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1 DATI DI COPERTINA E PREMESSA DEL PROGETTO E Prestazioni energetiche degli edifici Parte 5: Calcolo dell energia primaria e dalla quota di energia da fonti rinnovabili Energy performance of buildings Part 5: Evaluation of energy performance for the classification of building ORGANO COMPETENTE CTI - Comitato Termotecnico Italiano CO-AUTORE SOMMARIO La presente specifica tecnica fornisce metodi di calcolo per determinare in modo univoco e riproducibile applicando la normativa tecnica citata nei riferimenti normativi: - il fabbisogno di energia primaria degli edifici sulla base dell energia consegnata ed esportata; - la quota di energia da fonti rinnovabili. La presente specifica tecnica fornisce inoltre precisazioni e metodi di calcolo che riguardano, in particolare: 1) le modalità di valutazione dell apporto di energia rinnovabile nel bilancio energetico; 2) la valutazione dell energia elettrica esportata; 3) la definizione delle modalità di compensazione dei fabbisogni con energia elettrica attraverso energia elettrica prodotta da rinnovabili; 4) la valutazione dell energia elettrica prodotta da unità cogenerative. UNI - Milano. Riproduzione vietata. codice progetto: E Tutti i diritti sono riservati. Nessuna parte di questo documento può essere riprodotta o diffusa con un mezzo qualsiasi, fotocopie, microfilm o altro, senza il consenso scritto di UNI.

2 DATI DI COPERTINA E PREMESSA DEL PROGETTO E Questo testo NON è una norma UNI, ma è un progetto di norma sottoposto alla fase di inchiesta pubblica, da utilizzare solo ed esclusivamente per fini informativi e per la formulazione di commenti. Il processo di elaborazione delle norme UNI prevede che i progetti vengano sottoposti all'inchiesta pubblica per raccogliere i commenti degli operatori: la norma UNI definitiva potrebbe quindi presentare differenze -anche sostanziali- rispetto al documento messo in inchiesta. Questo documento perde qualsiasi valore al termine dell'inchiesta pubblica, cioè il: UNI non è responsabile delle conseguenze che possono derivare dall'uso improprio del testo dei progetti in inchiesta pubblica. RELAZIONI NAZIONALI RELAZIONI INTERN.LI PREMESSA La specifica tecnica viene riesaminata ogni tre anni. Eventuali osservazioni sulla UNI/TS devono pervenire all'uni entro mese anno.@@ La presente specifica tecnica è stata elaborata sotto la competenza dell'ente federato all'uni@ CTI - Comitato Termotecnico La Commissione Centrale Tecnica dell'uni ha dato la sua approvazione il giorno UNI - Milano. Riproduzione vietata. codice progetto: E Tutti i diritti sono riservati. Nessuna parte di questo documento può essere riprodotta o diffusa con un mezzo qualsiasi, fotocopie, microfilm o altro, senza il consenso scritto di UNI.

3 PREMESSA La determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici richiede metodi di calcolo per: 1) il fabbisogno di energia termica utile per il riscaldamento e il raffrescamento ambiente; 2) il fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria; 3) il fabbisogno di energia per la ventilazione meccanica; 4) l efficienza e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di riscaldamento o di climatizzazione invernale; 5) l efficienza e il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria; 6) l efficienza e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di raffrescamento o di climatizzazione estiva; 7) il fabbisogno di energia per l illuminazione degli ambienti interni ed esterni di pertinenza dell edificio; 8) la quota di energia rinnovabile utilizzata per il riscaldamento o climatizzazione invernale, raffrescamento o climatizzazione estiva, ventilazione, produzione di acqua calda sanitaria e illuminazione; 9) la conversione finale dei flussi di energia consegnata ed esportata in energia primaria, emissioni di CO 2, costi ed altri indicatori complementari. I suddetti metodi di calcolo sono descritti nelle seguenti specifiche tecniche: UNI/TS UNI/TS UNI/TS UNI/TS UNI/TS UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale; Prestazioni energetiche degli edifici Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l illuminazione; Prestazioni energetiche degli edifici Parte 3: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva; Prestazioni energetiche degli edifici Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e produzione acqua calda sanitaria; Prestazioni energetiche degli edifici Parte 5: Calcolo dell energia primaria e dalla quota di energia da fonti rinnovabili; Prestazioni energetiche degli edifici Parte 6: Determinazione del fabbisogno di energia per ascensori, scale mobili e marciapiedi mobili. La UNI/TS considera i seguenti servizi energetici degli edifici: - climatizzazione o riscaldamento invernale; - acqua calda sanitaria; - climatizzazione o raffrescamento estivo; - ventilazione; - illuminazione; - trasporto di persone. La specifica fornisce dati e metodi di calcolo per la determinazione dei fabbisogni di energia termica utile richiesti dai suddetti servizi, nonché di energia fornita e di energia primaria per i vettori energetici considerati. Il documento è coerente con le norme elaborate dal CEN nell ambito del mandato M/343 a supporto della Direttiva Europea 2002/91/CE sulle prestazioni energetiche degli edifici. La presente specifica tecnica fornisce univocità di valori e di metodi per consentire la riproducibilità e confrontabilità dei risultati e ottemperare alle condizioni richieste da documenti a supporto di disposizioni nazionali. Gli indici di prestazione energetica dei vari servizi si calcolano sulla base dei fabbisogni determinati secondo la presente specifica tecnica (Prospetto 1). 1

