CORSO CERTIFICATORI ENERGETICI IN EDILIZIA

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1 06 Marzo BOLOGNA Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bologna CORSO CERTIFICATORI ENERGETICI IN EDILIZIA La valutazione delle caratteristiche energetiche degli edifici esistenti (diagnosi energetica): valutazioni da abaco, strumentali e firma energetica. Stefania Falcioni DIENCA Alma Mater Studiorum Università di Bologna Viale Risorgimento BOLOGNA stefania.falcioni@unibo.it

2 Certificatore & Misure La procedura di certificazione energetica prevede: 1) Il reperimento dei dati di base relativamente alle caratteristiche climatiche della località, alle caratteristiche dell utenza, alle caratteristiche energetiche del sistema edificio/impianti avvalendosi in primo luogo delle relazioni di progetto della legge n.10/91 ovvero, quando disponibile dell attestato di qualificazione energetica; 2) la determinazione della prestazione energetica dell edificio (o unità immobiliare) mediante applicazione di appropriata metodologia, effettuata e asseverata da un tecnico qualificato; 3) la valutazione della prestazione sopra indicata in rapporto ai valori definiti nel sistema regionale di classificazione delle prestazioni energetiche degli edifici, con individuazione della classe di prestazione di appartenenza; 4) la valutazione dei possibili interventi migliorativi sull involucro, sui sistemi impiantistici e sui sistemi di controllo e gestione al fine di migliorare la classe di prestazione con valutazione dei costi degli interventi e dei vantaggi in termini di risparmio energetico 5) l emissione dell attestato di certificazione energetica, da parte di un soggetto di certificazione accreditato

3 Utilità del 192/05 e 311/06 Associare ad ogni edificio un certificato energetico che ne attesti la prestazione energetica: Il procedimento messo in moto dal 192/05 e 311/06 regge se e solo o se l Ente preposto EFFETTUA REALMENTE CONTROLLI E ISPEZIONI IN CANTIERE direttamente o tramite enti terzi (Università,, ESCO) L Ente è inoltre tenuto ad effettuare controlli anche su richiesta del: COMMITTENTE ACQUIRENTE CONDUTTORE Valore legale (allegato all atto atto di compravendita) Valore tecnico (spazio a suggerimenti per migliorare l efficienza) l

4 Certificatore & Misure Regione Emilia Romagna Atto di Indirizzo e Coordinamento sui requisiti di rendimento energetico e sulle procedure di certificazione energetica degli edifici Ai sensi dell art. 8, comma 5, del D.Lgs. 192/2005, il Comune, anche avvalendosi di esperti o di organismi esterni, effettua controlli sul soddisfacimento dei requisiti minimi di cui agli Allegati 2 e 3 anche su richiesta del proprietario, del committente, dell acquirente o del conduttore dell immobile. Il costo di tali accertamenti è posto a carico del richiedente. Al fine di promuovere diagnosi energetiche anche nei casi in cui risulti elevato il rapporto costi/benefici, la Regione promuove l utilizzo di strumenti semplificati di diagnosi energetica anche attraverso questionari e programmi informativi basati su pochi dati facilmente resi disponibili dall utenza, incaricando le agenzie energetiche territoriali ed altri enti pubblici e privati qualificati. Interventi di controllo tecnico e documentale in sito mirato a verificare la conformità delle opere e degli impianti. La verifica passa anche attraverso misure in opera

5 Misure in opera 2. Metodo di calcolo da rilievo sull edificio che prevede la valutazione della prestazione energetica a partire dai dati di ingresso ricavati da indagini svolte direttamente sull edificio esistente. In questo caso le modalità di approccio possono essere: a) mediante procedure di rilievo, anche strumentali, diagnostiche sull edificio e/o sui dispositivi impiantistici effettuate secondo le normative tecniche di riferimento, previste dagli organismi normativi nazionali, europei e internazionali, o, in mancanza di tali norme, dalla letteratura tecnico-scientifica; b) per analogia costruttiva con altri edifici e sistemi impiantistici coevi integrata da banche dati o abachi nazionali, regionali o locali; c) sulla base della valutazione dei consumi energetici reali, nonché sulla base dei principali dati tipologici, geometrici, impiantistici di caratterizzazione dell edificio.

6 Misure e certificazione energetica Misure dirette: contabilizzazione dell energia primaria consumata (metodo storico) Misure di laboratorio: input modelli di calcolo, certificazione di sistema come somma di certificazioni di prodotti/componenti (metodo rigoroso, estimativo) Misure in opera: verifiche e collaudo, mantenimento dei requisiti prestazionali di un edificio (Misure)

7 Audit energetico Strumento principale per conoscere e quindi intervenire efficacemente sulla situazione energetica di un azienda Si inizia con un analisi approfondita condotta attraverso sopralluoghi presso l unità produttiva e l esame di documenti forniti dall azienda/condominio/abitazione. Vengono raccolti i dati di consumo e costo energetico ed inoltre dati sulle utenze elettriche, termiche, frigorifere, acqua (potenza, fabbisogno/consumo orario, fattore di utilizzo, ore di lavoro, etc.). Su questa base si procede nella ricostruzione dei modelli energetici. Da tali modelli sarà possibile ricavare la ripartizione delle potenze e dei consumi per tipo di utilizzo (illuminazione, condizionamento, freddo per processo e per condizionamento, aria compressa, altri servizi, aree di processo), per centro di costo, per cabina elettrica e per reparto, per fascia oraria e stagionale. La situazione energetica, così inquadrata, viene analizzata criticamente ed in confronto con parametri medi di consumo al fine di individuare interventi migliorativi per la riduzione dei consumi e dei costi e la valutazione preliminare di fattibilità tecnico-economica.

