Quadro normativo sul risparmio energetico La legge 10/91-Titolo-II
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- Ladislao Quarta
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1 Quadro normativo sul risparmio energetico La legge 10/91-Titolo-II La legge 10/91 è il procedimento legislativo che regola il risparmio energetico. In particolare, il Titolo-II della legge detta le norme per il contenimento del consumo di energia negli edifici, pubblici e privati, qualunque ne sia la destinazione d uso. Tale legge si applica sia agli edifici ed agli impianti di nuova costruzione che alla ristrutturazione dei vecchi. I contenuti principali del Titolo-II della legge 10/91 sono i seguenti: obbligo di un progetto del sistema edificio-impianto, attento al contenimento del consumo energetico rimozione dei principali ostacoli alla deliberazione dei provvedimenti di risparmio energetico: sostituzione di generatori di calore ed installazione di sistemi di regolazione e contabilizzazione di calore, ad esempio nei condomini deposito c/o gli Uffici Comunali della relazione tecnica di progetto certificazione e collaudo delle opere certificazione energetica degli edifici esercizio e manutenzione degli impianti controlli e verifiche, da parte degli enti preposti sanzioni ai contravventori. 1
2 Il provvedimento attuativo D.P.R. 412/93 La legge 10/91 è un procedimento legislativo, tutte le procedure di attuazione per il soddisfacimento dei requisiti richiesti dalla legge sono da ricercarsi nei diversi provvedimenti attuativi emanati. Il primo dei provvedimenti è il D.P.R. 412/93 che riporta le norme per: la progettazione, l installazione, l esercizio e la manutenzione degli impianti termici negli edifici. Tali norme servono all attuazione dell art.4, comma 4, della legge 9 Gennaio 1991, n.10. I contenuti principali del D.P.R. 412/93 sono i seguenti: Individuazione delle zone climatiche e dei gradi giorno Classificazione degli edifici per categorie Valori massimi della temperatura ambiente Requisiti e limiti, di rendimento e dimensionamento, degli impianti termici Rendimento minimo dei generatori di calore Prescrizioni in merito alla regolazione e contabilizzazione del calore Valori limite di fabbisogno energetico per la climatizzazione invernale Limite di esercizio degli impianti termici Prescrizioni sull esercizio e la manutenzione degli impianti termici e relativi controlli. 2
3 Decreto 13 Dicembre 1993 Al procedimento attuativo precedente si affianca il Decreto del 13 Dicembre 1993, che regola la modulistica per l approvazione delle relazioni tecniche. Tale norma risponde all attuazione dell art.28 della legge 9 Gennaio 1991, n.10. I contenuti principali del Decreto 13 Dicembre 1993 sono i seguenti: Il decreto approva e riporta i modelli da utilizzare per la compilazione della relazione tecnica, da depositare presso gli uffici comunali, nel caso di: Opere relative ad edifici di nuova costruzione Ristrutturazione di edifici Opere relative agli impianti termici di nuova installazione Opere relative alla ristrutturazione degli impianti termici Sostituzione di generatori di calore I criteri di calcolo progettuale vengono invece rimandati, dal D.P.R. 412/93, ad una serie di norme UNI; alcune delle principali vengono riportate di seguito. 3