4 Prospetto 1 - Classificazione dei servizi energetici, parametri di prestazione energetica e riferimenti per il calcolo Servizio Parametri correlati alla prestazione energetica Simbolo Unità di misura Energia termica utile per il riscaldamento Q H,nd [kwh] Riferimenti per il calcolo UNI/TS Climatizzazione invernale Acqua calda sanitaria Energia termica utile per l umidificazione Q H,hum,nd [kwh] Energia consegnata E del,h [kwh] UNI/TS UNI/TS UNI/TS Energia primaria E P,H [kwh] UNI/TS Energia termica utile Q W,nd [kwh] UNI/TS Energia consegnata E del,w [kwh] UNI/TS UNI/TS Energia primaria E P,W [kwh] UNI/TS Portata d aria per ventilazione meccanica q ve FC ve [m 3 /s] UNI/TS Temperatura d immissione dell aria θ sup [ C] UNI/TS Ventilazione Frazione temporale con ventilazione meccanica funzionante β [-] UNI/TS Energia consegnata E del,v [kwh] UNI/TS Energia primaria E P,V [kwh] UNI/TS Energia termica utile per il raffrescamento Q C,nd [kwh] UNI/TS Energia termica utile per la deumidificazione Q C,dhum,nd [kwh] UNI/TS Climatizzazione estiva Illuminazione Trasporto di persone Efficienza energetica media stagionale ε C [-] UNI/TS Energia consegnata E del,c [kwh] UNI/TS Energia primaria E P,C [kwh] UNI/TS Energia consegnata E del,l [kwh] UNI EN UNI/TS Energia primaria E P,L [kwh] UNI/TS Energia consegnata E del,t [kwh] UNI/TS Energia primaria E P,T [kwh] UNI/TS

5 INTRODUZIONE La serie delle UNI/TS può essere utilizzata per le seguenti applicazioni: 1) valutare il rispetto di regolamenti espressi in termini di obiettivi energetici; 2) confrontare le prestazioni energetiche di varie alternative progettuali per un edificio in progetto; 3) indicare un livello convenzionale di prestazione energetica degli edifici esistenti; 4) stimare l effetto di possibili interventi di risparmio energetico su un edificio esistente, calcolando il fabbisogno di energia prima e dopo ciascun intervento; 5) prevedere le esigenze future di risorse energetiche su scala nazionale o internazionale, calcolando i fabbisogni di energia di tipici edifici rappresentativi del parco edilizio. Le suddette applicazioni trovano riscontro in diversi tipi di valutazione energetica di calcolo. Nel caso di applicazione all intero edificio in modo omogeneo (progetto di nuovi edifici o ristrutturazioni globali o diagnosi energetica dell intero edificio) si fa riferimento al Prospetto 2 ricavato dalla UNI EN Prospetto 2 - Classificazione tipologie di valutazione energetica per applicazioni omogenee all intero edificio A1 A2 A3 Tipo di valutazione Sul progetto (Design Rating) Standard (Asset Rating) Specifica (Tailored rating) Dati di ingresso Uso Clima Edificio Standard Standard Progetto Standard Standard Reale In funzione dello scopo Reale Nel caso di applicazione a edifici parzialmente ristrutturati e/o in casi di ampliamento di edifici esistenti, per una valutazione delle prestazioni energetiche globali di tali edifici i dati di ingresso sono in parte riferiti all edificio reale e in parte sul progetto. In tal caso la valutazione energetica diviene mista (design rating + asset rating) e quindi per la classificazione delle tipologie di valutazione energetica si fa riferimento al Prospetto 3. Prospetto 3 Classificazione tipologie di valutazione energetica e relative applicazioni Utenza Standard Reale Edificio Progetto Reale Misto - Richiesta del permesso di - Certificazione energetica - Richiesta di titolo costruire (nuova dell edificio costruzione) - Qualificazione energetica - Certificazione energetica dell edificio del progetto (nuova costruzione) - Ottimizzazione del progetto (nuova costruzione) - Diagnosi energetica (analisi dell esistente) - Validazione modelli di calcolo (confronto con consumi reali) abilitativo (ristrutturazione) - Certificazione energetica del progetto (ristrutturazione) - Ottimizzazione del progetto (ristrutturazione) 3

6 La valutazione energetica sul progetto (A1) o standard (A2) permette di determinare un fabbisogno convenzionale, utile per confrontare edifici indipendentemente dal loro reale utilizzo. La valutazione adattata all'utenza (A3) può consentire una stima realistica dei consumi energetici. 1. SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE La presente specifica tecnica fornisce metodi di calcolo per determinare in modo univoco e riproducibile applicando la normativa tecnica citata nei riferimenti normativi: - il fabbisogno di energia primaria degli edifici sulla base dell energia consegnata ed esportata; - la quota di energia da fonti rinnovabili. La presente specifica tecnica fornisce inoltre precisazioni e metodi di calcolo che riguardano, in particolare: 1) le modalità di valutazione dell apporto di energia rinnovabile nel bilancio energetico; 2) la valutazione dell energia elettrica esportata; 3) la definizione delle modalità di compensazione dei fabbisogni con energia elettrica attraverso energia elettrica prodotta da rinnovabili; 4) la valutazione dell energia elettrica prodotta da unità cogenerative. 2. RIFERIMENTI NORMATIVI La presente specifica tecnica rimanda a disposizioni contenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi sono citati nei punti appropriati del testo e sono di seguito elencati. Per quanto riguarda i riferimenti datati, successive modifiche o revisioni apportate a dette pubblicazioni valgono unicamente se introdotte nella presente specifica tecnica come aggiornamento o revisione. Per i riferimenti non datati vale l'ultima edizione della pubblicazione alla quale si fa riferimento (compresi gli aggiornamenti). UNI/TS UNI/TS UNI/TS UNI/TS E020AC596 (pruni/ts ) Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l illuminazione Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 3: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 6: Determinazione del fabbisogno di energia per ascensori, scale mobili e marciapiedi mobili 4

