If you cannot measure it, you cannot improve it Lord Kelvin

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2 If you cannot measure it, you cannot improve it Lord Kelvin

3 Indice INTRODUZIONE REQUISITI MINIMI PRESTAZIONI ED INDICATORI DELLA PRESTA- ZIONE ENERGETICA 1.1. Requisiti minimi prestazionali Indice di prestazione energetica di energia primaria (EP) Procedura di calcolo della prestazione energetica DATI DI INGRESSO 2.1. Dati geometrici Dati termofisici Dati climatici e periodo di riferimento Dati convenzionali relativi allʼutenza e destinazioni dʼuso degli edifici CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA TERMICA DELLʼEDIFICIO PER LA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA ED INVERNALE 3.1. Procedura della valutazione di calcolo Calcolo e verifica della potenza termica installata CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA PRIMARIA PER LA CLI- MATIZZAZIONE INVERNALE E PRODUZIONE DI ACQUA CALDA PER USI IGIENICO-SANITARI 4.1. Impianti di riscaldamento e produzione di acqua calda per usi sanitari Periodo e intervalli di calcolo Definizioni Fabbisogno di energia termica utile Procedura di calcolo Rendimento medio stagionale dellʼimpianto di riscaldamento Rendimenti dei sottosistemi impiantistici Sottosistemi dellʼimpianto di produzione acqua calda sanitaria Fabbisogno di energia primaria Relazione tecnica Allegato E DLgs 192/ RILIEVO DEI CONSUMI STANDARDIZZATI E VALUTAZIONE DI ESER- CIZIO DELLʼENERGIA PRIMARIA 5.1. Metodo di rilievo dei consumi ed espressione dellʼenergia primaria Normalizzazione dei consumi

4 8 INDICE Espressione generale dellʼenergia primaria per riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria Previsione dei consumi energetici Esempio di calcolo Valutazione economica: costo globale e costo annuo secondo il metodo CEN Consumi energetici e impatto ambientale: fattori di conversione tep ed emissioni di CO Le caratteristiche del settore residenziale nel rapporto Energia & Ambiente dellʼenea Metodo di confronto dellʼimpatto tra diverse tecnologie e combustibili EDIFICI ESISTENTI: METODO OPERATIONAL RATING PER IL CAL- COLO DELLʼENERGIA PRIMARIA DAI CONSUMI ENERGETICI 6.1. Operational Rating: valutazione energetica per lʼesercizio (o classe energetica misurata) Firma energetica (Annex B UNI PEN 15603) Intervallo di confidenza La costruzione dei Benchmark: il metodo Top-down e bottom up Valutazione dʼesercizio: aggregazione dei dati Report valutazione energetica di esercizio INDICATORI ENERGETICI E CLASSIFICAZIONE 7.1. Finalità degli indicatori energetici Costruzione delle classi e scala di prestazione energetica APPENDICI A. Standard di riferimento B. Dati termofisici componenti edilizi C. Esempio firma energetica D. Esempio di calcolo dai consumi energetici effettivi

5 INTRODUZIONE L architettura e l ingegneria hanno sempre adottato delle soluzioni per modellizzare l idea progettuale in una rappresentazione utile ai fini della costruzione. A differenza di altre discipline, nell attività del costruire le modalità di rappresentazione sono diverse: il disegno, il rendering, il modello tridimensionale, il modello virtuale, il disegno tecnico le proiezioni ortogonali, la topografia, i calcoli strutturali, i modelli finiti, i calcoli energetici etc.; ognuna di queste modalità concorre a rendere chiaro quello che prevede il progetto ed a verificarlo secondo le prescrizioni legislative e normative, ove presenti. Gli stessi disegni e i modelli che rappresentano l edificio sono diversi: il disegno architettonico e tecnico usano pianta, prospetti e sezioni e dettagli tecnici, e sono la rappresentazione più vicina alla realtà; i disegni strutturali e degli impianti tecnici utilizzano schemi di rappresentazione accompagnati dai calcoli di verifica; i calcoli statici ed energetici utilizzano i dati geometrici del primo e i dati tecnici dei secondi per verificare le prestazioni in termini numerici; i rendering tridimensionali e i modelli plastici riportano, in scala, l edificio e sono, generalmente, rivolti a non tecnici per chiarire aspetti di dettaglio sofisticati e non facilmente comprensibili dai modelli e disegni realizzati con i metodi precedenti. L introduzione dei computer, fin dagli anni Sessanta, della computer grafica e la loro diffusione hanno consentito di ampliare le modellizzazioni, includendo nel modello virtuale tridimensionale i dati dei calcoli statici ed energetici: è il caso dei metodi di calcolo ad elementi finiti e dei software di simulazione energetica di tipo dinamico e CFD (Computer FluiDynamics).