4 Norme UNI 7357 e UNI La norma UNI-7357 è dedicata alle procedure per il calcolo del fabbisogno termico degli edifici. Il calcolo di tale fabbisogno è necessario per la verifica di: Idoneità dell isolamento termico Per il dimensionamento dei corpi scaldanti Per la scelta del generatore di calore. La norma UNI è dedicata alle procedure per il calcolo del fabbisogno di energia. Il calcolo, in termini di Energia, di tale fabbisogno è necessario per la verifica di: Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) Verifica dei consumi Diagnosi energetica degli edifici esistenti e simulazione di interventi Certificazione energetica degli edifici (nuovi ed esistenti) Il metodo di calcolo è conforme all impostazione del progetto europeo pren 832, in aggiunta a quest ultimo la norma UNI permette anche il calcolo dell energia primaria secondo la regolamentazione Italiana. 4
5 Normativa dalla UNI alla Si tratta di norme finalizzate alla determinazione dei dati necessari per l esecuzione del calcolo del fabbisogno energetico degli edifici, secondo la norma UNI Alcune di queste norme sono in revisione, così come la UNI-7357, in seguito all approvazione della norma europea corrispondente. La norma UNI riguarda il calcolo della Trasmittanza Termica dei componenti edilizi finestrati La norma UNI riguarda il calcolo dello Scambio termico fra terreno ed edificio La norma UNI riguarda il calcolo dell Energia termica scambiata fra tubazione e ambiente circostante La norma UNI riguarda il calcolo del Rendimento dei sistemi di riscaldamento La norma UNI riporta i Dati Climatici La norma UNI riporta le Conduttività Termiche e la Permeabilità al Vapore dei materiali da costruzione La norma UNI riguarda le murature ed i solai; essa riporta sia i valori di Resistenza Termica che i metodi di calcolo 5
6 Norma UNI Probabilmente è una delle più discusse, essa fornisce i parametri da utilizzare per la verifica del Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) e due ulteriori metodi di calcolo del fabbisogno di energia: i metodi B e C. Di fatto questi ultimi metodi sono di difficile applicazione e sono molto pochi coloro che utilizzano tali tecniche di calcolo; questi metodi, fra l altro, sono privi di riscontro in ambito Europeo, così che si sta chiedendo l abolizione di tale norma UNI e l integrazione della tecnica di calcolo basta sul FEN direttamente nella UNI
7 Gradi Giorno Allegato A DPR 412/93 Il DPR 412/93 suddivide il territorio nazionale in Zone climatiche parametro Gradi Giorno GG: in funzione del valore assunto dal dove N è il numero di giorni di riscaldamento, che corrisponde al numero di volte per cui T eg <12 C. T i : temperatura di riferimento per gli interni riscaldati = 20 C; T eg : temperatura media giornaliera esterna. N GG = ( Ti Teg) j = 1 Zona Climatica Zona A Zona B Zona C Zona D Zona E Zona F Gradi Giorno (GG) GG < < GG < < GG < < GG < < GG < 3000 GG >
8 Zone climatiche Zona climatica Zona A: Zona B: Zona C: Zona D: Zona E: Zona F: Stagione di riscaldamento 1 Dicembre - 15 Marzo 1 Dicembre - 31 Marzo 15 Novembre - 31 Marzo 1 Novembre - 15 Aprile 15 Ottobre - 15 Aprile 200 gg. dal 15 Ottobre Localita Zona Temperatura esterna media climatica stagionale ( C) Pescara D 9.9 L Aquila E 6.3 Chieti D 8.7 Teramo D 7.9 8
9 Categorie di edifici E.1 : Edifici adibiti a residenza e assimilabili (1) residenze a carattere continuativo: (abitaz. civili, collegi, conventi, case di pena, caserme); (2) residenze con occupazione saltuaria: ( case per vacanze, fine settimana e simili); (3) edifici adibiti ad albergo, pensione e simili; E.2: Edifici adibiti ad uffici; E.3 Edifici adibiti a case di cura, ospedali...; E.4 Edifici adibiti ad attività ricreative, di culto, associative...; E.5 Edifici adibiti ad attività commerciali; E.6 Edifici adibiti ad attività sportive; (1) piscine, saune...; (2) palestre...; (3) servizi...; E.7 Edifici adibiti ad attività scolastiche...; E.8 Edifici adibiti ad attività industriali ed artigianali; Se esistono categorie diverse nello stesso edificio ciascuna deve essere considerata nella categoria che le compete. 9
