CALCOLO DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI SECONDO LE SPECIFICHE TECNICHE UNI TS 11300:2008 PARTE 1 E PARTE 2

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1 Comitato Termotecnico Italiano Energia e Ambiente Iscritto c/o la Prefettura di Milano nel Registro delle Persone Giuridiche al n. 604 Via Scarlatti Milano - P.IVA Tel Fax cti@cti2000.it CALCOLO DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI SECONDO LE SPECIFICHE TECNICHE UNI TS 11300:2008 PARTE 1 E PARTE 2 STUDIO DI CASO EDIFICIO 5A Dati di input e risultati di calcolo Versione: marzo

2 Comitato Termotecnico Italiano Energia e Ambiente Iscritto c/o la Prefettura di Milano nel Registro delle Persone Giuridiche al n. 604 Via Scarlatti Milano - P.IVA Tel Fax cti@cti2000.it Licenza d uso La licenza d uso non riconosce al Soggetto licenziatario (coincidente con l acquirente del documento e che ha accettato le condizioni qui riportate con il download della copia informatica in formato PDF dal sito internet del CTI) la proprietà del prodotto ma esclusivamente un diritto d uso. Copyright Il Soggetto licenziatario riconosce che: - il prodotto è di proprietà CTI in quanto titolare del copyright e che tali diritti sono tutelati dalle leggi nazionali e dai trattati internazionali sulla tutela del copyright; - tutti i diritti, compresi i diritti di proprietà intellettuale e interessi nel e sul prodotto sono e saranno esclusivamente del CTI. Utilizzo del prodotto Il Soggetto licenziatario può utilizzare, solo per fini interni del proprio personale/dipendente una sola copia di questo prodotto. E consentita la realizzazione di una sola copia del file del prodotto ai fini di backup. Il prodotto non può essere modificato, tradotto, adattato o ridotto. E vietato dare il prodotto in licenza o in affitto, rivenderlo, distribuirlo o cederlo a qualunque titolo in alcuna sua parte, né in originale né in copia. Responsabilità del CTI Né il CTI, né un suo dirigente o dipendente, può essere considerato responsabile per ogni eventuale danno che possa derivare, nascere o essere in qualche modo correlato con il possesso o l uso del prodotto da parte del Soggetto licenziatario. Tali responsabilità sono a carico del Soggetto licenziatario. Tutela Legale Il CTI si riserva di intraprendere qualsiasi azione legale nei confronti del Soggetto licenziatario a salvaguardia dei propri diritti in qualsiasi giurisdizione presso la quale vi sia stata una violazione del presente accordo. L accordo è regolato dalla normativa vigente in Italia e il tribunale competente per qualsiasi controversia è quello di Milano.

3 PREMESSE Il presente documento costituisce uno studio di caso che ha lo scopo di fornire, da un lato, un esempio applicativo della UNI TS 11300:2008 Parti 1 e 2 limitatamente al calcolo dei fabbisogni invernali, e, dall altro, uno strumento con cui confrontare i risultati ottenuti. Il calcolo dei fabbisogni estivi, secondo quanto riportato nel D.P.R. n 59 del 2009 e nelle linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici del 26 giugno 2009, sarà considerato in un successivo documento. Il presente documento è stato suddiviso in cinque parti di cui, le prime quattro sono atte a descrivere l edificio campione e a fornire tutti i dati e le informazioni necessarie allo svolgimento dei calcoli, così come nel modello descritto dalla UNI TS 11300:2008, mentre l ultima sintetizza i principali risultati di calcolo, funzionali appunto alla verifica. Più nel dettaglio, nella prima parte vengono forniti i dati generali dell edificio e i parametri gestionali richiesti dalla UNI TS 11300:2008. Nella seconda parte sono descritti tutti gli elementi strutturali che poi saranno utilizzati nel progetto, ovvero componenti trasparenti, componenti opachi verticali e orizzontali e ponti termici. Nella terza sono presentate le zone, climatizzate e non climatizzate, nelle quali è stato suddiviso l edificio. Terminata la descrizione dell edificio, nella quarta parte sono fornite le informazioni relative agli impianti di riscaldamento e di generazione dell acqua calda sanitaria. Nella quinta e ultima parte del documento vengono quindi presentati i risultati di calcolo conformi alla UNI TS 11300:2008 Parti 1 e 2 relativi al presente edificio campione. Il documento è accompagnato da file in formato DWG (piante, prospetti e sezioni). Si faccia riferimento a questi ultimi per ricavare tutte le informazioni di carattere geometrico eventualmente necessarie per l imputazione dei dati oltre a quelle riportate nel presente testo. Ai fini del confronto dei risultati ottenuti dall applicazione del presente caso su software specifici con quelli qui riportati e dichiarati conformi alla UNI TS 11300:2008 Parti 1 e 2, si raccomanda di seguire scrupolosamente tutte le indicazioni e le assunzioni specificate nei paragrafi che seguono. I

4 Relativamente alle modalità di imputazione dei dati e alle metodologie di calcolo, qui di seguito si fornisce uno schema riassuntivo delle scelte che sono state compiute, in coerenza con il tipo di valutazione effettuata. Variabile Tipo di valutazione Imputazione delle superfici disperdenti Metodologia di calcolo/imputazione dei dati A2 valutazione standard (asset rating) Superfici disperdenti interne al netto dei divisori interni Calcolo delle trasmittanze termiche a partire da stratigrafia secondo la UNI EN ISO 6946 Imputazione di trasmittanze note fornite dal produttore Secondo la UNI EN ISO Imputazione delle trasmittanze termiche delle superfici opache Imputazione delle trasmittanze termiche di porte e di vetri e telai dei componenti finestrati Calcolo dello scambio termico per trasmissione attraverso i ponti termici Calcolo dei fattori di correzione dello scambio In questo caso non necessario termico tra ambienti climatizzati e non climatizzati Calcolo dello scambio termico verso il terreno Secondo la UNI EN ISO Calcolo della capacità termica interna Secondo la UNI EN ISO Calcolo del rendimento di distribuzione Secondo i Prospetti 21 della UNI TS Calcolo del rendimento di generazione Secondo il metodo dell Appendice B della UNI TS basato sulla Direttiva 92/42/CEE Prospetto riassuntivo delle scelte metodologiche relative al presente studio di caso II