7 3. TERMINI E DEFINIZIONI Ai fini della presente specifica tecnica si applicano i termini e le definizioni che seguono. 3.1 Definizioni generali relative all edificio edificio: Sistema costituito dal fabbricato e da tutti gli impianti e dispositivi tecnologici che si trovano stabilmente al suo interno. Nota: La superficie esterna che delimita un edificio può confinare con tutti o alcuni di questi elementi: l'ambiente esterno, il terreno, altri edifici; il termine può riferirsi ad un intero fabbricato e relativi impianti ovvero a parti di fabbricato e relativi impianti progettate o ristrutturate per essere utilizzate come unità immobiliari a sé stanti fabbricato: Sistema costituito dalle strutture edilizie esterne, costituenti l involucro dell edificio, che delimitano un volume definito e dalle strutture interne di ripartizione dello stesso volume. Nota: Sono esclusi gli impianti e i dispositivi tecnologici che si trovano al suo interno confine del sistema (system boundary): Confine che include tutte aree di pertinenza dell edificio, sia all interno che all esterno dello stesso, dove l energia è consumata o prodotta confine di valutazione (assessment boundary): Confine sul quale è definito il bilancio energetico tra energia consegnata ed energia esportata sistema tecnico dell edificio: Insieme di sottosistemi e componenti impiantistici dedicati al soddisfacimento di uno o più servizi richiesti dall edificio sottosistema tecnico dell edificio: Parte di un sistema tecnico dell edificio che esegue una specifica funzione Esempio: Emissione termica, distribuzione termica, generazione termica, ecc sottosistema di generazione: Apparecchio o insieme di più apparecchi che convertono l energia contenuta di uno o più vettori energetici in ingresso in una o più forme di energia in uscita. 3.2 Definizioni relative ai servizi servizi per l edificio: Servizi forniti dai sistemi tecnici dell edificio e da apparati per fornire condizioni climatiche interne accettabili, acqua calda sanitaria, livelli di illuminazione e altri servizi connessi all'uso dell'edificio climatizzazione invernale: Servizio atto ad assicurare il benessere degli occupanti mediante il controllo, all'interno degli ambienti, della temperatura e della umidità, della portata di rinnovo e della purezza dell'aria durante la stagione di riscaldamento riscaldamento: Servizio atto ad assicurare il benessere degli occupanti mediante il controllo, all'interno degli ambienti, della sola temperatura dell aria durante la stagione di riscaldamento produzione di acqua calda sanitaria: Servizio di fornitura, per usi igienico sanitari, di acqua calda a temperatura prefissata ai terminali di erogazione degli edifici climatizzazione estiva: Servizio atto ad assicurare il benessere degli occupanti mediante il controllo, all'interno degli ambienti, della temperatura e della umidità, della portata di rinnovo e della purezza dell'aria durante la stagione di raffrescamento raffrescamento: Servizio atto ad assicurare parzialmente il benessere degli occupanti mediante il controllo, all'interno degli ambienti, della sola temperatura dell aria durante la stagione di raffrescamento. 5

