IL BILANCIO ENERGETICO DELL EDIFICIO SECONDO SECONDO LE NORME UNI TS/ Modulo III

Транскрипт

1 IL BILANCIO ENERGETICO DELL EDIFICIO SECONDO SECONDO LE NORME UNI TS/ Modulo III

2

3

4 BILANCIO TERMICO INVERNALE DELL EDIFICIO

5 DA ENERGIA PRIMARIA A FABBISOGNO SPECIFICO

6 STRUTTURA DELLE UNI TS 11300

7 CAMPO DI APPLICAZIONE

8 PROCEDURA DI CALCOLO

9 TIPI DI VALUTAZIONE CONSIDERATI La norma definisce le modalità per l'applicazione nazionale della UNI EN ISO 13790:2008 considerandone le diverse metodologie di valutazione previste: calcolo di progetto (design rating ), valutazione energetica di edifici attraverso il calcolo in condizioni standard (asset rating ) in particolari condizioni climatiche e d'esercizio (tailored rating ). Tipo di valutazione Dati di ingresso Scopo della valutazione Uso Clima Edificio Di progetto Valutazione A1 Standard Valutazione A2 standard standard progetto Permesso di costruire Certificazione o Qualificazione energetica del progetto standard standard reale Certificazione o Qualificazione energetica Adattata all utenza Valutazione A3 Valutazione B In funzione dello scopo reale rilievo dei consumi Ottimizzazione, Validazione, Diagnosi e programmazione di interventi di riqualificazione Tab.1 : tipi di valutazione energetica e di calcolo previsti dalla norma

10 IPOTESI DI CALCOLO NORMALIZZATE Il metodo di calcolo è mensile, per ogni zona termica dell edificio, in regime stazionario e con le seguenti condizioni standard : temperatura interna invernale 20 C per tutte le destinazioni d uso tranne : E 6 (1) piscine, saune o assimilabili dove Ti= 28 C E 6 (2) palestre o assimilabili e E 8 edifici industriali dove Ti= 18 C temperatura interna estiva 26 C per tutte le destinazioni d uso tranne : E 6 (1) piscine, saune o assimilabili dove Ti= 28 C E 6 (2) palestre o assimilabili dove Ti= 24 C Osservazioni: estensione del calcolo agli edifici industriali, ma mancano dati relativi ad una utenza standardizzata come ad esempio ricambi d aria e fabbisogno di acqua calda sanitaria; dati climatici mensili definiti dalla UNI comprendenti le medie mensili delle temperature esterne, l irradianza solare totale media mensile sia sul piano orizzontale che per ciascun orientamento;

11 PERIODI DI RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO

12 DATI DI INGRESSO Dati relativi alle caratteristiche tipologiche dell'edificio volume lordo dell'ambiente climatizzato (V l); il volume interno (o netto) dell'ambiente climatizzato (V ); la superficie utile (o netta calpestabile) dell'ambiente climatizzato (A f); le superfici di tutti i componenti dell'involucro e della struttura edilizia (A ); le tipologie e le dimensioni dei ponti termici (l ); gli orientamenti di tutti i componenti dell'involucro edilizio; le caratteristiche geometriche di tutti elementi esterni (altri edifici, aggetti, ecc.) che ombreggiano i componenti trasparenti dell'involucro edilizio.

13 DATI DI INGRESSO Dati relativi alle caratteristiche tipologiche dell'edificio volume lordo dell'ambiente climatizzato (V l); il volume interno (o netto) dell'ambiente climatizzato (V ); la superficie utile (o netta calpestabile) dell'ambiente climatizzato (A f); le superfici di tutti i componenti dell'involucro e della struttura edilizia (A ); le tipologie e le dimensioni dei ponti termici (l ); gli orientamenti di tutti i componenti dell'involucro edilizio; le caratteristiche geometriche di tutti elementi esterni (altri edifici, aggetti, ecc.) che ombreggiano i componenti trasparenti dell'involucro edilizio.

14 DATI DI INGRESSO

15 DATI DI INGRESSO

16 DATI DI INGRESSO

17 DEFINIZIONE DEL VOLUME LORDO per definire i confini del volume lordo climatizzato si considerano le dimensioni esterne dell'involucro mentre, per definire i confini tra le zone termiche, si utilizzano le superfici di mezzeria degli elementi divisori 1/2 1/2 1/2

18 VALORI NETTI SEMPLIFICATI DI VOLUME E SUPERFICIE DA VOLUME LORDO A NETTO DA AREA LORDA A NETTA In assenza di informazioni sull'area netta di pavimento, al fine di determinare gli apporti termici interni, l'area climatizzata (netta) di ciascuna zona termica può essere ottenuta moltiplicando la corrispondente area lorda per un fattore f n, ricavabile in funzione dello spessore medio delle pareti esterne, d m:

19 CARATTERISTICHE TERMICHE E COSTRUTTIVE DELL EDIFICIO le trasmittanze termiche dei componenti dell'involucro edilizio (U ); le capacità termiche areiche dei componenti della struttura dell'edificio (κ ); le trasmittanze di energia solare totale dei componenti trasparenti dell'involucro edilizio (g ); i fattori di assorbimento solare delle facce esterne dei componenti opachi dell'involucro edilizio (α sol,c ) e le emissività (ε ); i fattori di riduzione della trasmittanza di energia solare totale dei componenti trasparenti dell'involucro edilizio in presenza di schermature mobili (F sh ); i fattori di riduzione dovuti al telaio dei componenti trasparenti dell'involucro edilizio (1 - F F ); i coefficienti di trasmissione lineare dei ponti termici (ψ ).