5 INDICE PARTE 1: DATI GENERALI DELL EDIFICIO Piante e prospetti Pianta Piano Terra Pianta Primo Piano Prospetto Sud Prospetto Est Prospetto Nord Prospetto Ovest Sezione A-A Informazioni generali Dati di contesto dell edificio Proprietà geometriche dell edificio Dati relativi all utenza e parametri gestionali 7 PARTE 2: DESCRIZIONE DEI COMPONENTI STRUTTURALI COSTIT ENTI 8 L EDIFICIO Componenti trasparenti Finestra 150x Finestra 150x Finestra 80x Componenti opachi verticali Parete esterna da 40 cm di spessore Parete interna da 15 cm di spessore Parete interna da 10 cm di spessore Componenti opachi orizzontali Pavimento su terreno da 35 cm di spessore Solaio da 35 cm di spessore Copertura su esterno da 35 cm di spessore Ponti termici di progetto 14 PARTE 3: DESCRIZIONE DELLE ZONE NELLE QUALI E SUDDIVISO 16 L EDIFICIO 3.1 Zone climatizzate Zona climatizzata C1 Piano terra e primo piano 16 III

6 PARTE 4: DESCRIZIONE DEGLI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO E DI 18 GENERAZIONE DELL ACQUA CALDA SANITARIA 4.1 Impianto di riscaldamento Dati per il calcolo del rendimento di emissione Dati per il calcolo del rendimento di regolazione Dati per il calcolo del rendimento di distribuzione Dati per il calcolo del rendimento di generazione Impianto di generazione di ACS Dati relativi al generatore Dati relativi all erogazione e alla distribuzione 20 PARTE 5: RISULTATI DI CALCOLO Fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale dell edificio 21 (UNI TS ) Trasmittanze e capacità termiche dei componenti strutturali Calcolo degli scambi termici con il terreno Coefficienti di scambio termico per trasmissione e ventilazione Altri risultati di calcolo Scambi termici nel periodo invernale Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale del sistema 26 edificio-impianto (UNI TS ) Fabbisogni di energia primaria per la produzione di ACS Rendimenti dell impianto di riscaldame to Fabbisogni di energia primaria per il riscaldamento 27 RIFERIMENTI NORMATIVI 28 IV

7 PARTE 1: DATI GENERALI DELL EDIFICIO 1.1 PIANTE E PROSPETTI In questa sezione sono riportati i disegni di piante e prospetti del presente edificio. Essi hanno solamente la finalità di dare un informazione di carattere qualitativo in merito alla tipologia e alle geometrie del caso di studio. Si faccia in ogni caso riferimento ai file CAD, in formato dwg, allegati a supporto di tale documento, per avere informazioni precise sulle caratteristiche dimensionali di ogni componente e per i rilievi geometrici. 1

8 1.1.1 Pianta Piano Terra Figura Pianta Piano Terra 2

9 1.1.2 Pianta Primo Piano Figura Pianta Primo Piano 3

10 1.1.3 Prospetto Sud Figura 1.3 Prospetto Sud Prospetto Est Figura 1.4 Prospetto Est 4

11 1.1.5 Prospetto Nord Figura 1.5 Prospetto Nord Prospetto Ovest Figura 1.6 Prospetto Ovest 5

12 1.1.7 Sezione A-A Figura 1.7 Sezione A-A 6

13 1.2 INFORMAZIONI GENERALI Dati di contesto dell edificio Destinazione d uso prevalente Palazzina uffici Tipologia E.2 Numero di appartamenti - Numero di piani riscaldati 2 Numero di piani non riscaldati 0 Comune Milano Provincia MI Zona climatica E Temperatura esterna di progetto invernale - 5 C Inizio periodo convenzionale di riscaldamento 15 ottobre Fine periodo convenzionale di riscaldamento 15 aprile Numero di giorni di attivazione 183 Numero di ore di attivazione 24 ore/giorno Composizione del terreno Argilla o fango Conduttività termica del terreno 1,5 W/mK Tabella 1.1 Dati di cont sto dell edificio Proprietà geometriche e termiche dell edificio Descrizione della grandezza U.M. Valore Superficie utile climatizzata di pavimento [m 2 ] 289,21 Superficie lorda climatizzata di pavimento [m 2 ] 358,75 Volume netto climatizzato [m 3 ] 998,01 Volume lordo climatizzato [m 3 ] 1309,44 Superficie disperdente interna [m 2 ] 736,49 Superficie disperdente esterna [m 2 ] 1122,65 Rapporto S/V [m -1 ] 0,86 Apporti termici interni totali [W] 1735,23 Apporti termici interni per unità di superficie climatizzata [W/m 2 ] 6 Tabella 1.2 Proprietà geometriche e termiche dell edificio Dati relativi all utenza e parametri gestionali Descrizione della grandezza U.M. Valore Tipologia di ventilazione Ventilazione meccanica a doppio flusso con recuperatore Indice di affollamento Pers./m 2 0,06 Portata d aria oraria per persona m 3 / (h * pers.) 39,6 Efficienza del recuperatore - 0,8 Temperatura interna di regolazione per il riscaldamento [ C] 20 Tabella 1.3 Dati relativi all utenza e parametri gestionali 7