8 3.2.7 ventilazione: Servizio che provvede al ricambio d'aria degli ambienti con aria esterna per assicurare condizioni interne di salubrità illuminazione: Servizio che provvede alla fornitura di luce artificiale trasporto di persone: Servizio che, in un edificio, provvede al trasporto di persone o persone accompagnate da cose attraverso l impiego di impianti ascensori e/o scale mobili e/o marciapiedi mobili 3.3 Definizioni relative all energia fabbisogno annuale globale di energia primaria: Quantità di energia primaria relativa a tutti i servizi considerati nella determinazione della prestazione energetica, erogata dai sistemi tecnici presenti all interno del confine del sistema, calcolata su un intervallo temporale di un anno fabbisogno di energia primaria per un servizio: Energia primaria utilizzata per produrre l'energia fornita al sistema tecnico che soddisfa il servizio considerato dell'edificio e si calcola in base alle quantità consegnate ed esportate dei vettori energetici impiegati per tale servizio utilizzando fattori di conversione fabbisogno di energia primaria dell edificio: Energia primaria utilizzata per produrre l'energia fornita ai sistema tecnici relativi a tutti i servizi presenti dell'edificio e si calcola in base alle quantità consegnate ed esportate dei vettori energetici complessivamente impiegati utilizzando fattori di conversione fattore di conversione in energia primaria: Rapporto adimensionale che indica la quantità di energia primaria impiegata per produrre un unità di energia fornita, per un dato vettore energetico; tiene conto dell energia necessaria per l estrazione, la lavorazione, lo stoccaggio, il trasporto la generazione, trasformazione, trasmissione, distribuzione e altre operazioni necessarie per la consegna all'edificio in cui verrà utilizzata. Nota: Questo fattore può riferirsi all energia primaria non rinnovabile, all energia primaria rinnovabile o all energia primaria totale come somma delle precedenti vettore energetico: Fenomeno che può essere utilizzato per produrre lavoro meccanico o calore o per attivare processi chimici o fisici, cioè particolare forma sotto la quale l energia può essere trasportata, scambiata, venduta e comprata. Il vettore è un flusso di energia e come tale può essere sia entrante che uscente, sia consegnato che esportato vettore energetico non rinnovabile: Vettore energetico prodotto o derivato da fonte non rinnovabile di energia vettore energetico rinnovabile: Vettore energetico prodotto o derivato da fonte rinnovabile di energia energia consegnata o fornita (delivered): Energia finale, espressa per vettore energetico, fornita attraverso il confine del sistema agli impianti tecnici per soddisfare i servizi presi in considerazione e per produrre eventualmente anche energia elettrica energia esportata (exported) : Quantità di energia, espressa per vettore energetico, prodotta dai sistemi tecnici dell edificio e ceduta per l'utilizzo all esterno del confine del sistema energia rinnovabile 1 : Energia prelevata da una fonte rinnovabile di energia energia rinnovabile in situ: Energia prodotta dai sistemi tecnici dell edificio direttamente connessi all edificio sfruttando fonti rinnovabili di energia energia non rinnovabile: Energia prelevata da una fonte non rinnovabile di energia. 1 Il D.lgs 28/11 definisce «energia da fonti rinnovabili»: energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas 6

9 4. SIMBOLI E UNITA DI MISURA I prospetti seguenti riportano i principali simboli e i pedici utilizzati nella presente parte della specifica tecnica. Prospetto 4 Simboli e unità di misura Voce Simbolo Unità di misura Indice di prestazione energetica EP kwh/m 2 Energia E kwh Energia termica Q kwh Energia elettrica W kwh Quota di energia da fonti rinnovabili QR - Prospetto 5 Pedici relativi ai servizi Voce Climatizzazione invernale Acqua calda sanitaria Climatizzazione estiva Ventilazione Illuminazione Trasporto di persone Pedice H W C V L T Prospetto 6 Pedici relativi alle quantità di energia Voce Primaria Globale Rinnovabile Non rinnovabile Totale Consegnata (delivered) Esportata (exported) Riconsegnata Fabbisogno (need) Energia elettrica Energia netta Energia lorda Energia prodotta Energia utilizzata Energia in eccesso Pedice P gl ren nren tot del exp rdel nd el net gross prod used surplus 7

10 Prospetto 7 Altri pedici Voce Indice del vettore energetico Indice del servizio Indice del sottosistema di generazione Mese Anno In situ Extra sito Unità cogenerativa Generazione Relativo ai sottosistemi impiantistici esclusa la generazione In ingresso In uscita Pedice i k j m an os (is) ofs (xs) CG gn ngn in out 5. GENERALITA SUL CALCOLO DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA DELL EDIFICIO 5.1. Confine dell edificio e confine di valutazione L edificio è definito come l insieme del fabbricato e dei sistemi tecnici installati nelle sue pertinenze per il soddisfacimento dei fabbisogni energetici considerati. Il confine del sistema (system boundary) è quindi il confine che include il fabbricato o la porzione di fabbricato oggetto di valutazione e i sistemi tecnici a servizio del fabbricato e installati al suo interno, su di esso e/o nelle sue pertinenze. Il confine di valutazione (assessment boundary) è invece il confine sul quale viene effettuato il bilancio energetico ovvero dove vengono valutate e computate le quantità di energia consegnate (delivered) e esportate (exported). Nota: in generale confine del sistema e confine di valutazione coincidono solo in assenza di apparati per lo sfruttamento delle fonti di energia rinnovabile in situ Fonti di energia e vettori energetici I fabbisogni di energia dell edificio possono essere soddisfatti attraverso: energia prodotta da fonte rinnovabile ottenuta installando gli apparati di conversione, parte integrante dei sistemi tecnici dell edificio, all interno del confine del sistema, definita energia finale rinnovabile prodotta in situ ; energia finale consegnata attraverso il confine del sistema da vettori energetici che possono essere prodotti sia da fonti non rinnovabili di energia sia da fonti rinnovabili. Si considerano fonti rinnovabili di energia in situ: l energia solare captata entro il confine del sistema da collettori solari e/o panelli fotovoltaici; energia cinetica del vento intercettata entro il confine del sistema da generatori eolici; 8