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24 Misure in opera Misure in opera della trasmittanza di una parete Metodi invasivi: : carotaggio per ricostruire la stratigrafia della parete. Metodi non invasivi: : metodo del termoflussimetro (ISO 9869), tecniche basate sullo studio della conduzione nella parete multistrato in regime non stazionario Stima della trasmittanza per analogia

25 APPENDICE A: Componenti opachi Determinazione semplificata della trasmittanza termica per i componenti opachi Per gli edifici esistenti o in assenza di dati di progetti attendibili: UNI/TS

26 APPENDICE A: Componenti opachi Per gli edifici esistenti o in assenza di dati di progetti attendibili: UNI/TS

27 APPENDICE A: Componenti opachi Per gli edifici esistenti o in assenza di dati di progetti attendibili: UNI/TS

28 APPENDICE A: Componenti opachi Per gli edifici esistenti o in assenza di dati di progetti attendibili: UNI/TS

29 APPENDICE A: Componenti opachi UNI/TS Per gli edifici esistenti o in assenza di dati di progetti attendibili:

30 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

31 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

32 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

33 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

34 Conduttività termica e permeabilità al vapore (UNI 10351/94)

35 Resistenza termica di murature e solai (UNI 10355/94)

36 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

37 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

38 Resistenza termica intercapedini di aria (UNI EN ISO 6946/2008) intercapedini d'aria non ventilate: (spessore inferiore a 30 cm) non vi sono specifiche configurazioni affinché l aria possa attraversarle. Spessore Senso del flusso termico mm ascendente orizzontale discendente

39 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

40 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

41 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

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43 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

44 APPENDICE B: Strutture edilizie UNI/TS Abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti

45 Resistenza, Trasmittanza, Conduttanza Resistenza termica totale specifica della parete (R t ) R t = T i T q e [m 2 K/W] T i T e Trasmittanza termica (U) 1 U = R t = R se 1 + R muro + R si = T i q T e [W/m 2 K] T pi T pe q Conduttanza termica (C) C q = 1 = [W/m 2 K] R T T muro pi pe R si R muro R se

46 ISO 9869/94 Metodo del Termoflussimetro C = 1 R muro = T pi q T pe Data logger AMR AMELMO con 5 canali (4 termocoppie + termoflussimetro); Quattro sonde di temperatura (termocoppie T) Termoflussimetro (HFT 25x25 cm) Resistenza termica: m 2 K/W Segnale: 50 μvm 2 /W. Tempo di risposta: <5 min

47 Metodo del Termoflussimetro C( t) = t 0 [ T pi t 0 q( t) dt ( t) T ( t)] dt Per ottenere un valore univoco della resistenza termica della parete si integra la differenza di temperatura tra le facce e il flusso termico registrato (metodo delle medie progressive). Tale metodo fornisce risultati accurati solo se la variazione dell energia accumulata nella parete durante la prova è trascurabile rispetto all energia termica che nell unità di tempo attraversa la parete per conduzione (tale condizione non è mai verificata nelle prime h di prova); Tempo di campionamento: inferiore alla metà del tempo di risposta del termoflussimetro secondo ISO La durata della misura viene fissata secondo multipli di 24 h: le norme ISO 9869 e pren12494 fissano la durata minima della prova in 72 ore per capacità termica areica inferiore a 20 kj/m 2 K. Ciò comporta una mole di dati da registrare per una singola prova (metodi per la riduzione dei campioni eseguendo medie parziali ). pe

48 Metodo del Termoflussimetro UC C = UΔ ΔT T 2 2 Uq + q Sensore Termocoppia Cu-CuNi (T) Termoflussimetro Data-logger Incertezza ± 0,05 K ± 0,05 % del valore misurato ± 5 % del valore misurato ± 0,03 % del valore misurato ± 2 digits L incertezza UC/C è pari a: 5.4% per un ΔT di 24 C 7% per un ΔT di 10 C 41% per un ΔT di 1.5 C. Necessità di un sistema di riscaldamento localizzato per buona parte dell anno

49 Misure di trasmittanza in opera

50 Misure di trasmittanza in opera

51 Risultati sperimentali Conduttanza di un muro con cappotto isolante esterno Cappotto termico realizzato con 5 cm del polistirolo testato in precedenza (λ is = W/mK) con 0.5 cm di intonaco da esterno (λ in =1 W/mK) Sistema hot box di riscaldamento localizzato (cartongesso termoisolato 2 m x 2 m x 1.5 m) con elettroradiatore a circolazione d olio di potenza pari a 1500 W ed un ventilatore per uniformare la temperatura.

52 Risultati sperimentali Conduttanza di un muro con cappotto isolante esterno L hot box permette di aumentare il ΔT medio tra le due facce della parete (>14 C) così da ottenere flussi termici maggiori ed incertezze sperimentali inferiori sulla conduttanza. Ottimo livello di uniformità della temperatura superficiale sulla parete riscaldata. Il riscaldamento convettivo della parete interna non disturba il funzionamento del termoflussimetro

53 Risultati sperimentali Conduttanza di un muro con cappotto isolante esterno (116 h) 2 2 1,5 1, ,5 0,5 0 0h 00' 8h 20' 16h 40' 25h 08' 33h 28' 41h 48' 50h 08' 58h 28' 66h 48' 75h 08' 83h 28' 91h 48' 100h 08' 108h 28' 116h 48' 0 0h 00' 8h 20' 16h 40' 25h 08' 33h 28' 41h 48' 50h 08' 58h 28' 66h 48' 75h 08' 83h 28' 91h 48' 100h 08' 108h 28' 116h 48' Conduttanza: valori istantanei Conduttanza: valore medio C [W/m 2 K] ΔT [K] Muro Muro con cappotto

54 Risultati sperimentali Conduttanza di un muro con cappotto isolante esterno Si possono correlare i due risultati ottenuti andando a calcolare il valore teorico di conduttanza del muro con cappotto esterno utilizzando la trasmittanza determinata in opera per il muro senza isolante: C = 1 C + 1 s + s in W = m K mc 2 is in m λ is λ Il valore teorico ottenuto differisce del 17.5% rispetto al valore misurato. Tale differenza supera il valore teorico di incertezza che affligge la misura di conduttanza (stimata pari a 8%). Il calcolo teorico considera i valori di conducibilità termica dell intonaco e dell isolante senza maggiorazioni.