14 PARTE 2: DESCRIZIONE DEI COMPONENTI STRUTTURALI COSTITUENTI L EDIFICIO 2.1 COMPONENTI TRASPARENTI In questa sezione verranno descritte tutte le tip logie di componenti trasparenti presenti nell edificio. Per informazioni di dettaglio in merito al posizionamento di ciascun componente si faccia riferimento ai disegni dei prospetti forniti e alle successive sezioni in cui saranno indicate le informazioni riguardanti le superfici disperdenti di ogni singola zona climatizzata. Per tutti i componenti finestrati si considerino doppi vetri normali con gli spessori degli strati pari a mm. L intercapedine è riempita con Aria. Pe tutti i componenti finestrati si consideri un telaio in metallo con taglio termico. Si utilizzino i valori di trasmittanza termica riportati nei Prospetti C.1 e C.2 della UNI TS I valori delle trasmittanze termiche di vetri e telai sono comprensivi di adduttanze termiche. Non sono presenti chiusure oscuranti su alcuna tipologia di componente trasparenti. Di conseguenza non sono presenti nemmeno i cassonetti fra i componenti opachi. Per tutti i componenti finestrati, sulla base della tipologia di vetro descritto, si consideri un fattore di trasmittanza di energia solare totale per incidenza normale (g gl,n ) di 0,75. Si veda a tal proposito il Prospetto 13 della UNI TS Su tutti i componenti trasparenti, ad eccezione della tipologia di finestre 80x80, si consideri la presenza di schermature mobili ed in particolare di veneziane bianche interne con un coefficiente di trasmissione pari a 0,05. Sulla base del Prospetto 14 della UNI TS , si prenda quindi un fattore di riduzione, pari al rapporto tra i valori di trasmittanza di energia solare totale della finestra con e senza schermatura (g gl+sh /g gl ), di 0,25. Si prendano i disegni riportati nelle successive sezioni solamente per una valutazione qualitativa. Non si considerino quindi le proporzioni, non essendo le immagini in scala, ma solamente le misure, espresse in centimetri, riportate con le quotature. Si noti, infine, che si è omesso di indicare le altezze dei parapetti delle finestre, poiché questi ultimi non costituiscono un eccezione alle pareti in quanto costituiti dallo stesso componente strutturale. 8

15 2.1.1 Finestra 150x150 Figura 2.1 Finestra 150x150 Descrizione della grandezza U.M. Valore Larghezza del serramento L [m] 1,50 Altezza del serramento H [m] 1,50 Area del serramento A w [m 2 ] 2,25 Area della superficie vetrata A g [m 2 ] 1,56 Area occupata dal telaio A f [m 2 ] 0,69 Rapporto tra area della superficie vetrata e area A g /A w [-] 0,69 totale del serramento Trasmittanza termica del vetro U g [W/m 2 K] 3,1 Trasmittanza termica del telaio U f [W/m 2 K] 2,4 Lunghezza perimetrale della superficie vetrata L g [m] 7,60 Trasmittanza termica lineica del giunto tra ȥ g [W/mK] 0,08 vetro e telaio Resistenza termica addizionale delle chiusure ǻr [m 2 K/W] - oscuranti Tabella 2.1 Caratteristiche geometriche e termiche della Finestra 150x150 9

16 2.1.2 Finestra 150x240 Figura 2.2 Finestra 150x240 Descrizione della grandezza U.M. Valore Larghezza del serramento L [m] 1,50 Altezza del serramento H [m] 2,40 Area del serramento A w [m 2 ] 3,60 Area della superficie vetrata A g [m 2 ] 2,52 Area occupata dal telaio A f [m 2 ] 1,08 Rapporto tra area della superficie vetrata e area A g /A w [-] 0,70 totale del serramento Trasmittanza termica del vetro U g [W/m 2 K] 3,1 Trasmittanza termica del telaio U f [W/m 2 K] 2,4 Lunghezza perimetrale della superficie vetrata L g [m] 10,80 Trasmittanza termica lineica del giunto tra ȥ g [W/mK] 0,08 vetro e telaio Resistenza termica addizionale delle chiusure ǻr [m 2 K/W] - oscuranti Tabella 2.2 Caratteristiche geometriche e termiche della Finestra 150x240 10

17 2.1.3 Finestra 80x80 Figura 2.3 Finestra 80x80 Descrizione della grandezza U.M. Valore Larghezza del serramento L [m] 0,80 Altezza del serramento H [m] 0,80 Area del serramento A w [m 2 ] 0,64 Area della superficie vetrata A g [m 2 ] 0,36 Area occupata dal telaio A f [m 2 ] 0,28 Rapporto tra area della superficie vetrata e area A g /A w [-] 0,56 totale del serramento Trasmittanza termica del vetro U g [W/m 2 K] 3,1 Trasmittanza termica del telaio U f [W/m 2 K] 2,4 Lunghezza perimetrale della superficie vetrata L g [m] 2,40 Trasmittanza termica lineica del giunto tra ȥ g [W/mK] 0,08 vetro e telaio Resistenza termica addizionale delle chiusure ǻr [m 2 K/W] - oscuranti Tabella 2.3 Caratteristiche geometriche e termiche della Finestra 80x80 11