11 l energia termica (aerotermica, geotermica, idrotermica) posseduta da aria, sottosuolo e acque di superficie e di falda che si trovino entro il confine del sistema. Attraverso l impiego delle fonti rinnovabili di energia in situ si può produrre sia energia termica sia energia elettrica; tali energie costituiscono i vettori energetici rinnovabili prodotti in situ che attraversano il confine di valutazione già nella forma di energia utile (Figura 1). Di contro, i vettori energetici che attraversano il confine del sistema possono essere sia già in forma di energia utile (acqua calda o fredda da teleriscaldamento o teleraffrescamento, energia elettrica) sia in forme che necessitano la conversione (gas, biomassa, ecc.). Il sottosistema tecnico di conversione dell edificio converte tali vettori in energia termica oppure, con generazione combinata (cogenerazione), in energia termica ed elettrica. Il calcolo dell energia elettrica e termica prodotta da fonte rinnovabile in situ si effettua secondo UNI/TS ; nel caso di energia termica si prevede che essa sia immessa nel punto di collegamento tra utilizzazione e generazione, ossia in ingresso all accumulo o alla distribuzione; nel caso di energia elettrica che sia immessa subito valle del punto di consegna del vettore elettrico consegnato. Il calcolo dell energia estratta dalle fonti rinnovabili in situ si effettua secondo le UNI/TS (ad esclusione degli aerogeneratori). Il calcolo dei singoli vettori energetici consegnati, sia che siano originati da fonte non rinnovabile che rinnovabile di energia, si effettua con le Parti 2, 3, 4 e 6 della UNI/TS in funzione del tipo di generatore impiegato. Il calcolo dell energia estratta da fonti rinnovabili ex situ e da fonti non rinnovabili che corrisponde ai vettori energetici, rinnovabili e non rinnovabili, consegnati è effettuato tramite opportuni fattori di conversione in energia primaria definiti dalla legislazione nazionale 2. 2 Al momento della pubblicazione della presente parte della specifica tecnica è in vigore la Legge 90/13 e relativi decreti attuativi. 9

12 Figura 1 Confine del sistema e confine di valutazione, vettori energetici consegnati e vettori energetici esportati Legenda: 1 confine del sistema 2 confine di valutazione dei vettori energetici 3 sistemi che convertono l energia da fonti rinnovabili in-situ 4 energia da fonti rinnovabili in-situ 5 vettori energetici da sistemi di conversione dell energia da fonti rinnovabili in-situ 6 sistemi che convertono l energia dei vettori energetici ex-situ 7 vettori energetici ex-situ che necessitano di conversione 8 vettori energetici ex-situ già in forma di energia utile 9 utenza finale 10 vettori energetici esportati 6. DEFINIZIONE DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA DELL EDIFICIO La prestazione energetica dell edificio è quantificata da due indici, l indice di energia primaria globale totale e l indice di energia primaria globale non rinnovabile, entrambi espressi in kilowattora su metro quadro in un anno: EP tot = E P,gl,tot / A [kwh/m 2 ] (1) EP nren = E P,gl,nren / A [kwh/m 2 ] (2) dove: E P,gl,tot E P,gl,nren A è il fabbisogno annuale globale di energia primaria totale dell edificio [kwh]; è il fabbisogno annuale globale di energia primaria non rinnovabile dell edificio [kwh]; è l area della superficie utile climatizzata dell edificio, cioè la superficie utile riscaldata e/o raffrescata dell edificio [m 2 ]. La prestazione energetica del singolo servizio k dell edificio è anch essa quantificata dai due indici, l indice di energia primaria totale e l indice di energia primaria non rinnovabile, entrambi espressi in kilowattora su metro quadro in un anno: EP k,tot = E P,k,tot / A [kwh/m 2 ] (3) 10

13 EP k,nren = E P,k,nren / A [kwh/m 2 ] (4) dove: E P,k,tot E P,k,nren è il fabbisogno annuale di energia primaria totale del servizio k-esimo dell edificio; è il fabbisogno annuale di energia primaria non rinnovabile del servizio k-esimo dell edificio. 7. CALCOLO DEL FABBISOGNO ANNUALE DI ENERGIA PRIMARIA GLOBALE Il fabbisogno annuale globale di energia primaria è dato dalla somma dei fabbisogni annuali di energia primaria dei servizi considerati. Il fabbisogno globale di energia primaria e i fabbisogni annuali di energia primaria per singolo servizio sono espressi in termini di energia primaria rinnovabile, non rinnovabile e totale: E P,gl,ren = Σ k (E P,k,ren ) = E P,H,ren + E P,C,ren + E P,W,ren + E P,V,ren + E P,L,ren + E P,T,ren [kwh] (5) E P,gl,nren = Σ k (E P,k,nren ) = E P,H,nren + E P,C,nren + E P,W,nren + E P,V,nren + E P,L,nren + E P,T,nren [kwh] (6) E P,gl,tot = Σ k (E P,k,tot ) = E P,H,tot + E P,C,tot + E P,W,tot + E P,V,tot + E P,L,tot + E P,T,tot [kwh] (7) Il fabbisogno per la climatizzazione invernale è dato dal fabbisogno per riscaldamento e dall eventuale fabbisogno per l umidificazione. Il fabbisogno per la climatizzazione estiva è dato dal fabbisogno per raffrescamento e dall eventuale fabbisogno per la deumidificazione. Il fabbisogno globale di energia primaria e i fabbisogni annuali di energia primaria per singolo servizio sono calcolati per unità immobiliare o per intero edificio, inteso come insieme di più unità immobiliari (per esempio: palazzina con più appartamenti). Sia per il fabbisogno globale sia per i fabbisogni dei singoli servizi è verificato che il fabbisogno annuale di energia primaria totale si ottiene come somma del fabbisogno annuale di energia primaria non rinnovabile e del fabbisogno annuale di energia primaria rinnovabile: E P,tot = E P,ren + E P,nren [kwh] (8) Nel caso di presenza di sistemi tecnici comuni a più unità immobiliari (per esempio: impianto di riscaldamento centralizzato, illuminazione di aree comuni, impianto ascensore, ecc.) i fabbisogni annuali di energia primaria per singolo servizio si suddividono fra le unità immobiliari sulla base dei seguenti criteri, diversi per servizio: - Climatizzazione invernale: in proporzione al fabbisogno di energia termica per riscaldamento attribuibile alle singole unità immobiliari (comprensivo quindi di perdite di emissione, regolazione, distribuzione alle utenze, considerati anche i relativi recuperi); - Climatizzazione estiva: in proporzione al fabbisogno di energia termica per raffrescamento attribuibile alle singole unità immobiliari (comprensivo quindi di perdite di emissione, regolazione, distribuzione alle utenze, considerati anche i relativi recuperi); - Acqua calda sanitaria: in proporzione al fabbisogno di energia termica per acqua calda sanitaria attribuibile alle singole unità immobiliari (comprensivo quindi di perdite di erogazione, distribuzione alle utenze, considerati anche i relativi recuperi); - Ventilazione: in proporzione alla portata d aria effettiva di ciascuna unità immobiliare; 11