6 10 INTRODUZIONE Prima di proseguire occorre distinguere tra metodologia e metodo di calcolo, le Linee Guida nazionali (DM 26 giugno 2009), nell Allegato A, ai punto 4 e 5 distinguono tra metodologia e metodo. La metodologia di calcolo è la procedura che comprende le modalità di reperimento dei dati di ingresso (indagine diagnostica, dati di progetto, rilievo in sito, consumi energetici), il metodo di calcolo, le approssimazioni e/o errori del modello, gli input e gli indici di prestazione energetica. Il metodo di calcolo è l elaborazione dei dati di ingresso secondo un algoritmo di calcolo, fino alle diverse modalità di output ed espressione dei risultati. Il metodo di calcolo può variare in base al livello di errore ammesso dalla procedura stessa: metodo di calcolo semplificato, da normativa, e dinamico. Nel settore della termofisica dell edificio e dello studio degli aspetti che interessano il comportamento dinamico dell edificio in rapporto con le variabili interne ed esterne del contesto, variabili, climatiche, del soleggiamento e degli occupanti, vi sono diversi modelli di calcolo: quasi-statici, come previsto dalla UNI EN ISO (Simplifield methods) e dalle normative di calcolo europee e italiane derivate dal CEN Umbrella, questi modelli utilizzano come riferimento le condizioni al contorno medie e le considerano come variabili in continuità, per periodi di tempo su base mensile o stagionali; dinamici, previsti anche nella UNI EN ISO 13790, (Detailed methods) che valutano il comportamento energetico nelle sue variazioni instantanee in relazione alle variazioni delle condizioni climatiche interne (modalità d uso degli impianti, presenze, illuminazione etc.) ed esterne (temperatura esterna, radiazione, soleggiamento, ombreggiamento etc.); semplificati, su base statistica o legislativa, quali il metodo di calcolo DOCET, sviluppato dall ITC-CNR ed ENEA, e gli altri metodi di calcolo semplificati previsti nelle legislazioni nazionali o regionali, con un alto margine di errore; specifici o dettagliati, per il calcolo di elementi e sistemi tecnologici, quali il calcolo della trasmittanza per gli infissi, per le facciate continue, il calcolo dei ponti termici con il metodo ad elementi finiti della UNI etc.; a partire dai consumi energetici e attività di metering, come la firma energetica EN Annex B), la lettura dei consumi e delle bollette. Virtual Environment (VE) L oggetto dell indagine, dal punto di vista termofisico, può riguardare diversi aspetti, non solo il comportamento energetico dell edificio e la progettazione degli impianti tecnici ma anche aspetti legati al benessere degli ambienti confinati, alle condizioni micro-climatiche, alla ventilazione degli ambienti.

7 INTRODUZIONE 11 La modellizzazione 1 consiste nella simulazione, mediante software per la realtà virtuale, delle diverse caratteristiche degli edifici: geometria, illuminazione, comportamento statico, metodi ai modelli finiti, resistenza a diverse sollecitazioni. Il Virtual Environment (VE) consiste nella modellizzazione del comportamento energetico e ambientale, mediante l inserimento delle variabili e dei parametri geometrici, termofisici, microclimatici, di utilizzo degli ambienti e delle condizioni ambientali esterne locali, al fine di simulare il comportamento energetico nel tempo nelle sue componenti energetiche (temperatura dell aria, temperatura media radiante, irraggiamento, consumi energetici etc.), illuminotecniche (daylight factor, illuminamento, luminanze etc.), acustiche (tempo di riverbero, riflessioni etc.) e di qualità dell aria (air moisture, ventilazione, diluizione degli inquinanti). La Building Performance Modelling (BPM), ovvero modellizzazione del comportamento dell edificio, include i software e modelli di calcolo che consentono l inserimento dei parametri della fisica tecnica ambientale. Tali modelli di calcolo si distinguono in: HAM, Heat Air & Moisture, per lo studio delle condizioni microclimatiche degli ambienti, delle caratteristiche dell aria, della ventilazione, della presenza di inquinanti e diluizione e variazioni di temperatura; sono applicati anche per lo studio dei materiali porosi, della permeabilità al passaggio del vapore, dei trasporti convettivi; BES, Building Energy Simulation, per lo studio del comportamento energetico dell edificio: conduzione, convezione, irraggiamento, ventilazione, consumo di energia, nel modello dinamico (ESP-r, Energyplus; TRYNS); EMPD, Effective Moisture Penetration Depth, utilizzo accoppiato alle variabili BES e CFD; CFD, Computer Fluid Dynamics, per lo studio del comportamento fluidodinamico e termofluidodinamico, nel caso di edifici, per la ventilazione naturale o forzata, la distribuzione degli inquinanti, la stratificazione dell aria negli ambienti (effetto camino), lo studio degli impianti aeraulici e delle turbolenze, lo studio dell effetto del vento sugli edifici e per la dispersione dei fumi, lo studio delle leggi della fluidodinamica e della termofluidodinamica (Fluent); software di calcolo illumino-tecnico: luce naturale e artificiale (ECO- TECT, RADIANCE); 1 Modellizzazione: da modellizzare, assumere come modello, nel linguaggio scientifico il fatto di scegliere, di istituire come modello. Si distingue dal modellare: lavorare una sostanza plastica per darle una forma (da vocabolario Treccani).