18 2.2 - COMPONENTI OPACHI VERTICALI Qui di seguito si riportano le stratigrafie dei componenti verticali opachi con le principali caratteristiche termiche e geometriche necessarie per i calcoli. Per tutti i componenti confinanti con esterno si ipotizzi un colore delle superfici esterne chiaro, corrispondente ad un fattore di assorbimento solare (Į sol ) di 0,3. La simbologia adottata nelle Tabelle contenenti le stratigrafie è la seguente: s spessore del materiale [cm] ȡ massa superficiale del materiale [kg/m 3 ] Ȝ conduttività termica del materiale [W/mK] c calore specifico del materiale [J/kgK] Parete esterna da 40 cm di spessore # Descrizione degli strati s ȡ Ȝ c (dall interno verso l esterno) [cm] 3 [kg/m ] [W/mK] [J/kgK] 1 Intonaco interno (calce e gesso) , Polistirene espanso sinterizzato UNI , Calcestruzzo , Intonaco esterno , Tabella 2.4 Stratigrafia della Parete esterna da 40 cm di spessore Parete interna da 15 cm di spessore # Descrizione degli strati s ȡ Ȝ c [cm] 3 [kg/m ] [W/mK] [J/kgK] 1 Intonaco interno (calce e gesso) , Calcestruzzo , Intonaco interno (calce e gesso) , Tabella 2.5 Stratigrafia della Parete interna da 30 cm di spessore Parete interna da 10 cm di spessore # Descrizione degli strati s ȡ Ȝ c [cm] 3 [kg/m ] [W/mK] [J/kgK] 1 Intonaco interno (calce e gesso) , Mattoni forati , Intonaco interno (calce e gesso) , Tabella 2.6 Stratigrafia della Parete interna da 10 cm di spessore 12

19 2.3 COMPONENTI OPACHI ORIZZONTALI Qui di seguito si riportano le stratigrafie di dei componenti orizzontali opachi con le principali caratteristiche termiche e geometriche necessarie per i calcoli. Per tutti i componenti confinanti con esterno si ipotizzi un colore delle superfici esterne medio, corrispondente ad un fattore di assorbimento solare (Į sol ) di 0, Pavimento su terreno da 35 cm di spessore # Descrizione degli strati s ȡ Ȝ c (dall alto verso il basso) [cm] 3 [kg/m ] [W/mK] [J/kgK] 1 Piastrelle ceramiche , Calcestruzzo , Polistirene espanso estruso con pelle , Bitume , Calcestruzzo , Ghiaia grossa senza argilla , Tabella 2.7 Stratigrafia del Pavimento su terreno da 35 cm di spessore Solaio da 35 cm di spessore # Descrizione degli strati s ȡ Ȝ c (dall alto verso il basso) [cm] 3 [kg/m ] [W/mK] [J/kgK] 1 Piastrelle ceramiche , Calcestruzzo , Poliuretano in lastre ricavate da blocchi , Blocco da solaio (da UNI 10355) Intonaco interno (calce e gesso) , Tabella 2.8 Stratigrafia del Solaio da 35 cm di spessore Per il blocco da solaio si consideri una resistenza termica pari a 0,3 m 2 K/W secondo UNI Copertura su esterno da 35 cm di spessore # Descrizione degli strati s ȡ Ȝ c (dall alto verso il basso) [cm] 3 [kg/m ] [W/mK] [J/kgK] 1 Calcestruzzo , Bitume , Poliuretano in lastre ricavate da blocchi , Blocco da solaio (da UNI 10355) Intonaco interno (calce e gesso) , Tabella 2.9 Stratigrafia della Copertura su esterno da 35 cm di spessore 13

20 2.4 PONTI TERMICI DI PROGETTO Lo scambio termico per trasmissione attraverso i ponti termici è calcolato secondo la EN ISO In questa sezione del documento viene fornito un elenco dei ponti termici da considerare per il calcolo delle dispersioni dell edificio. Per i dettagli su come essi debbano essere imputati in relazione alle diverse zone termiche nelle quali è suddiviso l edificio, si faccia riferimento ai paragrafi in cui queste ultime sono descritte. Descrizione del ponte termico Codice EN Ȍ i ISO [W/mK] Giunzione tra pareti e pavimento su terreno GF2 0,75 Giunzione tra pareti esterne e copertura R3 0,75 Giunzioni dovute a solai interpiano IF3 1,00 Interruzione di continuità delle pareti perimetrali dovuta a pilastri P3 1,15 Giunzioni tra pareti interne e pareti perimetrali IW3 1,00 Interruzione di forma dovuta ad angoli esterni C3 0,05 Giunzioni tra pareti esterne e serramenti W11 0,00 Tabella 2.10 Ponti termici di progetto Dato che il calcolo degli scambi termici per trasmissione, in questo studio di caso, è effettuato considerando le superfici disperdenti interne, si ricorda che è necessario imputare il corrispondente valore di trasmittanza termica lineica, ovvero ȥ i, come nella Tabella Laddove nell edificio vi sia una parete interna che si congiunge con le pareti perimetrali esterne in corrispondenza di un pilastro (si veda a tal proposito la Figura 2.4) si trascuri il contributo del ponte termico dovuto alla giunzione tra parete interna e pareti esterne e si consideri solamente il ponte termico dovuto all interruzione di continuità per la presenza del pilastro. Figura 2.4 Giunzione con parete interna in corrispondenza di un pilastro 14

21 Nel caso in cui vi sia, invece, un pilastro d angolo (Figura 2.5), si consideri sia il contributo dovuto all interruzione di continuità nella parete, sia quello relativo all interruzione di forma. Figura 2.5 Pilastro d angolo Si noti che la scelta della tipologia dei ponti termici è stata effettuata sulla base delle caratteristiche dei vari elementi strutturali costituenti l edificio. Essendo questa affidata al progettista o al certificatore, come del resto le modalità di imputazione, si consideri il fatto che potrebbe non essere univoca. Si prendano quindi le assunzioni fatte per questo studio di caso solamente come un interpretazione. 15

