1.4 Riscaldamento invernale e certificazione energetica degli edifici
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- Cosima Esposito
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1 1.4 Riscaldamento invernale e certificazione eneretica deli edifici Al riscaldamento invernale è imputabile una consistente percentuale dei consumi eneretici del nostro paese. er questo motivo il dimensionamento dell involucro edilizio e dell impianto di riscaldamento e la sua conduzione sono stati oetto di precise normative. Lee 10/91 : Norme per l attuazione del piano eneretico nazionale in materia di uso razionale dell eneria e di sviluppo delle fonti rinnovabili...r. 412/93 : Norme per l installazione, l esercizio e la manutenzione deli impianti termici deli edifici ai fini del contenimento dei consumi di eneria. Norme U.N.I. ulteriori (10344, 10345, 10346, 10348, 10349, 10351, 10355, 10376, completano il riferimento normativo e forniscono: indicazioni proettuali per valutare in sede preventiva, in proetto, o in verifica le caratteristiche deli impianti; indicazioni proettuali per il calcolo dei disperdimenti attraverso superfici perimetrali dell edificio; coefficienti di adduzione e conducibilità termica dei diversi materiali da costruzione; parametri climatici (temperature, umidità, irradianza solare su base mensile per le città italiane; calcolo dei disperdimenti eneretici in base alle temperature interna ed esterna, leati alla produzione e alla distribuzione di eneria; fattori di correzione per tener conto dell umidità nei materiali in opera. 1
2 reolazione apporti ratuiti distribuzione Qs u Qa Qd disperdimenti termici p Qv 0 Ti produzione emissione Fi. 1.6 Schema di impianto di riscaldamento per edifici civili Il decreto si propone di estendere l attenzione del proettista, ai fini del contenimento eneretico, a tutte le componenti del sistema-impianto. In relazione al condizionamento invernale, la lee introduce una serie di parametri e definisce una serie di randezze a cui far riferimento in relazione ai valori massimi ammissibili. La norma stabilisce la temperatura interna che deve essere mantenuta neli edifici (T i 20 ; a tal fine viene fatta una distinzione in base alla destinazione deli ambienti. Le cateorie sono otto: 1 edifici residenziali 2 uffici 3 ospedali 4 attività ricreative o di culto 5 attività commerciali 6 attività sportive 7 attività scolastiche 8 attività industriali (T i 18 [ ] Inoltre la lee individua 6 fasce climatiche che suddividono il territorio italiano in base al parametro: GG radi iorno Σ (19 - T e Questa randezza è definita in base ai dati statistici su base annua delle temperature riportate in funzione dei iorni dell anno. La sommatoria è estesa al periodo dell anno in cui la temperatura esterna (T e è inferiore a 12 [ ] (vedi Fiura
3 T e [ ] GG Fi. 1.7 efinizione di radi iorno [GG] iorni dell'anno ZONA OR GIORNALIR RIOO I FUNZIONAMNTO A 6 dal 1/12 al 15/3 B 8 dal 1/12 al 31/3 10 dal 15/11 al 31/3 12 dal 1/11 al 15/4 14 dal 15/10 al 15/4 F Nessuna limitazione Tabella eriodi di funzionamento deli impianti di climatizzazione invernale in relazione alle diverse fasce climatiche. on ciò si stabilisce per oni località quali sono i periodi di riscaldamento in riferimento al periodo in cui la temperatura esterna media iornaliera è inferiore ai 12. Z o n a c l i m a t i c a S/ A B F Gradi-iorno Gradi-iorno Gradi-iorno Gradi-iorno Gradi-iorno Gradi-iorno < > d Tabella Fasce climatiche in funzione dei radi iorno e coefficiente volumico di disperdimento massimo consentito. 3
4 Il valore dei radi iorno ci consente una stime dei consumi di eneria primaria per la climatizzazione. La norma individua infine le temperature esterne di proetto (T ep e le temperature medie esterne (T em. Tra le randezze che la norma introduce, le più importanti sono le seuenti: Rendimento lobale medio staionale h η p u Rappresenta il rapporto tra il fabbisono di eneria staionale utile (u (per mantenere la temperatura al valore richiesto neli ambienti rispetto al fabbisono di eneria staionale primaria ( p. Tale rendimento è pari al prodotto: η ηproduzione ηdistribuzione ηemissione ηreolazone η produzione η distribuzione rappresenta il rapporto tra eneria spesa in caldaia ed eneria trasferita al fluido vettore. rappresenta il rapporto tra eneria trasferita al fluido vettore ed eneria inviata al sistema di emissione. Questo termine tiene conto dei disperdimenti eneretici luno la linea di distribuzione. η emissione η reolazone tiene conto delle caratteristiche dell impianto interno di distribuzione del calore a mezzo dei corpi scaldanti. tiene conto delle caratteristiche del sistema di reolazione La lee e le norme U.N.I. a cui rimanda, stabilisce valori ammissibili η e η lim p per il lim rendimento lobale η e per il rendimento di caldaia η p (più l impianto è rande più i vincoli sono stretti. 4