14 - Illuminazione: in proporzione alla della superficie utile di ciascuna unità immobiliare; - Trasporto di persone: per metà in proporzione al valore millesimale di proprietà delle singole unità immobiliari e per metà in misura proporzionale all'altezza di ciascuna unità immobiliare dal suolo. 8. CALCOLO DEL FABBISOGNO ANNUALE DI ENERGIA PRIMARIA PER SINGOLO SERVIZIO 8.1. Generalità Il fabbisogno annuale di energia primaria per ogni servizio considerato è dato dalla somma dei fabbisogni di energia primaria dei singoli servizi per ogni intervallo di tempo assunto come base per il calcolo (in questo caso il mese). Per ogni servizio considerato, il fabbisogno annuale e i fabbisogni mensili sono espressi in termini di energia primaria rinnovabile, non rinnovabile e totale: E P,k,ren = Σ k (E P,k,ren,m ) [kwh] (9) E P,k,nren = Σ k (E P,k,nren,m ) [kwh] (10) E P,k,tot = Σ k (E P,k,tot,m ) [kwh] (11) 8.2. Calcolo del fabbisogno mensile di energia primaria per singolo servizio Bilancio mensile tra energia consegnata ed esportata Il fabbisogno mensile di energia primaria per ogni servizio considerato è dato dalla differenza dell energia consegnata (delivered) e dell energia esportata (exported) per ciascun vettore energetico. I fabbisogni mensili di energia primaria per ogni servizio considerato sono espressi in termini di energia primaria rinnovabile, non rinnovabile e totale: E P,k,ren,m = Σ i (E del,k,i f P,ren,del,i ) - Σ i (E exp,k,i f P,ren,exp,i ) [kwh] (12) E P,k,nren,m = Σ i (E del,k,i f P,nren,del,i ) - Σ i (E exp,k,i f P,nren,exp,i ) [kwh] (13) E P,k,tot,m = Σ i (E del,k,i f P,tot,del,i ) - Σ i (E exp,k,i f P,tot,exp,i ) [kwh] (14) Per i vettori energetici consegnati, i fattori di conversione in energia primaria rinnovabile, non rinnovabile e totale sono definiti nella legislazione nazionale in materia di certificazione energetica degli edifici. Per i vettori energetici esportati, i fattori di conversione in energia primaria dell energia esportata si determinano come segue. Per l energia elettrica prodotta da sistemi fotovoltaici, mini-eolici e mini-idraulici in-situ ed esportata, si considerano fattori di conversione in energia primaria esportata (rinnovabile, non rinnovabile o totale) pari ai fattori di conversione dal relativo vettore energetico prodotto in situ e consegnato: 12

15 f P,ren,exp = f P,ren,del [-] (15) f P,nren,exp = f P,nren,del [-] (16) f P,tot,exp = f P,tot,del [-] (17) dove: f P,ren,del è il fattore di conversione in energia primaria rinnovabile del vettore energetico consegnato, indicato dalla legislazione nazionale; f P,nren,del è il fattore di conversione in energia primaria non rinnovabile del vettore energetico consegnato, indicato dalla legislazione nazionale; f P,tot,del è il fattore di conversione in energia primaria totale del vettore energetico consegnato, indicato dalla legislazione nazionale. Per l energia elettrica prodotta da sistemi cogenerativi in-situ ed esportata, si considerano fattori di conversione in energia primaria (rinnovabile, non rinnovabile o totale) dell energia esportata calcolati in funzione del fattore di allocazione dell energia elettrica prodotta a w definito dalla legislazione nazionale: f P,ren,exp = (E f P,ren,del a w ) / W [-] (18) f P,nren,exp = (E f P,nren,del a w ) / W [-] (19) f P,tot,exp = (E f P,tot,del a w ) / W [-] (20) dove: E a w W è l energia consegnata in ingresso al cogeneratore, in un anno; è il fattore di allocazione dell energia elettrica prodotta, definito dalla legislazione nazionale; è l energia elettrica prodotta dal cogeneratore, in un anno. Sia per i vettori energetici consegnati sia per quelli esportati è verificato che: f P,tot = f P,ren + f P,nren [-] (21) Energia consegnata e ripartizione per servizio L energia consegnata relativa all i-esimo vettore energetico è l energia che entra nell edificio attraverso il confine energetico. La ripartizione dei vettori energetici consegnati Q del,i, sia da fonte non rinnovabile sia da fonte rinnovabile, sui diversi servizi energetici si effettua su base mensile proporzionalmente ai fabbisogni di energia termica utile richiesta dal relativo servizio e fornita in uscita dal generatore rispetto all energia da questo complessivamente fornita: E del,k,i,m = Σ j (Q k,gn,out,j,m / Q gn,out,j,m ) x E gn,in,i,j,m [kwh] (22) dove: E del,k,i,m Q k,gn,out,j,m Q gn,out,j,m E gn,in,i,j,m è l energia mensile del vettore energetico consegnato i-esimo utilizzata dal servizio k [kwh]; è l energia termica utile fornita dal generatore j-esimo per il servizio k-esimo nel mese m [kwh]; è l energia termica utile complessivamente fornita dal generatore j-esimo nel mese m [kwh]; è l energia richiesta dal generatore j-esimo al vettore energetico i-esimo nel mese m [kwh]; j è l indice dei generatori che utilizzano lo stesso vettore energetico consegnato i. 13