22 PARTE 3: DESCRIZIONE DELLE ZONE TERMICHE NELLE QUALI E SUDDIVISO L EDIFICIO Il presente edificio è costituito da una palazzina uffici di due piani, entrambi riscaldati. Non sono presenti zone non climatizzate e si considerino i due piani come un unica zona climatizzata. 3.1 ZONE CLIMATIZZATE Per zona climatizzata si intende uno spazio dotato di impianto di riscaldamento o raffrescamento costituito da ambienti (o locali) caratterizzati da stessi profili di utilizzo e temperature di regolazione. In questa sezione verrà descritta l unica zona climatizzata relativa al presente edificio Piano terra e primo piano Zona climatizzata C1 Qui di seguito l elenco di tutte le superfici disperdenti ostituenti l involucro di tale zona. Esse sono state divise, per comodità, in superfici trasparenti, superfici opache confinanti con l esterno e superfici opache confinanti con zone non climatizzate o con il terreno. Tutte i dati forniti relativi alle superfici comprendono sia agli elementi disperdenti del piano terra che a quelli del primo piano. Superfici disperdenti trasparenti Descrizione componente Confine Orientamento Quantità Superficie [m 2 ] Finestra 150x150 Esterno S 10 22,50 Finestra 150x240 Esterno S 4 14,40 Finestra 150x150 Esterno E 5 11,25 Finestra 150x150 Esterno N 8 18,00 Finestra 80x80 Esterno N 6 3,84 Finestra 150x150 Esterno O 5 11,25 Tabella 3.1 Superfici disperdenti trasparenti della zona C1 Superfici disperdenti opache confinanti con l esterno Descrizione componente Confine Orientamento Quantità Superficie [m 2 ] Parete esterna da 40 cm Sud Esterno S - 71,34 Parete esterna da 40 cm Est Esterno E - 50,13 Parete esterna da 40 cm Nord Esterno N - 84,43 Parete esterna da 40 cm Ovest Esterno O - 50,13 Copertura su esterno 35 cm Esterno Orizzontale - 190,49 Tabella 3.2 Superfici disperdenti opache della zona C1 confinanti con l esterno 16

23 Superfici disperdenti opache confinanti con altri ambienti o con il terreno Descrizione componente Confine Orientamento Quantità Superficie [m 2 ] Pavimento su terreno da 35 cm Terreno Orizzontale - 208,73 Tabella 3.3 Superfici disperdenti opache della zona C1 confinanti con altri ambienti o con il terreno Scambio termico verso il terreno Per poter determinare lo scambio termico per trasmissione tra la zona climatizzata e il terreno occorre calcolare la trasmittanza termica equivalente degli elementi disperdenti a contatto con il terreno (in questo caso solo il pavimento del piano terra) secondo la UNI EN ISO Per il calcolo si utilizzino i dati riportati nella Tabella seguente. Variabile - U.M. Valore Area del pavimento A m 2 218,77 Perimetro del pavimento P m 59,60 Spessore delle pareti perimetrali w m 0,40 Conduttività termica del terreno Ȝ W/mK 1,5 Resistenza termica del pavimento R m 2 K/W 3,12 Resistenza termica superficiale interna R si m 2 K/W 0,17 Resistenza termica superficiale esterna R se m 2 K/W 0,00 Tabella 3.4 Dati di input per il calcolo delle trasmittanze equivalenti Si noti che l area e il perimetro dei pavimento sono stati calcolati utilizzando le misure interne al lordo delle partizioni interne. Il valore di resistenza termica del pavimento è ricavato da stratigrafia. Ponti termici Per la presente zona termica si considerino i seguenti ponti termici: Codice EN ISO Ambiente confinante Lunghezza puntuale [m] Quantità [-] Lunghezza Totale [m] Ȍ i da utilizzare [W/mK] GF2 Esterno ,10 0,75 R3 Esterno ,80 0,75 IF3 Esterno ,13 1,00 P3 Esterno 3, ,40 1,15 IW3 Esterno 3, ,10 1,00 C3 Esterno 3, ,40 0,05 Tabella 3.5 Ponti termici della zona C1 Si noti inoltre che nella Tabella 3.4 non è stato considerato il ponte termico W11 relativo alla giunzione dei serramenti presenti con le pareti. Questo perché, essendo la trasmittanza termica lineica interna di questo particolare ponte termico pari a zero, lo scambio termico è nullo, e quindi non influente sui calcoli. 17

24 PARTE 4: DESCRIZIONE DEGLI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO E DI GENERAZIONE DELL ACQUA CALDA SANITARIA Il presente edificio è servito da un impianto di riscaldamento separato dall impianto di generazione dell acqua calda sanitaria. L impianto di riscaldamento è costituito da un generatore a condensazione e da una rete di distribuzione dedicata. Il calcolo delle perdite dell impianto e del fabbisogno di energia primaria è effettuato secondo UNI TS Tutti i calcoli relativi alla UNI TS sono stati effettuati utilizzando un fattore di conversione dell energia elettrica in energia primaria pari a 2, IMPIANTO DI RISCALDAMENTO Dati per il calcolo del rendimento di emissione Descrizione della variabile Informazioni sulla variabile Altezza locali Minore di 4 metri Carico termico medio annuo calcolato come indicato nel Prospetto 17 della UNI TS [W/m 3 ] 4,79 Tipologia di terminali di erogazione Pannelli isolati annegati a pavimento Potenza elettrica ausiliari di emissione se presenti - Tabella 4.1- Dati per il calcolo del rendimento di emissione Dati per il calcolo del rendimento di regolazione Descrizione della variabile Informazioni sulla variabile Tipo di regolazione Solo climatica Caratteristiche della regolazione Compensazione con sonda esterna Tipologia di terminali Pannelli integrati nelle strutture edilizie e disaccoppiati termicamente Tabella 4.2 Dati per il calcolo del rendimento di regolazione Dati per il calcolo del rendimento di distribuzione Non avendo a disposizioni informazioni attendibili sulla configurazione della rete di distribuzione si utilizzano per il calcolo i Prospetti 23 della UNI TS Descrizione della variabile Informazioni sulla variabile Tipologia di impianto Centralizzato a distribuzione orizzontale Condizioni dell isolamento della rete di distribuzione Legge 10/91 (periodo di realizzazione dell impianto: dopo il 1993) Temperature di mandata e di ritorno di progetto 35/30 C (impianto a pannelli) Tabella 4.3 Dati per il calcolo del rendimento di distribuzione 18