55 Metodo del termoflussimetro: conclusioni Elevata incertezza sperimentale (>7%) che richiede, per essere ridotta, l imposizione di salti termici notevoli tra le facce di una parete (problemi connessi alla stabilità delle condizioni di prova). Sensibilità del termoflussimetro all esistenza di disomogeneità della temperatura superficiale. Schermaggio termocoppie. Termoflussimetro installato nella parete non irradiata. Il metodo dell hot box si presta maggiormente all utilizzo in cantiere. Elevati valori medi di DT con buona uniformità della temperatura superficiale. La misura con il metodo del termoflussimetro è particolarmente sensibile alla mancata monodimensionalità del flusso termico (finestre, porte, spigoli, colonne, tubazioni sotto traccia etc..) che possono distorcere il campo termico sulla superficie della parete. Per questo motivo è consigliabile l uso di una termocamera per individuare la corretta posizione della strumentazione evitando le eventuali discontinuità nella parete da testare.

56 Metodo delle 3 misure di T La misura in opera della trasmittanza è ottenuta senza utilizzare il termoflussimetro. Il flusso termico attraverso la parete è calcolato ipotizzando di conoscere il Coefficiente Liminare interno (α=1/rsi) T int T w T ext q = α int ( T ) T w q = U int ( T ) T ext U T = α T int int T T w ext α 1 = = R si W m K

57 Metodo delle 3 misure di T Il metodo viene considerato applicabile se il salto di temperatura tra interno ed esterno è superiore a 12 K (salti termici maggiori rispetto al termoflussimetro) La prova deve essere condotta per 12 h durante la notte per escludere l effetto dell irraggiamento solare (prova più corta rispetto al metodo del termoflussimetro). T int T w T ext U T = α T int int T T w ext α 1 W 7.69 m K = = 2 R si

58 Metodo delle 3 misure di T 50 T [ C] 45 Il salto termico tra temperatura di parete interna e temperatura interna è in genere molto piccolo (<2 K): elevati valori di incertezza sulla valutazione del ΔT Non si conosce a priori il valore di α! Il metodo fornisce direttamente il valore di trasmittanza al cui interno figurano parametri (R si, R se ) che dipendono dalle condizioni climatiche che si sono verificate durante la prova (descrizione condizioni di prova) t [h] U T int T w T ext T = α T int int T T w ext

59 Metodo delle 3 misure di T ( ) U U U = U 2 α α Stima dell incertezza UT + T int int 2 UT + Tw w 2 UT + T ext ext 2 U T = α T int int T T w ext Il valore di α si impone e non si misura! Si impiegano termocoppie (K) come sensori di temperatura con compensazione interna: incertezza elevata ( K) In una parete con U=0.3 W/m 2 K soggetta ad un salto termico di 25 K (12 K) è attraversata da un flusso termico di 7.5 W/m 2. Il salto termico tra parete interna e aria ambiente vale circa 1 K (0.5 K): L incertezza associata alla misura cresce per le pareti molto isolate. Occorre utilizzare elevati valori di ΔT tra interno ed esterno al fine di limitare l incertezza. Il metodo utilizzato per il riscaldamento localizzato influenza il valore di α.

60 Metodo delle 3 misure di T Muro non coibentato Salto termico imposto con hot box : ΔT>16 K Valori diversi ottenuti in 4 notti successive Non si raggiunge mai una stabilizzazione di U Elevati livelli di incertezza (>18%) U [W/m 2 K] U(U)/U 3 misure di T % Termoflussimetro %

61 Metodo delle 3 misure di T Indicazioni sulle condizioni di prova Il salto termico deve essere superiore a K per avere incertezze di misura basse e il ΔT non deve variare per più del 30% durante l esecuzione della prova La variazione della temperatura esterna durante la notte non deve essere troppo grande (< 5 K) La variazione della temperatura interna durante la prova non deve superare i 2 K L irraggiamento solare diretto, se presente, deve essere di modesta entità (schermaggio esterno) Occorre registrare l andamento del vento contro la parete esterna: non devono sussistere consistenti variazioni del vento durante la prova. Sarebbe opportuno condizionare la parete di prova la notte precedente alla prova (ovvero ripetere la prova su più notti) e porre al riparo dall irraggiamento solare diretto la parete nelle 24 h precedenti la prova per limitare gli accumuli di calore.

62 Telecamera ad infrarossi: immagini IMPERFEZIONI COSTRUTTIVE Misure in opera con macchina termografica: Imperfezioni di facciata su tutti i prospetti dell edificio; Ponti termici sui balconi, sulle fondazioni, sui solai e sui fascioni sottotetto; Imperfezioni di montaggio con particolare riferimento alle finestre, porte, cassonetti per tapparelle, canne fumarie.

63 Principi di radiazione termica Radiazione termica: emessa a causa dei moti vibratori e rotatori delle molecole, atomi ed elettroni di una sostanza. La radiazione termica è la parte dello spettro elettromagnetico che va da circa 0.1 a 100 μm. La radiazione termica include l intera l radiazione visibile e infrarossa (IR) e parte della radiazione ultravioletta a (UV). La luce è la parte visibile dello spettro elettromagnetico, compresa tra 0.4 e 0.76 μm.