10 Verifiche 1. Verifica del coefficiente volumico di dispersione per trasmissione c d ; 2. Verifica del fenomeno della condensa superficiale interna; 3. Verifica del tasso minimo di rinnovo dell aria; Per edifici appartenenti alle categorie E.1 (1), E.1 (3), E.2, E.3, E.7, è richiesta inoltre la verifica dei seguenti parametri: Elementi di schermatura; 1.Fattore di luce diurna; 2.Trasmittanza minima delle strutture di copertura; Necessarie ad una corretta progettazione degli impianti sono le seguenti verifiche: Fabbisogno energetico normalizzato FEN; 1.Classe di permeabilità all aria dei serramenti; 2.Condensazione interstiziale delle pareti esterne; 3.Temperatura massima estiva. La relazione tecnica da presentare al Comune, necessaria per l impianto termico invernale in edifici nuovi o ristrutturazioni, valida come dichiarazione di rispondenza dell impianto alla normativa vigente, va fatta in riferimento all Allegato A del D. M
11 Verifiche Invernali sull involucro edilizio Bilancio termico secondo la Legge 373/76 Potenza Fornita Sistema Dispersione per trasmissione 1. Verifica del cd 2. Adozione di materiali isolanti Dispersione per ventilazione Bilancio termico secondo la Legge 10/91 (UNI 10344) Potenza Fornita Sistema Apporti Interni Dispersione per trasmissione 1. Verifica del cd 2. Adozione di materiali isolanti Dispersione per ventilazione Apporti di energia solare 11
12 Coefficiente Volumico (Cd) c d = Q i d V (T T ) e Il c d deve essere calcolato e verificato per ciascuna porzione di spazio riscaldata con energia prodotta da un unico impianto. c d : coefficiente volumico di dispersione (W/m 3 K) Q d : potenza termica dispersa per trasmissione dall involucro edilizio (W) V: volume lordo riscaldato (m 3 ) T i : temperatura dell aria interna (20 C per tutte le categorie tranne la E.8 per la quale vale 18 C) T e : temperatura dell aria esterna di progetto (DPR 1052/77 Es. per Pescara 2 C). n = + Q K A T kl L T d i i j j i = 1 j = 1 K i : trasmittanza della i-esima parete opaca o trasparente (W/m 2 K) A i : area della i-esima superficie disperdente (m 2 ) kl j : coefficiente lineico del j-esimo ponte termico (W/mK) L j : estensione lineare del j-esimo ponte termico (m) T: differenza di temperatura tra interno ed esterno o locale non riscaldato (K) p 12
13 Verifica di Cd La verifica consiste nel valutare se: c d < (c d ) lim Valori del (c d )* lim S/V A B C D E F GG< GG>3000 Edilizia convenzionata e sovvenzionata Edilizia opere pubbliche Il (c d ) lim è fornito in funzione dei Gradi Giorno e del fattore di forma S/V, essendo S la superficie disperdente totale e V il volume lordo riscaldato. 13
14 Verifica alla condensa superficiale interna La condensa superficiale interna è considerata pericolosa per lo sviluppo di muffe e colonne di di funghi. Per evitare il fenomeno della condensa superficiale, per ciascun mese, interamente compreso nella stagione di riscaldamento, (in alternativa la verifica si può fare considerando il mese più freddo) si deve verificare la seguente disuguaglianza: Temperatura superficiale interna T si > Temperatura di rugiada T r = 1 Tsi Ti K (Ti T e) q i La normativa europea in vigore (CEN-TC89-WG10N372E) prescrive un valore accettabile dell umidità relativa sulla superficie interna della parete non superiore all 80%. La normativa italiana consiglia un valore accettabile dell umidità relativa sulla superficie interna della parete non superiore al 70%. 14