16 Nel caso dei servizi ventilazione (V) e illuminazione (L), il vettore energetico consegnato è l energia elettrica. Esso va ripartito sulla base dei fabbisogni di energia degli apparecchi di movimentazione dell aria e degli apparecchi di illuminazione Energia esportata e ripartizione per servizio L energia esportata relativa all i-esimo vettore energetico è l energia che esce dall edificio attraverso il confine energetico. La ripartizione dei vettori energetici esportati Q exp,i,m, prodotti in situ sia da fonte non rinnovabile sia da fonte rinnovabile, sui diversi servizi energetici si effettua su base mensile proporzionalmente ai fabbisogni di energia del medesimo vettore energetico importato di ciascun servizio: E exp,k,i,m = (E del,k,i,m / E del,i,m ) x E exp,i,m [kwh] (23) dove: E exp,k,i,m E del,k,i,m E del,i,m E exp,i,m è l energia mensile del vettore energetico esportato i-esimo associata al servizio k [kwh]; è l energia mensile del vettore energetico consegnato i-esimo utilizzata dal servizio k [kwh]; è l energia mensile del vettore energetico consegnato i-esimo [kwh]; è l energia mensile del vettore energetico esportato i-esimo [kwh] PROCEDURA DI CALCOLO DEI FABBISOGNI MENSILI PER SERVIZIO, DELL ENERGIA FORNITA DA FONTI IN SITU E DELL ENERGIA DA VETTORI EX SITU Procedura di calcolo La procedura di calcolo, di seguito definita, si sviluppa su base mensile per vettore energetico di ciascun servizio secondo le seguenti fasi: determinazione dei fabbisogni di energia utile dell edificio; calcolo dell'energia termica ed elettrica richiesti all'uscita dei sistemi di generazione; calcolo del contributo potenziale da fonti rinnovabili in-situ; distribuzione dei fabbisogni fra i sottosistemi di generazione; calcolo dell energia consegnata e esportata per singolo vettore energetico; bilancio temporale dei vettori energetici esportati; calcolo dell energia primaria e degli altri indicatori di prestazione energetica. Sulla base dei dati mensili si determinano quindi i dati annuali Fabbisogni di energia dell edificio I fabbisogni di energia termica utile e di energia elettrica si calcolano su base mensile, secondo UNI/TS o UNI/TS o UNI/TS , in relazione al servizio energetico considerato. Nel prospetto 8 sono indicati i fabbisogni di energia per servizio energetico e i riferimenti per il calcolo secondo le UNI/TS Al fabbisogno del servizio energetico (colonna 1 del Prospetto 8), si devono aggiungere le perdite di impianto calcolate secondo UNI/TS e UNI/TS , salvo le perdite di generazione. 14