8 12 INTRODUZIONE software di calcolo acustico: isolamento acustico, acustica architettonica, acustica ambientale; software di calcolo dei dettagli tecnici: trasmissione del calore, ponti termici, vetrate continue, facciate a doppia pelle etc. L espressione Virtual Environment, racchiude lo studio di tutti i parametri legati alla sostenibilità ed al comfort negli edifici, negli ambienti confinati e nel contesto urbano. Alcuni software di calcolo Virtual Environment sono: TRNSYS, TRaNsient SYstems Simulation program, è il principale modello di calcolo delle valutazioni dinamiche del comportamento dell edifico, in base alle caratteristiche geometriche, dei materiali, agli occupanti, all utilizzo dell edificio e degli impianti termici HVAC, al comportamento degli utenti, incluso impianti elettrici, di illuminazione, di cogenerazione, fonti rinnovabili e celle combustibili, e alle variabili climatiche reali desunte dalle stazioni metereologiche riferite all esatta geometria e condizioni del contesto. TRNSYS è il software di riferimento per ricercatori e ingegneri nella validazione di altri algoritmi di calcolo, formule, materiali, normative; EnergyPlus, è il software di simulazione dinamica del comportamento energetico dell edificio, al pari di TRNSYS ma più popolare, consente di modellizzare input ed output in maniera modulare e per zone, considera tutti i parametri che possono influenzare il comportamento energetico, compresi usi elettrici, ventilazione e infiltrazioni, uso dell acqua. Il software non ha un interfaccia grafica ed alcuni software commerciali hanno adattato la propria interfaccia grafica al fine di esportare un formato file, compatibile con EnergyPlus (ad esempio DesignBuilder e MC5Suite). Tra i dati di output è possibile ottenere l andamento orario della temperatura operativa, della temperatura media delle pareti, dell umidità, del consumo di gas naturale, e di elettricità; ECOTECT, è il software con interfaccia grafica 3D che consente di modellizzare l edificio ed il suo comportamento rispetto alla radiazione solare, all ombreggiamento e percorso solare, al comportamento acustico, all illuminazione naturale ed elettrica, e consente la valutazione del LCA (Life Cycle Analysis) e dei costi. Valuta le prestazioni dell involucro e non degli impianti eventualmente presenti, offrendo la possibilità di interfacciarlo con Radiance (parametri illuminotecnici) e con EnergyPlus. Questi sono i software di riferimento, non certo gli unici, è possibile trovare un lungo elenco di applicazioni per la progettazione degli impianti tecnici, per soluzioni tecnologiche innovative, fonti rinnovabili, sistemi passivi ed altro. Per ulteriori approfondimenti si rimanda al link:

9 INTRODUZIONE 13 SOFTWARE COMMERCIALI I software per la valutazione e modellazione del comportamento dell edificio si possono, quindi, distinguere in due categorie: software sperimentali, per la ricerca, quali TRNSYS; EnergyPlus, DOE.2, che seguono le leggi della fisica tecnica, della termodinamica, della termocinetica, delle leggi del comfort e del benessere, della termofluidodinamica applicate agli edifici ed agli impianti; software commerciali o professionali, per il calcolo termotecnico, che seguono le indicazioni dei metodi di calcolo delle normative, anche essi derivati dalle simulazioni di cui sopra, ma oggetto di studio e standardizzazione degli algoritmi di calcolo, secondo le indicazioni degli attori che utilizzano tali norme: professionisti, costruttori, produttori, legislatori. La principale differenza tra i due software è nella finalità: i primi hanno come obiettivo la ricerca e lo studio della rispondenza del modello di calcolo al caso reale, e sono utilizzati per la valutazione del comportamento di materiali e/o soluzioni tecnologico-costruttive e per la validazione di altri metodi di calcolo da normativa; sono utilizzati, anche, per i test di laboratorio, hanno un ampia gamma di variabili e devono garantire la rispondenza tra l oggetto studiato e il suo modello di calcolo: sono l equivalente del lavoro svolto da un sarto nel confezionare un abito; i secondi hanno come obiettivo l applicazione del costruire a regola d arte, secondo i criteri minimi, e quindi standard, che garantiscono il rispetto delle disposizioni di legge, la sicurezza per il cittadino e per i professionisti: sono l equivalente delle taglie degli abiti che si possono comprare nei negozi di abbigliamento. Non è detto che un prodotto/edificio che garantisca la perfetta aderenza dei risultati tra simulazione virtuale e realtà risponda ai requisiti minimi di legge. I software professionali sono quelli che devono garantire la validità dei risultati e la rispondenza alle indicazioni normative, anche sotto il profilo tecnico-giuridico. Ai fini delle disposizioni di legge e per la progettazione e certificazione energetica degli edifici, per il calcolo della prestazione energetica devono essere utilizzati i software di calcolo professionali, secondo le disposizioni della normativa. Le valutazioni inerenti il comportamento dell edificio, come si è visto, possono riguardare diversi aspetti e interazione tra questi. La prestazione energetica degli edifici, ed il relativo fabbisogno di energia primaria ed emissioni di CO 2, assume una notevole importanza anche in relazione all attuale quadro legislativo ed alle politiche energeti-