25 Al servizio dell impianto di distribuzione si consideri una pompa da 300 W di potenza funzionante in regime continuo e a velocità costante Dati per il calcolo del rendimento di generazione con il metodo della Direttiva 92/42/CEE Descrizione della variabile Informazioni sulla variabile Tipo di generatore Generatore a condensazione a gas Tipologia di generatore In acciaio Tipologia di bruciatore Atmosferico Ubicazione del generatore In centrale termica Fluido termovettore Acqua Combustibile utilizzato Gas naturale Potenza termica utile nominale a pieno carico 23 kw Potenza termica utile nominale a carico intermedio 8 kw Rendimento a pieno carico 97 % Rendimento a carico intermedio 105 % Potenza degli ausiliari a pieno carico 145 W Potenza degli ausiliari a carico intermedio 145 W Potenza degli ausiliari a carico nullo 16 W Perdite a carico nullo 368 W Temperatura di andata di progetto 35 C Salto termico di progetto 5 C Modalità di regolazione della temperatura T andata variabile scorrevole Tipologia di terminali Pannelli radianti Potenza complessiva dei terminali dell intero edificio 21,1 kw Tabella 4.4 Dati per il calcolo del rendimento di generazione La potenza delle unità terminali è stata determinata calcolando il carico termico di progetto secondo UNI EN e Allegato Nazionale A alla norma. La potenza termica di erogazione è stata quindi assunta pari al carico termico di progetto. La curva caratteristica dei terminali e il relativo esponente sono quelli determinati secondo le rispettive norme tecniche di prodotto in base alle temperature di progetto, così come indicato nella UNI TS

26 4.2 IMPIANTO DI GENERAZIONE DELL ACS I fabbisogni di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria sono effettuati per singolo appartamento. Qui di seguito le caratteristiche dei boiler installati negli appartamenti Dati relativi al generatore Descrizione della variabile Informazioni sulla variabile Tipo di generatore Boiler a gas, istantaneo, Tipo C, senza pilota e senza accumulo Combustibile Gas metano Ubicazione Installato in ambiente riscaldato Rendimento medio Secondo UNI TS Tabella 4.5 Dati relativi alla generazione Dati relativi all erogazione Rendimento di erogazione Secondo UNI TS Par Tabella 4.6 Dati relativi all erogazione Dati relativi alla distribuzione Sistema autonomo, senza ricircolo, Tipologia del sistema installato dopo l entrata in vigore della Legge 373/76 Coefficiente di perdita Secondo UNI TS Prospetto 30 Coefficiente di recupero Secondo UNI TS Prospetto 30 Tabella 4.7 Dati relativi alla distribuzione 20

27 PARTE 5: RISULTATI DI CALCOLO In questa ultima sezione sono riportati i risultati finali di calcolo unitamente ai principali risultati intermedi. Si noti che gran parte dei risultati parziali sono stati riportati con un approssimazione alla seconda cifra decimale. Tuttavia è opportuno sottolineare che i calcoli sono stati eseguiti tenendo in considerazione tutte le cifre decimali. Perciò si evidenzia il fatto che operazioni di controllo sui calcoli effettuate partendo da risultati intermedi riportati in questa sezione e non da dati elementari contenuti nelle prime quattro potrebbero portare a scostamenti sui risultati finali. E opportuno inoltre sottolineare che in questa parte sono contenuti solamente risultati di calcolo, parziali o finali, utili per le verifiche. Essi non sono quindi da utilizzarsi come dati di input, in quanto, per l inserimento di tutte le caratteristiche fisiche e termiche dell edificio e degli impianti si deve unicamente fare riferimento alle prime quattro parti del presente documento dove vengono riportate tutte le informazioni necessarie e sufficienti per il calcolo secondo la UNI TS FABBISOGNO DI ENERGIA TERMICA PER LA CLIMATIZZAZIONE INVERNALE DELL EDIFICIO (UNI TS ) Trasmittanze e capacità termiche dei componenti strutturali Componenti opachi verticali e orizzontali Componente strutturale tra e U [W/m 2 K] ț i [kj/m 2 K] ț e [kj/m 2 K] Parete esterna 40 cm Zona C Esterno 0,205 14,68 122,74 Parete interna 15 cm Zona C Zona C 2,490 69,15 69,15 Parete interna 10 cm Zona C Zone C 1,801 35,08 35,08 Pavimento su terreno 35 cm Zona C Terreno 0,304 59,57 175,04 Solaio interpiano da 35 cm Zona C Zona C 0,318 73,32 59,96 Copertura su esterno 30 cm Zona C Esterno 0,325 15,57 106,19 Tabella 5.1 Trasmittanze e capacità termiche dei componenti strutturali Nel calcolo della capacità termica delle zone in questo studio di caso si ipotizzi trascurabile il contributo dei componenti finestrati, ovvero si imputi nulla la loro capacità termica areica. Si ricordi però di considerare le superfici di tali componenti nel computo della superficie disperdente delle varie zone climatizzate, dove per superficie disperdente si intende la somma delle superfici dell involucro della zona climatizzata confinanti con esterno, locali adiacenti non climatizzati o climatizzati ad una temperatura diversa dalla zona considerata, e terreno. Si precisa che le capacità termiche areiche interne ed esterne dei componenti strutturali della Tabella 5.1 sono state calcolate tenendo conto delle resistenze superficiali. Per quanto riguarda i componenti strutturali opachi, la cui trasmittanza termica è stata calcolata a partire da stratigrafia, si noti che la collocazione nell edificio determina, a parità di stratigrafia, differenti proprietà termiche a causa della direzione del flusso termico (ascendente, discendente 21