15 Ricambi di Aria Per evitare la condensa superficiale è opportuno che venga effettuato un certo numero di ricambi orari di aria, il valore consigliato è dato dalla: n = 462 (T + 273) G vi i (p p ) V p vi, p ve, : pressioni parziali del vapore interna ed esterna (Pa); (si calcolano in funzione dell umidità relativa e della pressione di saturazione) V: volume (m 3 ) G i : produzione interna di vapore (Kg/h); T i : temperatura interna ( C). G i si determina in funzione del numero di persone presenti. Per ogni persona in più di 6 si aggiungono 0.05 Kg/h di produzione. ve n p i G i (Kg/h)
16 Verifica del tasso minimo di rinnovo dell aria (1) Poiché però esiste un certo grado di permeabilità all aria dell edificio (nessun ambiente è, ne deve essere, completamente stagno ) si ritiene utile valutare quanta aria viene comunque ricambiata per effetto di Infiltrazione Naturale. La procedura di calcolo, decisamente poco agevole, è riportata nell App. C della norma UNI-10344; tale valutazione è relativa al regime invernale e permette di: calcolare la portata di aria da infiltrazione e, quindi, compararla con quella ottenuta mediante la valutazione del numero di ricambi orari necessari. Il metodo è limitato a edifici non dotati di ventilazione forzata. Portata di ventilazione per infiltrazione: G inf = (P )V/3600 G inf : portata d aria di infiltrazione (m 3 /s) P 0 : permeabilità all aria dell involucro (h -1 ) V: volume dell ambiente (m 3 ) 16
17 Verifica del tasso minimo di rinnovo dell aria (2) q r p P0 = ( ma) j + ( vl) V j= 1 j= 1 p: differenza di pressione interno-esterno (Pa); q: numero serramenti; r: numero cassonetti; m: coefficiente di permeabilità dei serramenti (m 3 /hm 2 Pa) = 2.5 (singoli classe A1 UNI 7979) 1.7 (doppi classe A1 UNI 7979) 5 (porte) v: coefficiente di permeabilità dei cassonetti (m 3 /hmpa) 1.5 A: area di finestre e porte (m 2 ) L: lunghezza dei cassonetti (m) b 1 b p = (a h ) + (a h 2 ) j a 1 : 0.05 (centro) a 2 : (Per valori medi della permeabilità della facciata e temperatura 0.09 (periferia) media esterna compresa tra 7 e 10 C si può assumere pari a 0.02); 0.21 (campagna); b 2 : 0.69 (Per valori medi della permeabilità della facciata) b 1 : 0.91 (centro) h: altezza dell edificio (m); 0.69 (periferia) 0.42 (campagna); 17
18 Verifica del tasso minimo di rinnovo dell aria (3) La G inf così calcolata deve essere confrontata con quella convenzionale: (V n * ) Tabella: Valori convenzionali del numero di ricambi orari d aria n * (h -1 ) Categoria edificio E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 n* (h -1 ) 0.5 Il maggiore tra 0.5 ed 1.1 n min 1.1 n min n min: è il massimo tra i due valori a e b seguenti: V a = log b = np n 25 n p è il numero di persone presenti nel volume V(m 3 ) ed n è il numero di ricambi d aria per persona (h -1 ) n si calcola dividendo i dati della tabella seguente, riferiti alla singola persona, per il volume dell ambiente 18
19 Verifica del tasso minimo di rinnovo dell aria (4) Settore Applicazione Affollamento (pers/100 m 2 ) Aria esterna (m 3 /h pers) E.1 Residenze Abitazioni civili, collegi, caserme, pensioni, alberghi, E.2 Uffici E.3 Ospedali E.4 Att. ricreative Uffici singoli, Open space, Riunioni, CED Degenze, Corsie, Camere sterili, Visite, Soggiorni, terapie Cinema, Musei, biblioteche, Bar, ristoranti , 80, , 20, 35 In tutte le applicazioni è richiesta una estrazione di 4-8 vol/h nei locali di servizio (WC) E.5 Commercio Grandi magazzini, negozi , 40 E.6 Sport Piscine, Palestre, Pubblico 30, 20, E.7 Scuole Aule, Laboratori, Sale insegnanti 50, 30, 30 25, 25, 20 19