10 14 INTRODUZIONE che, economiche ed ambientali, dall obiettivo della Comunità Europea alla Green Economy del Presidente USA Barack Obama. La prestazione energetica degli edifici: UNI EN ISO Le politiche per la sostenibilità ambientale ed energetica, la riduzione dei consumi energetici e delle emissione di CO 2 riguardano anche il settore delle costruzioni e degli immobili, responsabile, secondo la direttiva 2002/91/CE di circa il 40% dei fabbisogni energetici della Comunità Europea. La direttiva 2002/91/CE, nella premessa al punto 22, riporta Occorrerebbe prevedere la possibilità di un rapido adeguamento del metodo di calcolo e della revisione periodica da parte degli Stati membri delle prescrizioni minime nel campo del rendimento energetico degli edifici nei confronti del progresso tecnologico, per quanto riguarda, tra l altro, le proprietà (o qualità) isolanti dei materiali da costruzione e dell evoluzione futura degli standard, e prevede all art. 3 Adozione di una metodologia : Gli Stati membri applicano a livello nazionale e regionale una metodologia di calcolo del rendimento energetico degli edifici sulla base del quadro generale di cui all Allegato. Le Parti 1 e 2 di tale quadro sono adeguate al progresso tecnico secondo la procedura di cui all art. 14, paragrafo 2, tenendo conto dei valori o delle norme applicati nella normativa degli Stati membri. Tale metodologia è stabilita a livello nazionale o regionale. Il rendimento energetico degli edifici è espresso in modo trasparente e può indicare il valore delle emissioni di CO 2. Il calcolo della prestazione energetica è quindi un elemento determinante nelle politiche energetiche europee, nazionali e locali, in quanto è attraverso la conoscenza della prestazione energetica che si possono misurare gli obiettivi che si intendono raggiungere. La norma standard di riferimento, a livello mondiale, per quel che riguarda la valutazione della prestazione energetica degli edifici è la UNI EN ISO Energy performance of buildings Calculation of energy use for space heating and cooling (Prestazione energetica degli edifici Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento) recepita in inglese dall UNI. La UNI EN ISO 13790, è stata aggiornata nel 2008 a seguito del mandato M/343 della Comunità Europea per la direttiva 2002/91/CE, e definisce il metodo di calcolo del fabbisogno energetico dell edificio per il riscaldamento e il raffrescamento, date le caratteristiche geometriche e termo-fisiche dell involucro, la destinazione d uso e le caratteristiche degli occupanti ed i dati climatici standard. Consente di calcolare quanta fame di energia ha l edificio per garantire le condizioni di comfort standard.

11 INTRODUZIONE 15 La norma prevede una serie di differenti livelli di dettagli del calcolo ed include l influenza del recupero di energia dalle perdite di calore. Nell introduzione sono indicate le applicazioni della norma: a) conformità giuridica ai regolamenti espressi in termini di Energy Targets; b) comparazione delle diverse prestazioni energetiche nella progettazione e/o pianificazione di un edificio; c) evidenziazione e standardizzazione dei livelli della prestazione energetica degli edifici esistenti; d) valutazione degli effetti delle misure per la conservazione di energia negli edifici esistenti o altri sistemi per ridurre i consumi di energia; e) previsione del fabbisogno energetico regionale, nazionale o internazionale, mediante il calcolo degli usi energetici tipici dello stock edilizio. La UNI EN ISO definisce tre metodi di calcolo: a) il metodo quasi-statico su base mensile, con la possibilità di adottare il metodo stagionale; b) metodo dinamico su base oraria; c) metodo di calcolo dettagliato con l utilizzo di metodi di simulazione dinamica (software). La norma è applicabile per la progettazione di nuovi edifici e per edifici esistenti e sono descritti i parametri di calcolo per ciascuno dei metodi dinamico o quasi-statico. Negli allegati sono approfonditi particolari condizioni, le normative di riferimento, la precisione del metodo di calcolo, i fattori di utilizzo mensili e stagionali, la scelta dei dati input standard ed anche gli apporti di calore e il guadagno solare di elementi speciali quali, ad esempio, le serre solari, i muri Trombe, il sistema Barra-Costantini. La UNI EN è alla base della norma UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale, che costituisce la norma di riferimento nazionale, in quanto l Italia adotta il metodo mensile previsto dalla UNI EN ISO La UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria e le norme UNI/TS Parte 3 in corso di pubblicazione e 4 in corso, invece, di elaborazione, sono l applicazione riferita al contesto italiano delle norme dalla UNI EN e delle altre norme del CEN Umbrella. La UNI CEN/TR Spiegazione della relazione generale tra le varie norme europee e la direttiva sulla prestazione energetica degli edifici (EPBD) Documento riassuntivo, detta anche CEN Umbrella, è il documento che riassume ed elenca tutte le norme derivate dal mandato della

12 16 INTRODUZIONE Commissione Europea al CEN per l elaborazione delle norme di calcolo della prestazione energetica degli edifici, come previsto dalla direttiva 2002/91/CE. Tutte le norme del CEN Umbrella sono state recepite dall UNI in lingua inglese. La validazione dei software di calcolo Il DPR 59/2009 all art. 3 prevede che le norme tecniche nazionali per il calcolo della prestazione energetica sono le UNI/TS Parte 1 e Parte 2, le quali sono alla base anche della certificazione energetica degli edifici secondo le Linee Guida nazionali (DM 26 giugno 2009). L art. 7 del DPR 59/2009 prevede, inoltre, che i software commerciali utilizzino tali metodologie e che garantiscano che i valori degli indici di prestazione energetica abbiano uno scostamento di più o meno il 5% rispetto alla normativa. La garanzia è fornita mediante la validazione del software rilasciata dal CTI (Comitato Termotecnico Italiano) che ha attivato una procedura interna per la richiesta e ottenimento della validazione dei software. Il CTI ha elaborato una Procedura per il rilascio del certificato di conformità alle norme UNI/TS 11300:2008 Parte 1 e 2 ai sensi del DPR 2 aprile 2009 n che costituisce lo strumento di riferimento nazionale. I criteri per scegliere un software di calcolo commerciale dovrebbero essere: l attestazione di conformità del software alla norma UNI/TS 11300:2008 Parte 1 e Parte 2 rilasciato dal CTI con indicato il numero del certificato, la denominazione commerciale, la versione (release) data del software; la possibilità di controllare i dati di ingresso, la procedura di calcolo e la coerenza dei riferimento normativi e legislativi; la facilità di utilizzo (user friendly) e comprensione dei comandi; l interfaccia grafica e modalità di inserimento dei dati (2D o 3D). 2 Link CTI software validati e procedura: oppure e selezionare Certificazione Software.