20 BILANCIO ENERGETICO INVERNALE

21 BILANCIO ENERGETICO INVERNALE ED ESTIVO Il fabbisogno netto dell involucro è definito dalle seguenti relazioni, valutando gli scambi termici per trasmissione e ventilazione dell edificio quando esso è riscaldato o raffrescato alla temperatura interna costante e il contributo (positivo o negativo) degli apporti termici interni e solari al bilancio termico dell edificio: dove:

22 DISPERSIONI TERMICHE PER TRASMISSIONE Per ogni zona dell edificio e per ogni mese, gli scambi termici si calcolano così: nel caso di riscaldamento: nel caso di raffrescamento: dove: H tr,adj Θ int,set,h Θ int,set,c Θ e F r,k Ф r,mn,k t è il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione della zona considerata, corretto per tenere conto della differenza di temperatura interno-esterno; è la temperatura interna di regolazione per il riscaldamento della zona considerata; è la temperatura interna di regolazione per il raffrescamento della zona considerata; è la temperatura media mensile dell ambiente esterno; è il fattore di forma tra il componente edilizio k-esimo e la volta celeste; è l extraflusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste del componente k-esimo mediato sul tempo; è la durata del mese considerato.

23 REGOLE DI SUDDIVISIONE DELL EDIFICIO In linea generale ogni porzione di edificio, climatizzata a una determinata temperatura con identiche modalità di regolazione, costituisce una zona termica. Per esempio, le diverse unità immobiliari servite da un unico generatore, aventi proprie caratteristiche di dispersione ed esposizione, possono costituire altrettante zone termiche (vedere figura 4). La zonizzazione non è richiesta se si verificano le seguenti condizioni: a) le temperature interne di regolazione per il riscaldamento differiscono di non oltre 4 K; b) gli ambienti non sono raffrescati o comunque le temperature interne di regolazione per il raffrescamento differiscono di non oltre 4 K; c) gli ambienti sono serviti dallo stesso impianto di riscaldamento; d) se vi è un impianto di ventilazione meccanica, almeno l'80% dell'area climatizzata è servita dallo stesso impianto di ventilazione con tassi di ventilazione nei diversi ambienti che non differiscono di un fattore maggiore di 4k. È possibile che la zonizzazione relativa al riscaldamento differisca da quella relativa al raffrescamento.

24 INDIVIDUAZIONE DELLA ZONA TERMICA ZT Sistema edificio-impianto costituito da più edifici serviti da un unica centrale

25 INDIVIDUAZIONE DELLA ZONA TERMICA ZT Sistema edificio-impianto costituito da un unico edificio

26 Zone termiche aventi proprie caratteristiche di dispersione ed esposizione Sistema edificio-impianto costituito da una porzione di edificio servita da un impianto termico autonomo

27 I COEFFICIENTI DI DISPERSIONE TERMICA I coefficienti globali di scambio termico si ricavano da:

28 I COEFFICIENTI DI DISPERSIONE TERMICA Il coefficiente di dispersione termica dei componenti opachi viene calcolato dalla relazione: dove: A e,i U e,i è l area dell elemento i dell involucro; è la trasmittanza termica dell elemento i dell involucro (opaco o trasparente); tale trasmittanza tiene conto anche dei ponti termici eventualmente presenti e risulta superiore, quindi, alla trasmittanza del solo elemento.

29 APPENDICE A TRASMITTANZE PRECALCOLATE

30 CALCOLO DEI PONTI TERMICI Le dispersioni termiche per trasmissione attraverso i ponti termici possono essere calcolate secondo la norma EN ISO In assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, per alcune tipologie edilizie, le dispersioni attraverso i ponti termici possono essere determinate forfetariamente secondo quanto indicato in tabella. Le maggiorazioni si applicano alle dispersioni della parete opaca e tengono conto anche della presenza dei serramenti e dei ponti termici relativi.