28 o orizzontale). Per maggior chiarezza sulle resistenze superficiali utilizzate nei calcoli si faccia riferimento alla Tabella 5.2 e alla Figura 5.1. Componente strutturale tra e Direzione flusso termico R si 2 [m K/W] R se [m 2 K/W] Parete esterna 40 cm Zona C Esterno Orizzontale 0,13 0,04 Parete interna 15 cm Zona C Zona C Orizzontale 0,13 0,13 Parete interna 10 cm Zona C Zone C Orizzontale 0,13 0,13 Pavimento su terreno 35 cm Zona C Terreno Discendente 0,17 0,00 Solaio interpiano da 35 cm Zona C Zona C Orizzontale 0,13 0,13 Copertura su esterno 30 cm Zona C Esterno Ascendente 0,10 0,04 Tabella 5.2 Direzione dei flussi termici e resistenze termiche superficiali per i componenti strutturali del presente edificio Figura 5.1 Disegno esemplificativo per l imputazione delle resistenze termiche superficiali in relazione alla posizione dei componenti strutturali e alla direzione del flusso termico Nella Figura 5.1 sono indicate in giallo le zone climatizzate e in azzurro quello non climatizzate. Per la determinazione della capacità termica delle varie zone climatizzate a partire dalle capacità termiche areiche dei singoli componenti strutturali, si ricorda che, oltre alla direzione del flusso termico, occorre prestare attenzione anche all ordine con cui vengono imputati gli strati degli elementi costituenti i componenti strutturali. In relazione alle stratigrafie di cui alla Parte 2 del presente documento e alla Tabella 5.1, si precisa che, per quanto riguarda i componenti opachi verticali, gli strati dei singoli elementi sono imputati dall interno verso l esterno, seguendo la 22

29 direzione del flusso termico. e che quindi la capacità termica areica da considerare sarà quella interna. Nel caso di partizioni interne, per questa particolare situazione, è indifferente imputare la capacità termica areica interna o esterna, data la simmetria degli elementi strutturali. Per ciò che concerne invece i componenti opachi orizzontali, gli strati degli elementi strutturali sono presentati sempre dall alto verso il basso, quindi occorre considerare la capacità termica areica interna nel caso in cui il solaio in questione funga da pavimento, mentre quella esterna qualora funga da soffitto. Per quanto riguarda i componenti finestrati la trasmittanza termica è stata calcolata secondo la UNI EN ISO partendo da trasmittanze termiche note di vetri e telai. Qui di seguito i risultati di calcolo delle trasmittanze corrette tenendo conto della gestione delle chiusure oscuranti. Tipologia componente finestrato U w [W/m 2 K] U w+shut [W/m 2 K] U w,corr [W/m 2 K] Finestra 150x150 3,16 3,16 3,16 Finestra 150x240 3,13 3,13 3,13 Finestra 80x80 3,09 3,09 3,09 Tabella 5.3 Trasmittanze termiche dei componenti finestrati Calcolo degli scambi termici con il terreno In questo studio di caso il componente strutturale a contatto con il terreno è il pavimento della zona climatizzata C1. Il calcolo della trasmittanza equivale te è effettuato secondo UNI EN ISO ponendosi nel caso slab-on-ground floor. Di seguito i risultati del calcolo. Figura 5.2 Caso Slab-on-ground floor UNI EN ISO Variabile - U.M. Valore Dimensione caratteristica del pavimento B m 7,34 Spessore equivalente del pavimento d t m 5,34 Trasmittanza termica equivalente del pavimento U W/m 2 K 0,177 Tabella 5.4 Calcolo della trasmittanza termica equivalente del pavimento da 35 cm a contatto con il terreno 23

30 5.1.3 Coefficienti di scambio termico per trasmissione e per ventilazione Zona Climatizzata C1 Piano Terra e Primo Piano Coefficienti di scambio termico per trasmissione Elemento disperdente [W/K] H D H g H U H A H tr,adj Componenti trasparenti 255, ,75 Componenti opachi su esterno 114, ,43 Componenti opachi non su esterno - 36, ,87 Ponti termici 221, ,28 TOTALI 591,46 36, ,33 Tabella H tr,adj della zona C1 Descrizione grandezza U.M. Valore Volume netto climatizzato m 3 998,01 Portata d aria per ventilazione m 3 /h 412,29 Coefficiente di scambio termico per ventilazione W/K 27,49 Tabella H ve,adj della zona C Altri risultati di calcolo Qui di seguito sono forniti altri risultati parziali che potrebbero essere utili in fase di controllo dei risultati. Capacità termica interna La capacità termica per la zona climatizzata considerata è pari a kj/k. Dispersioni termiche per trasmissione verso la volta celeste L extra flusso termico per radiazione infrarossa verso la volta celeste è stato calcolato secondo quanto riportato al Punto 11.4 della UNI TS Le dispersioni termiche per trasmissione verso la volta celeste relative alla zona climatizzata sono pari a 410 W. 24

31 5.1.5 Scambi termici nel periodo invernale Zona Climatizzata C1 Piano Terra e Primo Piano Grandezza GEN FEB MAR APR OTT NOV DIC Totale t [Ms] 2,68 2,42 2,68 1,30 1,47 2,59 2,68 15,81 ș e [ C] 1,7 4,2 9,2 12,8 12,5 7,9 3,1 - Q H,tr Q H,ve Q H,int Q H,sol Ȗ H 0,22 0,30 0,51 0,83 0,60 0,34 0,23 - ɻ H,gn 0,99 0,98 0,93 0,81 0,90 0,97 0,99 - Q H Tabella 5.7 Calcolo degli scambi termici nel periodo invernale per la zona C1 [MJ] 25