13 INTRODUZIONE 17 DPR 2 aprile 2009, n. 59 Regolamento di attuazione dell art. 4, comma 1, lettere a) e b), del DLgs 19 agosto 2005, n. 192, concernente attuazione della direttiva 2002/91/CE sul rendimento energetico in edilizia (GU n. 132 del 10 giugno 2009) (Stralcio)... omissis... Art. 3. Metodologie di calcolo della prestazione energetica degli edifici e degli impianti 1. Ai fini dell art. 4, comma 1, lettere a) e b), del decreto legislativo, per le metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici si adottano le norme tecniche nazionali, definite nel contesto delle norme EN a supporto della direttiva 2002/91/CE, della serie UNI/TS e loro successive modificazioni. Di seguito si riportano le norme a oggi disponibili: a) UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale; b) UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. 2. Ai fini della certificazione degli edifici, le metodologie per il calcolo della prestazione energetica sono riportate nelle Linee Guida nazionali di cui al decreto del Ministro dello Sviluppo Economico, adottato ai sensi dell art. 6, comma 9, del decreto legislativo. Art. 7. Disposizioni finali 1. Gli strumenti di calcolo applicativi delle metodologie di cui al comma 1 dell art. 3, software commerciali, garantiscono che i valori degli indici di prestazione energetica, calcolati attraverso il loro utilizzo, abbiano uno scostamento massimo di più o meno il 5% rispetto ai corrispondenti parametri determinati con l applicazione dello strumento nazionale di riferimento. La predetta garanzia è fornita attraverso una verifica e dichiarazione resa dal Comitato Termotecnico Italiano (CTI) o dall Ente Nazionale Italiano di Unificazione (UNI). 2. In relazione alle norme tecniche di cui al comma 1 dell art. 3, il CTI predispone lo strumento nazionale di riferimento sulla cui base fornire la garanzia di cui al comma Nelle more del rilascio della dichiarazione di cui sopra, la medesima è sostituita da autodichiarazione del produttore dello strumento di calcolo, in cui compare il riferimento della richiesta di verifica e dichiarazione avanzata dal predetto soggetto ad uno degli organismi citati al comma 1.

14 18 INTRODUZIONE L obiettivo del presente libro è quello di illustrare i contenuti per il calcolo della prestazione energetica, in quanto conoscere il metodo di calcolo consente di comprendere quali siano i parametri che, in sede progettuale, di verifica o di certificazione, possono influenzare il rendimento energetico dell edifico, e quali possono migliorarne l efficienza energetica, consentendo al tecnico di non affidarsi esclusivamente ai software di calcolo.

15 CAPITOLO 1 REQUISITI MINIMI, PRESTAZIONI ED INDICATORI DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA 1.1. REQUISITI MINIMI PRESTAZIONALI Il DLgs 192/2005 così come modificato dal DLgs 311/2006 fissa i requisiti minimi prestazionali dell edificio a seconda dell ambito di applicazione definito nell art. 3. I requisiti minimi sono i valori delle prestazioni energetiche che devono essere soddisfatti per poter ottenere i titoli abilitativi relativi all intervento edilizio eseguito, definiti dal DLgs 192/2005 e s.m.i. Allegato C e dal DPR 59/2009. I requisiti minimi di prestazione energetica sono espressi in termini numerici (l indice di prestazione energetica EP in kwh/m 2 anno, la trasmittanza in W/m 2 K etc.) e non in classi di prestazione. Il rispetto di tali valori minimi è condizione necessaria per l ottenimento dei titoli abilitativi, a seconda dell ambito di intervento in cui ricadono, e sono oggetto di accertamento ed ispezione da parte dei Comuni. Qualora si verifichi che il progetto o l edificio costruito non rispetti i requisiti minimi riportati nella Relazione Tecnica o nell Attestato di Qualificazione Energetica, previsti dal DLgs 192/2005 e s.m.i., o dai provvedimenti regionali, non è possibile ottenere i titoli abilitativi e dovranno essere applicate le relative sanzioni. I valori dei requisiti minimi devono essere riportati nella documentazione amministrativa: Relazione Tecnica art. 28 legge 10/1991 ovvero art. 8 ed Allegato E DLgs 192/2005 e Attestato di Qualificazione Energetica, per l ottenimento dei titoli abilitativi e devono essere asseverati da tecnico abilitati ai sensi dell art. 481 del Codice Penale. Le Amministrazioni pubbliche ed in particolare i Comuni nell ambito delle attività di accertamento e ispezione e nel rilascio dei titoli abilitativi devono verificare che la Relazione Tecnica (Dichiarazione di inizio lavori) e l Attestato di Qualificazione Energetica (Dichiarazione di fine lavori) ri-