64 Legge di Planck Ogni corpo che si trova a temperatura superiore allo zero assoluto emette radiazione termica. E n λ ( T ) = 2 2 π h c0 5 h c0 k λ exp λ T 1 E n 4 ( T ) = E ( T ) dλ σ T 0 nλ = 0

65 Legge di Planck La radiazione emessa da corpi a temperatura ambiente cade nel campo infrarosso ( μm)

66 Emissività Emissività di una superficie: rapporto tra la radiazione emessa dalla superficie e la radiazione emessa dal corpo nero alla stessa temperatura. Emissività Potere emissivo

67 Emissività Materiali opachi: la radiazione termica è fenomeno superficiale un Materiali semitrasparenti (acqua e vetro): si lasciano attraversare dalla radiazione visibile. Sono opachi alla radiazione infrarossa

68 Telecamera ad infrarossi Tali telecamere rilevano la radiazione infrarossa, pur non essendo percepita dall occhio umano, e trasmettono l informazione l a microprocessori che elaborano immagini degli oggetti visibili anche di notte. Telecamere ad onde brevi: 3-5 μm m (elevate temperature) Telecamere ad onde lunghe: 8 12 μm m (temperature vicine a quella ambiente)

69 Equazione generale radiometrica Valore radiometrico misurato I m atm atm ( 1 ε ) I ( τ ) 0 amb + atm I atm = τ ε I + τ Potenza emessa dall oggetto e trasmessa attraverso l atmosferal Potenza emessa dall atmosfera atmosfera Potenza emessa dall ambiente ambiente circostante che si riflette sull oggetto

70 Trasmissione atmosferica se τ atm =1 ( ) I amb I m = I0 + 0 ε0 1 ε

71 UTILIZZO DELLA TERMOGRAFIA Con la termografia è possibile eseguire controlli non distruttivi e non intrusivi, per visualizzare valori assoluti e variazioni di temperatura di oggetti, indipendentemente dalla loro illuminazione nel campo del visibile. I più frequenti campi di utilizzo della termografia in edilizia sono per la determinazione di: Perdite di calore attraverso condotti (ventilazione, camini, ecc.); Irregolarità termiche nelle strutture (soprattutto pannelli prefabbricati); Perdita di calore attraverso i muri; Individuazione di ponti termici; Individuazione di tamponamenti eseguiti sulle pareti e non visibili; Ricerca di infiltrazioni di acqua nelle strutture; Ricerca di infiltrazioni di acqua provenienti dai tetti; Difetti di isolamento termico dei tetti; Individuazione dell umidità nei muri esterni; Ricerca di rotture di impianti di riscaldamento o di distribuzione idrica; Ricerca di rotture di condotte idriche all aperto; Valutazione dei comfort termici nelle perimetrazioni dei vani degli edifici;

72 Ricerca dei cavedi; Analisi delle sigillature tecniche; Rivelazioni dell'attacco biologico alle strutture in legno; Analisi funzionale dell isolamento termico dei generatori di calore; Controllo delle coibentazioni; Controllo delle canne fumarie; Individuazione dei passaggi non visibili di condutture; Manutenzione predittiva meccanica per verifica di organi in movimento (pompe); Manutenzione predittiva agli impianti elettrici (cavi, quadri elettrici, componenti, ecc.); Individuazione di surriscaldamenti localizzati in elettronica e di avarie; Individuazione di focolai di incendio.

73 Telecamera ad infrarossi: immagini

74 Telecamera ad infrarossi: immagini

75 ESEMPI DI APPLICAZIONE IN EDILIZIA Dispersione termica da canne fumarie non coibentate Dispersione termica da elementi radianti dovuta all assenza di intercamera coibentante

76 Immagini radiometriche

77 Immagini radiometriche

78 Immagini radiometriche

79 Immagini radiometriche

80 Immagini radiometriche

81 Immagini radiometriche

82 Immagini radiometriche

83 Misure di temperatura ed umidità Misure in opera di temperatura ed umidità: UNI EN ISO 7730: 2006 misure di benessere ambientali

84 Misure di temperatura ed umidità Misure in opera di temperatura ed umidità: UNI EN ISO 7730: 2006 misure di benessere e comfort ambientali Analisi dei risultati: PMV e PPD

85 Misure di benessere Comfort è definibile come la sensazione di benessere fisico e mentale di un individuo e come la condizione di soddisfazione che una persona prova nei confronti dell ambiente che lo circonda. Norma di riferimento: UNI EN ISO 7730 del 2006 Ergonomia degli ambienti termici - Determinazione analitica e interpretazione del benessere termico mediante il calcolo degli indici PMV e PPD e dei criteri di benessere termico locale Sono due gli indici che vengono utilizzati per la valutazione del comfort in un ambiente civile e valutano: Il voto da assegnare all ambiente termico, PMV; La percentuale degli insoddisfatti prevista, PPD.

86 Voto medio previsto, PMV: PMV = Misure di benessere M ( e ) ( M W ) [ ( M W ) pa ] 0.42 [( M W ) 58.15] M ( 5867 pa ) M ( 34 t ) fcl hc 8 f a 4 4 [( t cl + 273) ( t r + 273) ] + cl ( t t ) cl a + dove: M è l energia metabolica [W/m 2 ] W è il lavoro esterno, uguale a zero per la maggior parte delle attività [W/m 2 ] f cl è il rapporto tra l area della superficie del corpo umano vestito e l area della superficie del corpo umano nudo [m 2 C/W] t a è la temperatura dell aria ( C) t r è la temperatura media radiante ( C) p a è la pressione parziale di vapore d acqua [Pa] h c è il coefficiente di scambio termico convettivo [W/m 2 C] è la temperatura superficiale dell abbigliamento ( C). t cl

87 Misure di benessere

88 Misure di benessere

89 Determinato il valore del PMV, dalla seguente equazione: Misure di benessere Percentuale prevista di insoddisfatti, PPD: PPD = ( PMV PMV 95 e ) Tale indice fornisce informazioni sul disagio termico prevedendo, a partire dal PMV, la percentuale di persone che giudicheranno un ambiente troppo caldo o troppo freddo assegnando rispettivamente valori di +2, +3 o -2, -3 nella scala di Fanger.