32 5.2 FABBISOGNO DI ENERGIA PRIMARIA PER LA CLIMATIZZAZIONE INVERNALE DEL SISTEMA EDIFICIO IMPIANTO (UNI TS ) Nel presente studio di caso sono stati forniti i dati e le informazioni per verificare il fabbisogno di energia utile per il riscaldamento dell edificio nel caso in cui il rendimento di generazione sia calcolato utilizzando il metodo della Direttiva 92/42/CEE Fabbisogni di energia primaria per la produzione di ACS Qui di seguito si riportano i fabbisogni di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria nel periodo invernale e in quello estivo. Grandezza GEN FEB MAR APR OTT NOV DIC Q p,w [kwh] Tabella 5.8 Fabbisogno di energia primaria per la produzione di ACS nel periodo invernale Grandezza MAG GIU LUG AGO SET Totale Annuo Q p,w [kwh] Tabella 5.9 Fabbisogno di energia primaria per la produzione di ACS nel periodo estivo Rendimenti dell impianto di riscaldamento Rendimento di emissione 0,98 Rendimento di regolazione 0,98 (0,6 * Ȗ *Ș) Rendimento di distribuzione 0,995 Tabella 5.10 Rendimenti di emissione e regolazione Grandezza GEN FEB MAR APR OTT NOV DIC Ș rg 0,851 0,805 0,696 0,576 0,657 0,782 0,846 Tabella 5.11 Rendimenti di regolazione mensili Anche il rendimento di generazione, calcolato secondo il metodo della Direttiva 92/42/CEE, varia mensilmente. Qui di seguito sono riportati i valori mensili e il valore medio per il periodo di riscaldamento. Grandezza GEN FEB MAR APR OTT NOV DIC Medio Ș gn 1,029 1,027 1,016 1,006 1,010 1,023 1,028 1,024 Tabella 5.12 Rendimenti di generazione Si precisa che i rendimenti di generazione della Tabella 5.12 tengono conto degli ausiliari elettrici della generazione. 26

33 5.2.3 Fabbisogni di energia primaria per il riscaldamento Grandezza GEN FEB MAR APR OTT NOV DIC Totale Q h Q d,out Q gn,out Q gn,in Q aux,gn Q aux,d Q p,h Tabella 5.13 Fabbisogni di energia primaria per il riscaldamento [kwh] Grandezza GEN FEB MAR APR OTT NOV DIC Medio Ș g,h 0,807 0,754 0,619 0,465 0,554 0,715 0,799 0,734 Tabella 5.14 Rendimento medio globale per la stagione di riscaldamento 27

34 RIFERIMENTI NORMATIVI Il presente studio di caso, come già specificato nelle premesse, costituisce un esempio applicativo delle specifiche tecniche UNI Parti 1 e 2. Il principale riferimento normativo è quindi costituito da esse, unitamente a tutte le norme richiama e a loro volta dalle UNI TS UNI TS UNI TS Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determina ione del fabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazione estiva ed invernale Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 2: Determina ione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria UNI UNI UNI UNI UNI EN 410 UNI EN UNI EN UNI EN UNI EN UNI EN Impianti aeraulici al fini di benessere - Generalità, classificazione e requisiti - Regole per la richiesta d'offerta, l'offerta, l'ordine e la fornitura Riscaldamento e raffrescamento degli edifici - Dati climatici Materiali da costruzione - Conduttività termica e permeabilità al vapore Murature e solai - Valori della resistenza termica e metodo di calcolo Vetro per edilizia - Determinazione delle caratteristiche luminose e solari delle vetrate Ventilazione degli edifici - Simboli, terminologia e simboli grafici Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo di calcolo del carico termico di progetto Ventilazione degli edifici non residenziali - Requisiti di prestazione per i sistemi di ventilazione e di climatizzazione Prestazione termica delle facciate continue - Calcolo della trasmittanza termica Ventilazione degli edifici - Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d'aria negli edifici, comprese le infiltrazioni 28

35 UNI EN UNI EN ISO 6946 Criteri per la progettazione dell'ambiente interno e per la valutazione della prestazione energetica degli edifici, in relazione alla qualità dell'aria interna, all'ambiente termico, all'illuminazione e all'acustica Componenti ed elementi per edilizia - Resistenza termica trasmittanza termica - Metodo di calcolo UNI EN ISO Prestazione termica di finestre, porte e chiusure oscuranti - Calcolo della trasmittanza termica - Generalità UNI EN ISO Prestazione termica degli edifici - Trasferimento di calore attraverso il terreno - Metodi di calcolo UNI EN ISO Prestazione termica dei componenti per edilizia - Caratteristiche termiche dinamiche - Metodi di calcolo UNI EN ISO 13789:2008 UNI EN ISO 13790:2008 UNI EN ISO CEN/TR Prestazione termica degli edifici - Coefficiente di perdita di calore per trasmissione - Metodo di calcolo Prestazione termica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento Ponti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimento Ventilation for buildings - Design and dimensioning of residential ventilation systems UNI EN 297 Caldaie per riscaldamento centralizzato alimentate a combustibili gassosi - Caldaie di tipo B equipaggiate con bruciatore atmosferico, con portata termica nominale minore o uguale a 70 kw UNI EN 483 Caldaie di riscaldamento centrale alimentate a combustibili gassosi - Caldaie di tipo C di portata termica nominale non maggiore di 70 kw UNI EN UNI EN UNI EN UNI EN UNI EN Caldaie per riscaldamento - Parte 1: Caldaie con bruciatori ad aria soffiata - Terminologia, requisiti generali, prove e marcatura Radiatori e convettori - Parte 2: Metodi di prova e valutazione Riscaldamento a pavimento - Impianti e componenti - Dimensionamento Riscaldamento a pavimento - Impianti e componenti - Installazione Caldaie a gas per riscaldamento centrale - Caldaie di tipo B di portata termica nominale maggiore di 300 kw, ma non maggiore di kw 29

36 UNI EN UNI EN UNI EN CEI EN Strisce radianti a soffitto alimentate con acqua a temperatura minore di 120 C Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 2-1: Sistemi di emissione del calore negli ambienti Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 2-3: Sistemi di distribuzione del calore negli ambienti Metodi per misurare le prestazioni di scaldaacqua elettrici ad accumulo per uso domestico 30