16 20 CAPITOLO 1 spettino i valori minimi di legge. In caso contrario devono dichiarare irricevibile la documentazione. I requisiti minimi possono essere aggiornati e modificati, in termini migliorativi, dai regolamenti edilizi locali. Gli indicatori dei requisiti minimi si riferiscono sia alla prestazione energetica dell edifico nel suo complesso, sia a sub-sistemi tecnologici dell edificio e sono: 1) l indice di prestazione energetica EP i, per la climatizzazione invernale, espresso in kwh/m 2 anno di energia primaria, calcolato secondo le UNI/TS Parte 1 e Parte 2, con il quale: a) si verifica il rispetto del requisito minimo parametrizzato in base al rapporto S/V ed alla zona climatica; b) si valuta la classe energetica, espressa in lettere, all interno della quale si trova l edificio, 2) l indice di prestazione energetica EP acs, per la produzione di acqua calda sanitaria, per le normative dove è previsto, espresso in kwh/m 2 anno di energia primaria, e calcolato secondo la UNI/TS Parte 2 con il quale: a) si verifica il rispetto del requisito minimo parametrizzato alla superficie utile o alla destinazione d uso dell edificio; b) si valuta la classe energetica, espressa in lettere, all interno della quale si trova l edificio; 3) l indice di prestazione energetica per il raffrescamento estivo dell involucro edilizio (EP e,invol ) espresso in kwh/m 2 anno di energia primaria, calcolato secondo le UNI/TS Parte 1, previsto dal DPR 59/2009 art. 4 comma 3; 4) la trasmittanza delle chiusure opache verticali esterne, o tra edifici o tra unità immobiliari, e orizzontali di copertura o di basamento verso locali non riscaldati o porticati (U) in W/m 2 K, calcolata secondo la UNI EN 6946, oppure secondo gli abachi delle norme UNI S (Allegato A, B,C), UNI e UNI 10355; 5) la trasmittanza delle chiusure opache orizzontali di basamento verso terreno (U) in W/m 2 K calcolata secondo la UNI EN ISO 13370, oppure secondo gli abachi delle norme UNI S (Allegati A, B,C), UNI e UNI 10355; 6) la trasmittanza delle chiusure trasparenti verticali od orizzontali (U W ) in W/m 2 K, calcolata secondo la UNI EN ISO Parte 1 e Parte 2; 7) la trasmittanza media definita come il valore medio, pesato rispetto alle superfici lorde, delle trasmittanze dei singoli componenti della struttura posti in parallelo tra di loro, comprese le tramittanze termiche lineari dei ponti termici ad essa attribuibili, se presenti; 8) i ponti termici e dei ponti termici corretti calcolata secondo le UNI 13468, UNI EN e UNI EN ;

17 REQUISITI MINIMI, PRESTAZIONI ED INDICATORI DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA 21 9) la trasmittanza termica periodica, lo sfasamento e il fattore di attenuazione delle chiusure opache verticali e/o di copertura, calcolati secondo la UNI EN 13786; 10) il fattore solare del vetro (g) calcolato secondo la UNI EN 410; 11) il rendimento globale medio stagionale dell impianto termico, calcolato secondo le procedure della norma UNI/TS Parte 1 e 2 o secondo la norma UNI Si fa notare che nonostante l indice di prestazione energetica dipenda dalle caratteristiche dell involucro edilizio e dal rendimento medio globale dell impianto termico, il rispetto dei limiti di legge delle trasmittanze e del rendimento dell impianto non garantiscono, di per sé, il soddisfacimento dei valori minimi dell indice di prestazione energetica. I metodi di calcolo dell indice di prestazione energetica consentono di valutare separatamente gli apporti dei singoli interventi. Le azioni per migliorare i requisiti minimi possono interessare interventi volti a favorire il risparmio energetico, mediante l aumento del valore della trasmittanza o dell inerzia termica delle chiusure opache, oppure mediante l efficientamento energetico degli impianti con l uso di sistemi a bassa temperatura, di sistemi di regolazione della portata, di fonti energetiche rinnovabili. TABELLA 1.1 Trasmittanza termica delle strutture opache verticali (U) in W/m 2 K (valori limite come da Allegato C DLgs 192/2005 e s.m.i.) Zona climatica Dal 1 gennaio 2006 Dal 1 gennaio 2008 Dal 1 gennaio 2010 U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) A 0,85 0,72 0,62 B 0,64 0,54 0,48 C 0,57 0,46 0,40 D 0,50 0,40 0,36 E 0,46 0,37 0,34 F 0,44 0,32 0,33 TABELLA 1.2 Trasmittanza termica delle strutture opache orizzontali o inclinate di copertura (U) in W/m 2 K (valori limite come da Allegato C DLgs 192/2005 e s.m.i.) Zona climatica Dal 1 gennaio 2006 Dal 1 gennaio 2008 Dal 1 gennaio 2010 U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) A 0,80 0,42 0,38 B 0,60 0,42 0,38 C 0,55 0,42 0,38 D 0,46 0,35 0,32 E 0,43 0,32 0,30 F 0,41 0,31 0,29