90 Misure di benessere Percentuale prevista di insoddisfatti, PPD: Le principali cause delle variazioni locali sono: gradienti termici verticali: l immissione di aria fredda dal basso o di aria calda dall alto può provocare una stratificazione termica con un gradiente crescente verso l alto. Il corpo umano è particolarmente sensibile a differenze di temperatura fra la testa e le caviglie. L indice relativo è stato proposto da Fanger ed è rappresentato dalla percentuale prevista di insoddisfatti fornita dalla relazione: PD = exp( Δt a, v ) dove con Δt viene indicata la differenza di a,v temperatura tra la testa e le caviglie

91 Misure di benessere temperatura del pavimento troppo alta o troppo bassa: il riscaldamento o il raffreddamento del pavimento causa un discomfort che si traduce in patologie a carico del sistema circolatorio degli arti inferiori. PD = 2 ( t f t ) exp f asimmetrie nell irraggiamento: la presenza di macchine che producono calore (forni, caldaie, ecc.) o di ampie finestre, può provocare una forte asimmetria termica fra due superfici opposte di un luogo di lavoro. Forti correnti d aria: un immissione dell aria con velocità elevate o in punti troppo vicini alle postazioni di lavoro può provocare un discomfort a causa del rapido raffreddamento del corpo.

92 Misure di benessere Condizioni limite di accettabilità per gli ambienti delle categorie A, B e C secondo UNI ISO EN 7730 (2006):

93 Il Blower Door Test imponendo una differenza di pressione tra interno ed esterno permette di verificare il livello di tenuta all aria di un edificio. Il metodo permette di valutare la portata volumetrica d aria connessa alle infiltrazioni attraverso l involucro. Blower-Door Door-Test

94 Blower-Door Door-Test Principio di funzionamento 1)Un ventilatore è incassato in un telaio a tenuta che viene applicato alla porta d ingresso. 2)Attraverso il ventilatore l aria viene immessa (misura in sovrapressione) o aspirata (depressione) nell edificio. 3)La prevalenza del ventilatore viene regolata in modo che rispetto alla pressione ambiente ci sia una differenza di 50 Pa. 4)Al ventilatore è collegato un manometro differenziale mediante il quale si misura la differenza di pressione tra interno ed esterno e la portata di aria che attraversa il ventilatore. 5)Il valore di portata volumetrica scalata sul volume interno della zona testata che si registra imponendo una differenza di pressione pari a 50 Pa viene indicato come n 50.

95 Tipici valori di n 50 sono: Blower-Door Door-Test La portata di infiltrazione è dovuta al flusso d aria attraverso le fessure e le giunzioni dell involucro dell edificio indotto dal vento o da una certa differenza di pressione tra interno ed esterno. casa passiva <= 0,6 /h edificio a basso consumo energetico <= 2 /h Un valore di n 50 di 4 all'ora significa che con una differenza di pressione di 50 Pa il volume d' aria dell edificio viene cambiato per 4 volte in un' ora.

96 Blower-Door Door-Test Fasi della misurazione 1. Nella prima fase viene creata e mantenuta una depressione costante di 50 Pa o leggermente superiore (<100 Pa). Viene ispezionata l intera superficie dell edificio (il suo involucro) alla ricerca delle imperfezioni attraverso le quali si hanno infiltrazioni d aria. Le perdite maggiori si possono identificare manualmente mentre per quelle di intensità ridotta è necessario un generatore di fumo, una termocamera oppure un anemometro. 2. Si varia il salto di pressione imposto tra interno ed esterno ( Pa) registrando la portata volumetrica necessaria per creare tale salto di pressione. 3. Si ripete la misura mettendo in sovrapressione l interno. La procedura di misura e normata dalla UNI EN 13829: "Prestazione termica degli edifici - Determinazione della permeabilità all'aria degli edifici - Metodo di pressurizzazione mediante ventilatore"

97 Blower-Door Door-Test

98 Blower-Door Door-Test

99 Misura umidità

100 Misura umidità

101 Misura di portata In tutte le unità immobiliari ove sia installato un sistema di V.M.C. (Ventilazione Meccanica Controllata), Dovrà essere verificata la conformità fra la portata d'aria di immissione e di estrazione dalle bocchette e dalle griglie rispetto a quanto previsto in progetto. Dovrà essere utilizzato un apposito anemometro con range almeno compreso tra 0,25 m/s e 15,0 m/s e precisione + 0,10 m/s.

102 Misura di potenza termica Misura della portata con sistema ad ultrasuoni Misura della temperatura con termoresistenze di tipo PT1000

103 FIRMA ENERGETICA Che cos è? La firma energetica può essere considerata una rappresentazione grafica di un consumo (calore, elettricità, acqua) in funzione di un parametro esterno (per esempio la temperatura esterna). Può essere una retta (o una curva) definita da una equazione (il consumo in funzione del clima).

104 FIRMA ENERGETICA A cosa serve? La firma energetica è uno strumento di base per il controllo dei consumi energetici. Serve a : Stabilire una diagnosi dei consumi Analizzare le eventuali derive Introdurre le eventuali disfunzioni Valutare i risultati dei cambiamenti nella gestione di un impianto

105 FIRMA ENERGETICA I calcoli di certificazione sono svolti in condizioni di utilizzo elevato (20 C costanti, acqua calda sanitaria abbondante) Se il consumo supera il valore di certificazione: I calcoli sono corretti? I componenti dell impianto corrispondono alla documentazione disponibile? (componenti nascosti o murati) C è un problema nell impianto specifico? (perdite di acqua o di combustibile, errate regolazioni) Comportamento dell utenza? (stabilmente oltre 20 C) Nei condomini: effetto media consumi reali consumi calcolati Abitazioni unifamiliari: locali freddi consumi reali inferiori