5 Fabbisono eneretico convenzionale staionale p Il fabbisono eneretico convenzionale staionale rappresenta l eneria termica primaria che occorre utilizzare durante il periodo di riscaldamento per mantenere le temperature fissate all interno dei locali. si misura in [J] er valutare il consumo di eneria primaria da fonti diverse viene definita l equivalenza: 36. MJ 10MJ LTTRII TRMII Fabbisono eneretico normalizzato F..N. F.. N. volume lordo dell edificio GG è imposto dalla lee: F..N. < F..N. limite Il F..N. rappresenta il consumo di eneria primaria per m 3 al iorno. I flussi dispersi aumentano al diminuire della temperatura esterna. Anche il mal funzionamento dell apparato di reolazione può causare disperdimento eneretico. s.: risposte non pronte dei termostati ai fabbisoni interni possono far affluire una portata di fluido vettore in ritardo quando non occorre. Inoltre abbiamo i seuenti indici: oefficiente volumico di disperdimento ( Q & W 3 ( T mk oefficiente volumico leato all aria di rinnovo ( T 5
6 oefficiente volumico lobale + Temperatura esterna di proetto T ep Rappresenta la temperatura di riferimento per tenere conto delle condizioni più sfavorevoli durante il periodo di riscaldamento. T ep è inferiore alla temperatura media esterna T em che rappresenta la temperatura media nel periodo considerato. Flusso termico disperso Q & Il flusso termico disperso può essere espresso in funzione di T em o di T ep. er il dimensionamento del eneratore di calore viene considerata la condizione più sfavorevole (T e T ep. Il flusso termico disperso viene calcolato in riferimento ad oni superficie perimetrale confinante con l esterno: Q& K A ( T T + K L ( T T ( i i i em L i em i Ki Ai ( Ti Tep + K L L ( Ti Tep i dove: A i area i-esima delle pareti considerate; trasmittanza delle pareti i-esime; Ki K L coefficiente lineico di disperdimento del ponte termico; L lunhezza del ponte termico. Flusso termico di ventilazione Q & Rappresenta i disperdimenti termici per effetto dei ricambi di aria nei locali. Se calcolato in funzione di T ep, rappresenta la condizione più sfavorevole. ( Q & m& c ( T T m& c m& ρ G aria i e La portata volumetrica G v, dipende dal numero n di ricambi orari nel volume. 6
7 G n 3600 n [ ρ Gv ] c ρ c 3600 volume ambiente allora &Q vale: c ρ n 3600 con ρ aria 1.2 [k/m 3 ] e (aria 1000 [J/kK]: n n da cui: 034. n, sapendo che + allora: n er la norma n 0.5 per li edifici di cateoria (1 La Norma fissa i valori massimi ammissibili per il coefficiente volumico di disperdimento. I valori massimi ammissibili dipendono dal rapporto S/ (superficie esterna / volume e variano in relazione alle fasce climatiche. Le fasce climatiche a più elevati GG sono caratterizzate da valori max più restrittivi (vedi tabella 1.5 I valori massimi per saranno dati da: n Affinchè l edificio rispetti i vincoli normativi dovrà quindi risultare: n < alcolo del fabbisono eneretico staionale er determinare il F..N. bisona calcolare il fabbisono convenzionale staionale, dato da: 7
8 UTIL ηglobal Il calcolo dei disperdimenti va fatto mese per mese utilizzando la temperatura medie corrispondenti T em. UTIL Q + Q + aus a S Q Q disperdimenti delle superfici dell involucro (sup. in muratura, opache, trasparenti, ecc.; perdite eneretiche dovute alla ventilazione; a apporti eneretici ratuiti, diversi dali apporti solari (eneria termica da impianti di illuminazione, calore prodotto dalle persone; S apporti ratuiti solari attraverso le superfici trasparenti. aus consumi eneretici di tipo elettrico e termico neli orani ausiliari (pompe, controlli etc. Le quantità Q e Q sono calcolate in funzione delle trasmittanze delle sinole pareti dell edificio e quindi dei coefficienti volumici relativi: Q ( T T N [J] i em Q ( T i T em N [J] S I m Aeq Ku N [J] I m irradianza solare media su superfici orizzontali [W/m 2 ]; I m è l irradianza solare media nel periodo considerato su superficie orizzontale. I valori di I m sono tabellati dalla Norma per oni località. A eq superficie equivalente complessiva delle vetrate tenuto conto del loro orientamento (s, n, e, w e delle caratteristiche dei vetri; 8
9 K u coefficiente di utilizzo (tabellato; secondi in un iorno. er quanto riuarda li apporti eneretici provenienti dall interno del locale abbiamo la relazione: a Ku a N [J] con: Ap a [ W/ m 3 ] h h altezza del piano dell edificio A coefficiente indicato nella Norma Se il funzionamento dell impianto non è continuo nell arco della iornata, la norma prevede un fattore correttivo detto di intermittenza ed attenuazione. Avremo infine: p η u F.. N. GG ovrà risultare: F..N. < (F..N. limite ove: F..N. limite ( +.34n 0.01 I m 0 Ku + ( Ti Tem ( Ti Tem a η 9
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