18 22 CAPITOLO 1 TABELLA 1.3 Trasmittanza termica delle strutture opache orizzontali di basamento verso locali non riscaldati o verso lʼesterno (U) in W/m 2 K (valori limite come da Allegato C DLgs 192/2005 e s.m.i.) Zona climatica Dal 1 gennaio 2006 Dal 1 gennaio 2008 Dal 1 gennaio 2010 U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) A 0,80 0,74 0,65 B 0,60 0,55 0,49 C 0,55 0,49 0,42 D 0,46 0,41 0,36 E 0,43 0,38 0,33 F 0,41 0,36 0,32 TABELLA 1.4 Trasmittanza termica delle chiusure trasparenti comprensive di infissi (U) in W/m 2 K (valori limite come da Allegato C DLgs 192/2005 e s.m.i.) Zona climatica Dal 1 gennaio 2006 Dal 1 gennaio 2008 Dal 1 gennaio 2010 U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) A 5,50 5,00 4,60 B 4,40 3,60 3,00 C 3,30 3,00 2,60 D 3,10 2,80 2,40 E 2,80 2,40 2,20 F 2,40 2,20 2,00 TABELLA 1.5 Trasmittanza termica delle chiusure trasparenti solo vetro (U) in W/m 2 K (valori limite come da Allegato C DLgs 192/2005 e s.m.i.) Zona climatica Dal 1 gennaio 2006 Dal 1 gennaio 2008 Dal 1 gennaio 2010 U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) U (W/m 2 K) A 5,00 4,50 3,70 B 4,00 3,40 2,70 C 3,00 2,30 2,10 D 2,60 2,10 1,90 E 2,40 1,90 1,70 F 2,20 1,70 1,30

19 REQUISITI MINIMI, PRESTAZIONI ED INDICATORI DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA INDICE DI PRESTAZIONE ENERGETICA DI ENERGIA PRIMARIA (EP) La prestazione energetica è espressa dagli indicatori della performance energetica EP che esprimono con un unico valore l energia primaria necessaria all edificio. L energia primaria è la quantità di energia che non è stata convertita in altre forme di energia. L unità di misura caratteristica è il tep, Tonnellata Equivalente di Petrolio, che esprimere i vari vettori energetici (combustibili solidi liquidi o gassosi, energia elettrica ecc.) in una unica e univoca unità di misura, in funzione dei fattori di conversione e dei poteri combustibili inferiori (PCI) dei diversi vettori energetici. Il tep è utilizzato prevalentemente nella letteratura tecnica, nel caso di interventi di efficientamento energetico degli impianti e per il mercato dei Titoli di Efficienza Energetica. Altri indicatori 3 della prestazione energetica sono le tonnellate di CO 2 (tco 2 ), utilizzate nel mercato dei Certificati Verdi e delle emissioni, nella valutazione di impatto ambientale, in questo caso il fattore di conversione dei vettori energetici viene tradotto in emissioni di CO 2, per valutare la quantità di CO 2 emessa e/o evitata. L indicatore di performance energetica previsto dal DLgs 192/2005 è l indice di prestazione energetica EP espresso in kwh/m 2 anno o in kwh/m 3 anno, che esprime il fabbisogno di energia primaria (kwh) durante l anno per unità di superficie utile netta dell edificio (o di volume), e tiene conto di tutti i fabbisogni energetici necessari per soddisfare gli usi energetici dell edificio. Gli usi energetici da considerare per la valutazione della prestazione energetica dell edificio sono: riscaldamento (climatizzazione invernale); raffrescamento e deumidificazione (condizionamento dell aria); ventilazione e umidificazione (climatizzazione dell aria); acqua calda per usi igienico-sanitari; illuminazione (per usi non residenziali); altri servizi energetici (per usi non residenziali). A seconda degli usi energetici è possibile calcolare il fabbisogno di energia termica utile, che esprime la quantità di energia di cui l edificio ha bisogno per un determinato uso energetico; per il riscaldamento (Q h ) o il raffrescamento (Q c ) questo dipende dalle caratteristiche geometriche e termofisiche dell edificio, dalle condizioni climatiche e dall uso, mentre per il 3 Tra le modalità di espressione dell energia primaria, durante la sua elaborazione, la UNI EN prevedeva il costo unitario dell energia, da fissare in base al mercato energetico nazionale, nelle stesure successive questo indicatore è stato eliminato. Nelle bozze della nuova versione della direttiva 2002/91/CE tale aspetto viene riproposto.

20 24 CAPITOLO 1 fabbisogno di energia termica utile (Q w ) per l acqua calda sanitaria si fa riferimento agli usi standard previsti dalla UNI/TS Parte PROCEDURA DI CALCOLO DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA La procedura di calcolo della prestazione energetica prevede: 1) la determinazione del fabbisogno di energia termica utile dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale (come previsto dalla UNI/TS Parte 1), mediante: 1.1) la raccolta dei dati di ingresso, la definizione delle zone climatizzate, i parametri termofisici delle strutture edilizie, i dati normalizzati relativi all utenza e alle condizioni climatiche, calcolati secondo le rispettive normative UNI 4 ; i dati di ingresso relativi all edificio sono: dati geometrici: definizione della zona climatizzata: volume climatizzato e area delle superfici disperdenti delimitanti la zona climatizzata; dati termofisici dell involucro edilizio: trasmittanza, fattore solare etc. delle pareti delimitanti il volume climatizzato, strutture opache e trasparenti; dati climatici: temperatura esterna della località per ogni mese durante l intero arco dell anno, gradigiorno, valore dell insolazione media mensile; 1.2) la determinazione del fabbisogno di energia termica utile per la produzione di acqua calda sanitaria, come previsto dalla UNI/TS Parte 2; 2) la determinazione del fabbisogno di energia primaria degli impianti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria, che tiene conto dei rendimenti e delle perdite dei diversi sottosistemi, in relazione alla tipologia di terminali per l emissione del calore, della rete di distribuzione, dei sistemi di regolazione e del tipo di generatore di calore utilizzato, come previsto dalla UNI/TS Parte 2; 3) la determinazione del fabbisogno di energia primaria degli impianti per la climatizzazione estiva e la ventilazione, che tiene conto dei rendimenti dei diversi sottosistemi impiantistici e di generazione e trattamento dell aria, secondo quanto previsto dalla UNI/TS Parte 3, in fase di discussione pubblica; 4 Le norme UNI di supporto consentono di calcolare la trasmittanza dei pacchetti edilizi, calcolo dei ponti termici, della trasmittanza delle chiusure trasparenti etc. L elenco delle norme UNI, riportato nell Allegato B del DM 26 giugno 2009, è riportato nell Appendice di questo libro.