106 FIRMA ENERGETICA La firma energetica consente di porre a confronto i dati di progetto con i reali consumi normalizzati dell utente. Questo può essere possibile grazie alla acquisizione settimanale di tre parametri fondamentali: - temperatura ambientale interna grazie all utilizzo di moduli per la rilevazione termica indoor - temperatura ambientale esterna grazie all utilizzo di moduli per la rilevazione termica outdoor o attraverso dati reperibili dalla centraline meteo ARPA - reali consumi forniti dal gestore (o contatore di calore)

107 LETTURA DEI CONSUMI Il calcolo dei consumi deve essere sufficientemente preciso perchè la certificazione deve essere attendibile altrimenti diventa solo un pezzo di carta in caso contrario non si possono dare suggerimenti economicamente efficaci Sono l obiettivo della direttiva ( ridurli) e dei calcoli! Sono l unico dato verificabile direttamente. Sono la febbre dell impianto (se sono alti, l impianto è malato) Sono un ottimo parametro di screening. quindi occorre imparare a confrontare i risultati dei calcoli con i consumi reali (1 m³ di metano 10 kwh 1 litro di gasolio) Obiezioni: effetto del comportamento dell utenza e del clima Usi diversi dal riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria

108 LETTURA DEI CONSUMI Rilievo da letture successive dell utente al contatore Rilievo da fatture dei combustibili Tenere conto solo delle letture effettive Tenere conto delle giacenze (anche stimate) per i liquidi Per il gas: lettura contatore gas ed anno di costruzione stima del consumo medio annuo complessivo

109 LETTURA DEI CONSUMI Foto eseguita nel = 7 Consumo annuo = / 7 = 8900 Nm³/anno

110 LETTURA DEI CONSUMI Separare gli usi diversi dal riscaldamento (a.c.s. + uso cottura) con rilievo di alcuni giorni senza riscaldamento (1 2 settimane, meglio se in maggio o settembre) ed estrapolazione in base al numero di giorni con dati convenzionali dati convenzionali uso cottura (UNI/TS 11300/2) 0 50 m² 4,0 kwh/giorno m² 5,0 kwh/giorno Oltre 120 m² 6,0 kwh/giorno dati convenzionali fabbisogni acqua calda sanitaria + stima rendimento impianto di produzione di acqua calda sanitaria

111 LETTURA DEI CONSUMI Stima dei consumi per ACS (UNI TS ) ( ϑ ) G Qh W =, ρ c VW er ϑ0 temperatura di erogazione [ C] 40 C Temperatura ingresso acqua fredda[ C] Se non sono presenti dati resi pubblici dall ente erogatore: 15 C

112 LETTURA DEI CONSUMI Stima dei consumi per ACS (UNI TS ) ( ϑ ) G Qh W =, ρ c VW er ϑ0 V = a W S u

113 LETTURA DEI CONSUMI Stima dei consumi per ACS (UNI TS ) Es: appartamento di 80 m 2 Energia termica per ACS annuale: 17.05*80=1364 kwh/anno Energia termica per ACS giornaliera: 46.7*80=3736 Wh/giorno Potenza media impegnata per ACS: 3736/24=155.7 W (circa 200 W per appartamento)

114 DATI CLIMATICI Alcuni riferimenti: Veneto Lombardia: Emilia: ati/dexter

115 DATI CLIMATICI

116 DATI CLIMATICI Dati giornalieri Precipitazione media giornaliera; Pressione media al livello della stazione; Temperatura dell'aria a 2 m massima; Temperatura dell'aria a 2 m media; Temperatura dell'aria a 2 m minima; Umidità relativa massima; Umidità relativa media; Umidità relativa minima; Vento direzione prevalente giornaliera; Vento velocità media a 10 m.

117 DATI CLIMATICI Dati orari Livello idrometrico; Neve (spessore dello strato); Precipitazione in 30 minuti; Precipitazione nell'ora; Pressione; Pressione media oraria; Radiazione visibile media oraria (componente dall'alto W/m 2 ); Temperatura; Umidità istantanea; Vento direzione media oraria vettoriale; Vento velocità media oraria vettoriale; Vento direzione media degli ultimi dieci minuti; Vento velocità media degli ultimi dieci minuti.

118 DATI CLIMATICI Output dati

119 DATI CLIMATICI Calcolo Gradi Giorno Reali GGr = N i= 1 (20 T ) ext, i

120 DATI CLIMATICI Calcolo Gradi Giorno Reali Portico (FO)

121 CLIMA REALE E CLIMA DI RIFERIMENTO Giorni UNI Gennaio 31 1,9 2,9 1,5 5,3 2,0 3,6 2,8 2,3 2,6 5,9 Febbraio ,7 5,1 2,0 6,1 3,3 3,6 3,3 4,7 7,4 Marzo 31 8,4 9,0 9,1 8,5 11,2 9,7 8,1 8,6 7,6 10,8 Aprile ,4 14,7 10,7 13,1 12,4 12,9 12,8 13,7 16,9 Maggio 31 17,1 18,8 19,5 15,4 18,2 20,7 16,0 18,9 17,8 Giugno 30 21,3 21,2 23,0 22,0 23,3 26,1 21,1 23,1 22,7 Luglio 31 23,6 23,6 22,3 20,4 23,7 25,8 23,9 24,2 26,4 Agosto 31 23,1 22,9 24,3 19,5 22,9 27,5 24,0 21,4 20,8 Settembre 30 19,7 20,4 19,4 16,0 18,4 18,5 19,3 19,8 20,3 Ottobre 31 13,8 13,8 14,9 10,8 14,3 12,0 15,8 14,0 15,5 Novembre 30 8,2 6,7 10,1 7,6 11,2 10,0 9,1 8,0 9,5 Dicembre 31 3,6 2,9 6,5 4,2 6,2 5,4 6,0 3,6 6,0 Aprile ,9 13,4 11,6 9,1 11,2 9,2 11,2 12,0 11,3 15,3 Ottobre ,3 13,0 14,1 9,9 13,9 8,7 14,8 13,5 14,4 Stagione riscaldamento Temperatura dell'aria media mensile - Orto Botanico PD UNI Gradi giorno C d Deviazione su 2003 % 11,7 2,0 5,8 0 9,0 3,8 9,3-11,6 C Gradi giorno stagione - Orto Botanico PD

122 LETTURA DEI CONSUMI 120 Consumi % y = x R 2 = Il metodo ha valenza se R 2 (coefficiente di regressione) è maggiore di GG I consumi per riscaldamento sono realmente proporzionali ai gradi/giorno?