20 Verifica della condensa interstiziale (1) La condensa all interno delle pareti (interstiziale) può causare degrado dei materiali, riduzione del grado di isolamento, etc. L allegato A del D.M per l attuazione dell art. 28 della L.10/91 (Relazione tecnica) sottolinea l importanza della effettuazione della verifica Tale fenomeno dipende dalle caratteristiche termofisiche dei materiali, dalla loro disposizione e dalle condizioni igrometriche degli ambienti interno ed esterno. Nel caso si verifichi condensa, deve realizzarsi: W c W amm W c W e essendo: W c : W amm : W e : quantità d acqua formatasi per condensa di vapore acqueo; valore limite massimo prestabilito; quantità d acqua che può essere smaltita nel periodo estivo di evaporazione dipendente dal tipo di materiale. 20
21 Verifica della condensa interstiziale (2) La W amm è un parametro che serve ad evitare che il materiale non si deteriori. Nel calcolo di tale valore va inserito soltanto il materiale nel quale si verifica la condensa (in genere l isolante). Materiale Densità ρ (Kg/m 3 ) W amm (g/m 2 ) Laterizio ρs Calcestruzzo ρs Legno ρs Intonaci e malte ρs Fibra organica con collanti resistenti all acqua ρs con collanti non resistenti all acqua ρs Fibra minerale Materia plastica cellulare ρs [λ/(1-1.7 λ)] ρs [λ/(1-1.7 λ)] ρ = densità del materiale s = spessore del materiale espresso in metri Il calcolo dovrebbe essere fatto mese per mese ma può essere semplificato riferendolo ad un periodo convenzionalmente stabilito pari a 60 gg. 21
22 Verifica del Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) -1 Bilancio delle Energie globalmente scambiate dall edificio per trasmissione e per ventilazione. 1: scambi termici per trasmissione verso l esterno; 2: verso il terreno; 3: verso locali adiacenti a diversa temperatura; 4: verso locali adiacenti non riscaldati; 5: scambi termici per ventilazione verso l esterno; 6: verso locali adiacenti a diversa temperatura; 7: verso locali adiacenti non riscaldati. Potenza termica dispersa per trasmissione attraverso pareti opache e trasparenti Q 1 = K A (T i -T em ) (W) K (W/m 2 K): tasmittanza termica della parete; A (m 2 ): area della superficie disperdente; T i ( C): temperatura interna di progetto; T em ( C): temperatura esterna media (UNI 10349); 22
23 Verifica del Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) -2 Potenza termica dispersa per trasmissione attraverso i ponti termici: Q 2 = k l L (T i -T em ) (W) k l (W/m K): coefficiente lineico caratteristico del ponte termico; L (m): estensione lineare del ponte termico. Potenza termica globalmente dispersa per trasmissione attraverso l involucro: Q T = Σ Q 1 + Σ Q 2 = H T (T i -T em ) (W) Potenza termica dispersa per trasmissione attraverso il terreno Q 3 = H G A (T i -T em ) (W) H G (W/m 2 K): trasmittanza verso il terreno (UNI 10346); A (m 2 ): area della superficie disperdente In prima approssimazione si ammette il terreno alla stessa temperatura dell aria esterna. 23
24 Verifica del Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) -3 Potenza termica dispersa verso locali adiacenti non riscaldati o a diversa temperatura: Per questo calcolo si adottano le stesse relazioni utilizzate per l esterno adottando di volta la temperatura del locale verso cui avviene la dispersione T a (UNI 7357/74) anziché la T e,m. Calore disperso per trasmissione durante tutto l arco della stagione di riscaldamento: Verso l esterno: Q T = N H T (T i -T em ) (J) Verso il terreno: Verso locali adiacenti: Q G = N H G (T i -T em ) (J) Q A = N H A (T i -T a ) (J) N: numero di gg. della stagione di riscaldamento; s/giorno Calore globalmente scambiato per trasmissione: Q L = Q T + Q G + Q A = N[ (H T + H G ) (T i -T em ) + H A (T i -T a )] (J) 24
