcolo del fabbisogno ideale di energia termica Q H,nd = (Q H,tr + Q H,ve ) η H,gn Q gn Equazione UNI TS :2008 Q H,tr Equazione UNI TS :2014 Q H,tr 9

10 4 Calcolo del fabbisogno ideale di energia termica Complessivamente la differenza tra i calcoli effettuati si mantiene molto modesta e di per se stessa non comporta sostanziali differenze nei risultati del calcolo né potenziali ripercussioni sul fabbisogno ideale netto, che riporta in questo caso uno scostamento dell'1%. 5 Effetti combinati sul caso esaminato Risultati complessivi in termini di fabbisogno ideale netto Condizioni di calcolo UNI TS : 2008 UNI TS : Fattore di esposizione Fattore telaio (invariato) Fw = 0.9 (1 FF) = 0.80 Fw calcolato per esposizione (1 FF) = Ponti termici Maggiorazione 10% Calcolo mediante Abaco 3. Coefficiente di scambio termico esterno per irraggiamento hr = 5 W/(m 2 e sky 273 K) hr ( e sky) = 11 K e sky 4 sky = 18 51,6 exp ( Pve/1000) 4. Equazione di calcolo del fabbisogno ideale netto, secondo quanto indicato al par. precedente 10

11 5 Effetti combinati sul caso esaminato Fabbisogno ideale netto: kwh/(m 2 anno) kwh/(m 2 anno). (a parità di condizioni relative all impianto), in questo caso non cambierebbe la classe energetica G. Nel caso di immobili che appartengono a classi più elevate? Il "salto di classe" potrebbe avere ricadute più importanti. Gli effetti evidenziati potrebbero avere pesi differenti. Conclusioni 1/2 I risultati presentati sono ovviamente dipendenti dalle condizioni di calcolo assunte (dati climatici, geometria dell'immobile e caratteristiche termofisiche dei componenti edilizi). La generalizzazione dei risultati presentati non è possibile, ma si può comunque affermare che gli effetti dell'aggiornamento della specifica tecnica possono condurre a variazioni dei risultati. E' possibile anche che l'incidenza di alcuni degli aspetti evidenziati sul risultato finale porti a un valore differente della classe energetica finale. 11

12 Conclusioni 2/2 La maggiore definizione di alcune problematiche, seppure possa produrre una complessità maggiore nei calcoli, conduce ad una migliore descrizione della situazione e quindi ad un calcolo più accurato, che tiene meglio conto del peso di alcuni aspetti, rispetto a quanto considerato in precedenza. In ogni caso, la valutazione in condizioni standard e con tutte le approssimazioni che derivano da una più o meno corretta conoscenza dei dati di ingresso conduce ad un valore della prestazione energetica valido per il confronto tra immobili e come indicazione di riferimento. Per valutazioni differenti (diagnosi energetica), occorre approfondire l'indagine in modo più accurato. 12