123 FIRMA ENERGETICA Procedura di calcolo Padova Tprogetto -5 C Data rilevazione 15/10/ /11/ /01/ /01/ /01/ /02/ /03/ /04/2007 Giorni periodo d Ore periodo h Ore/giorno attivazione impianto h/d tempo attivazione impianto h Contatore metano Nm Consumo metano Nm MWh Potenza media generatore kw Potenza media su 24 ore kw GG progressivi GG periodo Text periodo C GG periodo di calcolo n giorni intercorsi tra le due rilevazioni (n g )

124 FIRMA ENERGETICA Procedura di calcolo Padova Tprogetto -5 C Data rilevazione 15/10/ /11/ /01/ /01/ /01/ /02/ /03/ /04/2007 Giorni periodo d Ore periodo h Ore/giorno attivazione impianto h/d tempo attivazione impianto h Contatore metano Nm Consumo metano Nm MWh Potenza media generatore kw Potenza media su 24 ore kw GG progressivi GG periodo Text periodo C GG periodo di calcolo n ore giornaliere in cui l impianto funziona (n att )

125 FIRMA ENERGETICA Procedura di calcolo Padova Tprogetto -5 C Data rilevazione 15/10/ /11/ /01/ /01/ /01/ /02/ /03/ /04/2007 Giorni periodo d Ore periodo h Ore/giorno attivazione impianto h/d tempo attivazione impianto h Contatore metano Nm Consumo metano Nm MWh Potenza media generatore kw Potenza media su 24 ore kw GG progressivi GG periodo Text periodo C GG periodo di calcolo n ore totali in cui l impianto è rimasto acceso (n g *n att )

126 FIRMA ENERGETICA Procedura di calcolo Padova Tprogetto -5 C Data rilevazione 15/10/ /11/ /01/ /01/ /01/ /02/ /03/ /04/2007 Giorni periodo d Ore periodo h Ore/giorno attivazione impianto h/d tempo attivazione impianto h Contatore metano Nm Consumo metano Nm MWh Potenza media generatore kw Potenza media su 24 ore kw GG progressivi GG periodo Text periodo C GG periodo di calcolo n di Nm 3 di gas (o altro combustibile) consumati nel periodo (V g )

127 FIRMA ENERGETICA Procedura di calcolo Padova Tprogetto -5 C Data rilevazione 15/10/ /11/ /01/ /01/ /01/ /02/ /03/ /04/2007 Giorni periodo d Ore periodo h Ore/giorno attivazione impianto h/d tempo attivazione impianto h Contatore metano Nm Consumo metano Nm MWh Potenza media generatore kw Potenza media su 24 ore kw GG progressivi GG periodo Text periodo C GG periodo di calcolo Energia prodotta dalla combustione del gas (E=H g *V g ) 1 Nm 3 di metano = 9.7 kwh

128 FIRMA ENERGETICA Procedura di calcolo Padova Tprogetto -5 C Data rilevazione 15/10/ /11/ /01/ /01/ /01/ /02/ /03/ /04/2007 Giorni periodo d Ore periodo h Ore/giorno attivazione impianto h/d tempo attivazione impianto h Contatore metano Nm Consumo metano Nm MWh Potenza media generatore kw Potenza media su 24 ore kw GG progressivi GG periodo Text periodo C GG periodo di calcolo Potenza media erogata dal generatore nel periodo in questione: P m =E/(n att *n g )

129 FIRMA ENERGETICA Procedura di calcolo Padova Tprogetto -5 C Data rilevazione 15/10/ /11/ /01/ /01/ /01/ /02/ /03/ /04/2007 Giorni periodo d Ore periodo h Ore/giorno attivazione impianto h/d tempo attivazione impianto h Contatore metano Nm Consumo metano Nm MWh Potenza media generatore kw Potenza media su 24 ore kw GG progressivi GG periodo Text periodo C GG periodo di calcolo T ext, m

130 FIRMA ENERGETICA Procedura di calcolo Padova Tprogetto -5 C Data rilevazione 15/10/ /11/ /01/ /01/ /01/ /02/ /03/ /04/2007 Giorni periodo d Ore periodo h Ore/giorno attivazione impianto h/d tempo attivazione impianto h Contatore metano Nm Consumo metano Nm MWh Potenza media generatore kw Potenza media su 24 ore kw GG progressivi GG periodo Text periodo C GG periodo di calcolo Si riporta il punto (T ext,m ; P m ) (ad es: 8.8;34.20) in un grafico in cui in ascissa si riporta la temperatura esterna e in ordinata la potenza media del generatore.

131 FIRMA ENERGETICA Procedura di calcolo 140 Q [kw] (T ext,m ; P m ) potenza media regressione lineare potenza media annua Text [ C] Una volta riportati i punti sul grafico si traccia la retta che rappresenta la regressione lineare dei dati ottenuti (linea tratteggiata).

132 FIRMA ENERGETICA Affinchè la retta di regressione possa essere considerata come la firma energetica dell edificio-impianto sotto osservazione, lo scarto quadratico medio tra i punti e la retta non deve essere inferiore a 0.7

133 FIRMA ENERGETICA In questo caso la dispersione dei dati è elevata (R 2 =0.68) e la retta ottenuta non è affidabile come firma energetica.