21 REQUISITI MINIMI, PRESTAZIONI ED INDICATORI DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA 25 4) la determinazione del fabbisogno di energia primaria da fonti energetiche rinnovabili, da scomputare dal fabbisogno di energia termica utile, per le fonti energetiche da: solare termico, solare fotovoltaico, eolico, idroelettrico, biomasse e assimilabili, pompe di calore, cogenerazione e teleriscaldamento, secondo quanto previsto dalla UNI/TS Parte 4, in fase di elaborazione. Il calcolo dell indice di prestazione energetica di Energia Primaria (EP), previsto dall Allegato C del DLgs 192/2005 modificato dal DLgs 311/2006, è il risultato dell applicazione delle valutazioni sopra descritte. Attualmente l indice di prestazione energetica EP tiene conto dei soli sistemi impiantistici per il riscaldamento invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. L impianto normativo delle norme UNI/TS è la traduzione della UNI EN e delle norme UNI EN x del mandato M/343 CTI a supporto della direttiva europea 2002/91/CE, rispetto al quadro normativo italiano pre-vigente ora abrogato (UNI EN 832 e Raccomandazioni CTI). Le UNI/TS elaborate da parte del CTI semplificano il corposo numero di norme tecniche del CEN-Umbrella. Fig. 1.3 Flow Chart: procedura di calcolo del CEN-Umbrella (EN 15615) Il quadro normativo completo consentirà di calcolare l energia primaria e l indice di prestazione energetica EP in funzione del fabbisogno energetico dell edifico per il riscaldamento e il raffrescamento e dell uso standard per acqua calda sanitaria e illuminazione, della quantità di energia ero-

22 26 CAPITOLO 1 gata al sistema impiantistico alla quale dovrà essere sottratta l energia erogata da impianti alimentati da fonti rinnovabili eventualmente a servizio dell edificio o del complesso di edifici (boundary). Il consumo netto di energia erogata è convertito, a seconda del combustibile utilizzato, in energia primaria. Boundary o contorno dell edificio L energia prodotta da fonti energetiche rinnovabili a servizio dell edificio deve essere scomputata dal calcolo dell energia primaria consumata. A questo fine viene definito boundary o contorno dell edificio l insieme dei dispositivi impiantistici a valle del contatore che consentono di fornire energia e garantire le condizioni di comfort e gli usi standard dell edificio. L energia può essere importata dall esterno del contorno, è il caso dell energia elettrica o del gas proveniente dalla rete cittadina, oppure esportata dal contorno verso la rete cittadina, è il caso classico della produzione di energia elettrica da fotovoltaico venduta alla rete così come consentito dal DM 19 febbraio 2007 ContoEnergia. All interno del contorno dell edificio l energia può essere prodotta e autoconsumata, come nel caso di impianti solare termico, impianti di cogenerazione o di produzione di energia elettrica da pannelli fotovoltaici in regime di scambio sul posto 5. In quest ultimo caso il calcolo dell energia primaria deve tenere conto dell energia erogata prelevata dall esterno alla quale deve essere sottratta l energia autoconsumata all interno del contorno dell edificio. La definizione di boundary consente di chiarire quali siano le quantità di energia da sottrarre, in particolare per situazioni complesse quali piani particolareggiati, comparti edilizi ecc. nei quali sono previsti impianti da fonti energetiche rinnovabili e/o impianti da energie assimilate quali impianti di cogenerazione. Il presente testo intende fornire i principali riferimenti per il calcolo del fabbisogno di energia primaria degli edifici. L intento è quello di fornire al lettore gli strumenti per una valutazione semplificata dei consumi per le situazioni più comuni. Si rimanda alla normativa tecnica specifica per riferimenti, valori, formule e metodologie di calcolo dettagliate. Si rimanda alle schede tecniche dei produttori per i valori caratteristici di cui alle relative normative. 5 Il regime di scambio sul posto consente al beneficiario della tariffa incentivante del contoenergia di consumare l energia prodotta dal pannello, per la quale viene riconosciuta la tariffa incentivante, e di immettere in rete l energia elettrica non consumata come stabilito dal DM 19 febbraio 2007 ContoEnergia.

23 REQUISITI MINIMI, PRESTAZIONI ED INDICATORI DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA 27 Fig. 1.4 Boundary o contorno dell edificio

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