31 CALCOLO DEI PONTI TERMICI R Coperture C Angoli IF Solette intermedie su facciata IW Pareti interne su facciata GF Solette su terreno P Pilastri W Giunti parete-serramento

32 CALCOLO DEI PONTI TERMICI

33 DISPERSIONI ATTRAVERSO I SERRAMENTI La trasmittanza termica di ogni singola finestra si calcola attraverso la relazione riportata nella norma EN ISO , ovvero: A g area del vetro, espressa in m 2 U g trasmittanza termica del vetro, espressa in W/m 2 K A t area del telaio, espressa in m 2 U t l g Ψ g trasmittanza termica del telaio, espressa in W/m 2 K perimetro del vetro, espresso in m trasmittanza termica lineare del vetro, espressa in W/mK, valore tabellato

34 DISPERSIONI ATTRAVERSO I SERRAMENTI

35 DISPERSIONI ATTRAVERSO I SERRAMENTI

36 EFFETTO DELLE CHIUSURE OSCURANTI

37 SCAMBIO TERMICO VERSO IL TERRENO

38 SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON RISCALDATI

39 SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON RISCALDATI

40 EXTRAFLUSSO TERMICO Il calcolo dell extraflusso termico per radiazione infrarossa verso la volta celeste è effettuato secondo la UNI EN ISOP 13790:2008 dove : R se h r ΔΘ er è resistenza liminare esterna è il coefficiente di scambio termico esterno per irraggiamento è la differenza di temperatura dell aria esterna e la temperatura apparente del cielo =11 K

41 DISPERSIONI PER VENTILAZIONE Le dispersioni per ventilazione si calcolano, rispettivamente per il riscaldamento e per il raffrescamento, con le seguenti equazioni: Dove H ve,adj è il coefficiente globale di scambio termico per ventilazione della zona considerata, corretto per tenere conto della differenza di temperatura interno-esterno; Nel caso di aerazione o ventilazione naturale per gli edifici residenziali si assume un numero di ricambi d aria n pari a 0,3 vol/h. Non ci sono distinzioni tra serramenti a tenuta e non.

42 DISPERSIONI PER VENTILAZIONE Per tutti gli altri edifici n è definito sulla base dei valori di portata d aria esterna richiesta nel periodo di occupazione dei locali riportati nella norma UNI 10339, i valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60%

43 DISPERSIONI PER VENTILAZIONE

44 DISPERSIONI PER VENTILAZIONE

45 APPORTI GRATUITI

46 APPORTI INTERNI GLOBALI MEDI

47 APPORTI SOLARI

48 APPORTI SOLARI SU SUPERFICI OPACHE L area di captazione solare effettiva di una parte opaca dell involucro edilizio, Asol, è calcolata con la formula: dove α sol,c R se U c A c è il fattore di assorbimento solare della parte opaca; è la resistenza termica superficiale esterna della parte opaca, determinato secondo la norma EN ISO 6946, espressa in m 2 K/W; è la trasmittanza termica della parte opaca, espressa in W/(m 2 K); è l area proiettata della parte opaca. Osservazioni: poiché gli apporti termici dovuti alla radiazione solare incidente sulle chiusure opache dipendono dalla capacità di assorbimento dello strato finale della parete, un colore chiaro della superficie esterna ha un assorbimento molto basso pari a 0,3, 0,6 un colore medio e 0,9 un colore scuro. E evidente come il comportamento inerziale della parete non venga valutato nell analisi.

49 APPORTI SOLARI SU SUPERFICI TRASPARENTI L area di captazione solare effettiva di un componente vetrato dell involucro,asol, è calcolata con la formula: Dove F sh,gl g gl F F A w,p è Il fattore di riduzione degli apporti solari relativo all utilizzo di schermature mobili; è la trasmittanza di energia solare della parte trasparente del componente; è la frazione di area relativa al telaio, rapporto tra l area proiettata del telaio e l area proiettata totale del componente finestrato; è l area proiettata totale del componente vetrato (l area del vano finestra), espressa in m 2.

50 FATTORE DI RIDUZIONE SCHERMATURE MOBILI dove: g gl g gl +s h f sh,with è la trasmittanza di energia solare totale della finestra, quando la schermatura solare non è utilizzata; è la trasmittanza di energia solare totale della finestra, quando la schermatura solare è utilizzata; è la frazione di tempo in cui la schermatura solare è utilizzata, pesata sull irraggiamento solare incidente; essa dipende dal profilo dell irradianza solare incidente sulla finestra e quindi dal clima, dalla stagione e dall esposizione.

51 SCHERMATURE MOBILI

52 FATTORI DI SCHERMATURA PER TIPI DI TENDA Nella valutazione di progetto o nella valutazione standard si prende in considerazione solo l'effetto delle schermature mobili permanenti, cioè integrate nell'involucro edilizio e non liberamente montabili e smontabili dall'utente.

53 GESTIONE DELLE SCHERMATURE MOBILI

54 GESTIONE DELLE SCHERMATURE FISSE

55 FATTORI DI OMBREGGIAMENTO

56 CAPACITA TERMICA DELL INVOLUCRO Il calcolo della capacità termica interna dei componenti della struttura edilizia deve essere effettuato secondo la UNI EN ISO La tabella può essere usata solo per edifici esistenti.

57 APPENDICE A TRASMITTANZE PRECALCOLATE

58 Guadagni FATTORE DI UTILIZZAZIONE DEGLI APPORTI GRATUITI (STAGIONE INVERNALE) Perdite Costante di tempo Capacità termica

59 FATTORE DI UTILIZZAZIONE DEGLI APPORTI GRATUITI