134 FIRMA ENERGETICA Consumi di maggio, giugno, luglio, agosto e settembre: Solo per ACS e cottura cibi Potenza [kw] Firma energetica, dati su 2 anni, da fatture gas MESI ESTIVI Temperatura esterna

135 FIRMA ENERGETICA Potenza prelevata rete CURVA INVERNALE Firma energetica annuale Fabbisogno per acqua calda sanitaria: 38 appartamenti x 200 W = 7,6 kw MESI ESTIVI: 25 kw! Temperatura esterna

136 FIRMA ENERGETICA Possibili cause di deviazione dai consumi prevedibili: Caratteristiche dell edificio Pendenza della firma energetica invernale eccessiva (coibentazione involucro inferiore a quanto stimato/dichiarato/progettato) Consumi costanti elevati in estate (perdite di rete maggiori di quelle calcolate, coibentazione della rete di ricircolo inferiore a quella stimata/dichiarata/progettata, perdite di acqua calda sanitaria, etc.) Comportamento dell utenza Temperature elevate (firma spostata in alto, pendenza corretta) Utilizzo dell edificio Perdite di combustibile o di acqua Potenza aggiuntiva costante Consumi anomali di acqua calda sanitaria (perdita rubinetti, etc.) Regolazioni inadeguate od errate Gobba della firma in corrispondenza alle stagioni intermedie

137 FIRMA ENERGETICA : interpretazione Pendenza della retta: dipende dalla coibentazione, dalla ventilazione e dal rendimento dell impianto. Cambio di pendenza: cambiamento nella gestione dell impianto.

138 FIRMA ENERGETICA : interpretazione Errori di lettura-funzionamento anomalo per periodi limitati: dati di consumi anomali spot non in linea con il resto dei dati acquisiti.

139 FIRMA ENERGETICA : interpretazione Dispersione dei dati raccolti intorno alla retta di regressione lineare: problemi evidenti di regolazione dell impianto.

140 FIRMA ENERGETICA : interpretazione Potenza media non proporzionale ai gradi giorno: problemi di regolazione dell impianto. L impianto non reagisce correttamente ad aumenti della temperatura esterna. Apporti gratuiti non sfruttati nelle mezze stagioni.

141 FIRMA ENERGETICA : interpretazione Aumento anomalo della potenza a basse temperature esterne: difetto di tenuta all aria dell involucro edilizio o problemi nella regolazione/compensazione climatica.

142 FIRMA ENERGETICA Elevata temperatura interna L intercetta della curva di regressione lineare deve tagliare l asse delle ascisse a 17 C. Se l intercetta è a una temperatura maggiore la temperatura interna è mantenuta a valori più elevati di 20 C potenza media regressione lineare potenza media annua Q [kw] Text [ C]

143 FIRMA ENERGETICA Elevata temperatura interna Impianto con sola compensazione climatica Potenza media centrale termica [kw] ,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Temperatura esterna [ C]

144 FIRMA ENERGETICA Dimensionamento del generatore La potenza media in corrispondenza della temperatura di progetto (ad es. -5 C) deve essere pari alla taglia del generatore potenza media regressione lineare potenza media annua Q [kw] Text [ C]

145 FIRMA ENERGETICA DI PROGETTO Grafico Potenze medie mensili calcolate (Q p / ore nel mese) Temperatura esterna media mensile UNI. Tipico output di un programma per il calcolo del fabbisogno energetico di un edificio: Q L [MJ] Q h [MJ] Q p [MJ] T ext,m Ottobre ,9 Novembre ,7 Dicembre ,0 Gennaio ,1 Febbraio ,6 Marzo ,4 Aprile ,2

146 FIRMA ENERGETICA DI PROGETTO Q L [MJ] Q h [MJ] Q p [MJ] T ext,m Ottobre ,9 Novembre ,7 Dicembre ,0 Gennaio ,1 Febbraio ,6 Marzo ,4 Aprile ,2 Si calcola la potenza media che il generatore deve mensilmente erogare per neutralizzare le dispersioni calcolate P m =Q p /(n g *24*3600)

147 FIRMA ENERGETICA DI PROGETTO Q L [MJ] Q h [MJ] Q p [MJ] T ext,m Ottobre ,9 Novembre ,7 Dicembre ,0 Gennaio ,1 Febbraio ,6 Marzo ,4 Aprile ,2 Ad ogni mese si associa il punto di progetto : (Text,m;P m =Q p /(n g *24*3600)) Es: mese di Gennaio (2.1; /(31*24*3600)=0.89 MW=890 kw)

148 FIRMA ENERGETICA DI PROGETTO

149 FIRMA ENERGETICA DI PROGETTO Verifica della congruità dei consumi & Classe Energetica Fare un rilievo su 1 settimana del Consumo di combustibile Temperatura esterna media (tutta la giornata) Valutare la posizione del punto risultante rispetto alla firma energetica di progetto.

150 FIRMA ENERGETICA DI PROGETTO Verifica della congruità dei consumi & Classe Energetica Se il punto 140 risultante rispetto alla firma energetica di progetto 120 è: Sopra la curva: maggiori 100 indagini richieste, confrontare con la firma energetica 80 complessiva Q [kw] 60 firma energetica di progetto misura Se il punto risultante rispetto alla firma energetica di progetto è: Text [ C] Sulla curva o sotto la firma energetica di progetto OK

151 FIRMA ENERGETICA: CONCLUSIONI Il metodo della Firma Energetica permette di associare al sistema edificio-impianto una curva caratteristica che può essere utilizzata: 1. In fase di verifica sulla certificazione energetica, per confrontare la firma di progetto con i consumi reali 2. In fase di audit energetico, per comprendere se vi sono gli estremi per un intervento sul sistema (es: sostituzione generatore, coibentazione etc..) 3. In fase di manutenzione, per monitorare l impianto al fine di anticipare malfunzionamenti e/o rilevare errori nella gestione dell impianto (es: esclusione sistemi di regolazione, temperatura interna elevata etc. Tale metodo non richiede l utilizzo di costosi apparati di misura ma solo il rilievo periodico dei reali consumi di energia primaria del sistema.