25 Verifica del Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) -4 Potenza termica dispersa dall edificio per ventilazione Q 4 = n V ρ c (T i T em )/3600 = 0,34 n V (T i T em ) (W) ρ: densità dell aria = 1.2 (Kg/m 3 ); c: calore specifico dell aria = 1000 (J/kg K) n: numero di ricambi ora (h -1 ) V: volume dell ambiente interno (m 3 ) Calore disperso per ventilazione durante tutto l arco della stagione di riscaldamento: Q V = N Q 4 (J) Apporto di calore gratuito fornito all involucro dalla radiazione solare incidente Q S = N A equiv I m (J) I m : irradianza media stagionale incidente (W/m 2 ) UNI A equiv : area della superficie orizzontale capace di assorbire integralmente la radiazione solare incidente equivalente, agli effetti della utilizzazione degli apporti solari, alle superfici vetrate effettive dell edificio considerate con le loro esposizioni 25
26 Verifica del Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) -5 Apporti interni di energia GRATUITA Tali apporti sono da addurre al calore prodotto dalle persone presenti nell ambiente ed alle eventuali sorgenti: elettriche, elettromagnetiche e termiche eventualmente presenti. Ne sono un esempio le lampade, gli elettrodomestici ed i fornelli da cucina. Tali contributi termici sono difficilmente quantificabili, per tale ragione si assumono dei valori convenzionali, tabulati nella UNI Il calcolo dell energia gratuita proveniente da tali fonti energetiche può essere fatto mediante la: Qa = N a V (J) a: apporti gratuiti interni (W/m 3 ) = a p /h a p : apporti gratuiti interni per unità di superficie di pavimento (W/m 2 ) (tabulati nella norma UNI-10379) h: altezza del piano (m) V: volume dell ambiente (m 3 ) 26
27 Verifica del Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) -6 Il DPR 412/93 detta alcune prescrizioni per la progettazione, l installazione e la manutenzione degli impianti al fine di contenere i consumi energetici: UNI 10348: η g = η e η c η d η p η e :rendimento di emissione dei corpi scaldanti; η c :rendimento di regolazione e controllo; η d :rendimento di distribuzione; η p :rendimento di produzione. Rendimento globale medio stagionale η g = (Fabbisogno di energia utile per l edificio/ Energia primaria per ottenerla ) Deve risultare: η g (%) ( log P n ) P n = potenza nominale del generatore (kw) Rendimento medio stagionale di produzione η p = (Calore trasferito al fluido termovettore / Energia primaria per ottenerla) Deve risultare: η p (%) ( log P n ) 27
28 Verifica del Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) -7 Il DPR 412/93 ha introdotto un indicatore della qualità energetica : Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) = Q GG V 3 FEN kj m GG / V: volume lordo dell ambiente riscaldato; GG: gradi giorno della località in cui è ubicato l edificio. Dove Q rappresenta il Fabbisogno Energetico Convenzionale: Q = [Q L + Q V -h u (Q A +Q S )]/ η g Q L : Energia dispersa dall edificio per trasmissione; Q V : Energia dispersa dall edificio per ventilazione; Q A : Apporti gratuiti interni di energia; Q S : Apporti gratuiti di energia solare; h u : fattore di utilizzazione degli apporti gratuiti di energia; η g : rendimento globale dell impianto di riscaldamento. 28
29 Verifica del Fabbisogno Energetico Normalizzato (FEN) -8 Il DPR 412/93 impone: FEN < FEN lim dove: 0,01 I a 86,4 + + m 3 FEN lim= (Cd lim 0,34 n) hu [ kj / m GG ] Ti Tem Ti Tem η g Valori di h u Fattore di utilizzazione degli apporti gratuiti di energia S/V A,B C,D E,F 0.2 0,75 0,79 0, ,94 0,96 1,00 29
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