17 Prospetto 8 - Fabbisogni termici ed elettrici dell edificio Servizio energetico Climatizzazione invernale Climatizzazione estiva Acqua Calda Sanitaria 1 - Fabbisogno di energia utile ideale (energy need) Q H,nd da UNI/TS Q C,nd Da UNI/TS e) Q W,nd Da UNI/TS Perdite impianto (al netto dei recuperi) Q H,ls,ngn da UNI/TS Q C,ls,ngn b) da UNI/TS f) Q W,ls,ngn da UNI/TS Fabbisogno di energia termica utile in uscita della generazione a) Q H,gn,out da UNI/TS Q C,gn,out c) da UNI/TS Q W,gn,out da UNI/TS Ventilazione Illuminazione Trasporto di persone a) comprese le perdite dell'eventuale accumulo b) Q C,ls,ngen si ottiene dalla formula 3 della UNI/TS escludendo il termine Q C,nd,K c) Q C,gn,out equivale al termine (Q Cr,k,x + Q v,k,x ) di cui alla formula 1 della UNI/TS d) Q C,aux,el,ngn equivale alla formula 9 della UNI/TS escludendo gli ausiliari elettrici della generazione e) Q W,nd equivale al termine Q h,w utilizzato nella UNI/TS f) perdite di erogazione, distribuzione e accumulo della UNI/TS Fabbisogno di energia elettrica Q H,aux,el ngn da UNI/TS Q C,aux,el,ngn d) da UNI/TS Q W,aux,el,ngn da UNI/TS E v Fabbisogno elettrico degli apparecchi di movimentazione dell aria per il rinnovo dell aria negli ambienti UNI/TS Appendice C E L Fabbisogno elettrico degli apparecchi luminosi per l illuminazione artificiale degli ambienti UNI/TS Appendice D E T Fabbisogno elettrico degli impianti atti a soddisfare tale servizio UNI/TS I fabbisogni di energia utile della colonna 1 non tengono conto del calcolo: dell energia recuperata all interno del servizio in esame; dei recuperi da altro servizio, che, nell intervallo mensile di calcolo, sia attivo contemporaneamente al servizio energetico e il cui recupero non avvenga direttamente negli ambienti. Il calcolo dell energia recuperata da altri servizi per il servizio energetico in esame si effettua secondo UNI/TS e UNI/TS , in relazione ai servizi energetici considerati nel calcolo. L energia consegnata da vettori energetici è utilizzata direttamente nel caso di energia elettrica o per produzione di energia termica attraverso i sistemi di generazione dell edificio. Il fabbisogno mensile di energia elettrica per il servizio energetico k-esimo è dato da: - fabbisogni elettrici degli ausiliari esclusi quelli di generazione E k,aux,el ngn [kwh]; - fabbisogni elettrici degli ausiliari di generazione E k,aux,el,gn [kwh]; - fabbisogni elettrici in ingresso dei generatori (ad esempio pompe di calore elettriche) E k,el gn [kwh]. Sono inoltre da considerare i fabbisogni mensili di energia elettrica per i servizi di ventilazione, illuminazione e trasporto di persone. Si ha quindi un fabbisogno globale mensile di energia elettrica: Q el,in,gl,m = Σ k Q k,aux,el ngn,m + Σ k Q k,aux,el gn,m + Σ k Q k,el gn,m + E V,m + E L,m + E T,m [kwh] (24) Per il servizio ventilazione si considera il solo fabbisogno di energia elettrica dei ventilatori secondo UNI/TS Per il servizio illuminazione si tiene conto del fabbisogno mensile (Prospetto 8). 15

18 Generatori per la produzione di energia termica L energia termica utile netta richiesta in uscita dai generatori (inclusi i cogeneratori) si calcola deducendo il contributo da energia termica utile rinnovabile in sito attribuito al servizio k-esimo dal fabbisogno mensile Q k,d,in,i,m del servizio energetico oggetto di calcolo (Prospetto 8): Q k,i,gn out,net,m = Q k,d,in,i,m Q k,del,os,m [kwh] (25) dove: Q k,d,in,i,m è l energia termica utile richiesta mensilmente alla distribuzione al vettore i; è l energia termica utile fornita mensilmente da fonte rinnovabile in situ. Q k,del,os,m Il calcolo del fabbisogno di energia all ingresso dei generatori (energia da vettore energetico) in base al fabbisogno di energia termica utile calcolato con la formula 25 si effettua: - nel caso di generatori con combustione a fiamma per combustibili liquidi e gassosi secondo UNI/TS e per combustibili solidi secondo UNI/TS ; - per altre tipologie di generatori comprese le pompe di calore secondo UNI/TS e UNI/TS ; - nel caso specifico della cogenerazione in situ (solo contributo termico) occorre tenere conto dei fattori di allocazione definiti dalla legislazione nazionale Generatori per la produzione di energia elettrica In generale, i fabbisogni di energia elettrica mensili dell edificio possono essere coperti, fino all annullamento di energia consegnata da rete, attraverso energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili in situ o da cogenerazione con vettori energetici non rinnovabili o rinnovabili. Il calcolo si effettua per determinare nei singoli mesi: 1) il fabbisogno globale di energia elettrica Q el,gl,m [kwh] secondo la formula 24. 2) sul piano generale l energia elettrica prodotta in situ comprende: Q el,prod,m = Q el,prod,os,m + Q el,prod,cg,m [kwh] (26) dove: Q el,prod,os,m Q el,prod,cg,m è l energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili in situ [kwh]; è l energia elettrica prodotta da cogenerazione con vettori ex situ [kwh]. Nel caso di presenza, in uno stesso edificio, di fonti rinnovabili in situ e cogenerazione con vettori ex situ, per la copertura dei fabbisogni di energia elettrica dell edificio si utilizza prioritariamente l energia elettrica fonti rinnovabili in situ. 3) l energia utilizzata: Q el,used,m = min (Q el,in,m ; Q el,prod,m ) [kwh] (27) 4) l energia consegnata lorda: Q el,del,gross,m = Q el,in,m Q el,used,m [kwh] (28) 5) l eccedenza (qualora la produzione superi il fabbisogno): Q el,surplus,m = Q el,prod,ren,m Q el,used,m [kwh] (29) 16

19 Si effettua quindi il bilancio annuale per determinare: 6) il fabbisogno annuale di energia elettrica: Q el,in,an = Σ m Q el,in,m [kwh] (30) 7) l energia elettrica prodotta annualmente da fonti e/o vettori rinnovabili: Q el,prod,ren,an = Σ m Q el,prod,ren,m [kwh] (31) 8) l energia annua utilizzata: Q el,used,an = Σ m Q el,used,m [kwh] (32) 9) l energia consegnata lorda: Q el,del,gross,an = Σ m Q el,del,gross,m [kwh] (33) 10) l eccedenza annua: Q el,surplus,an = Σ m Q el,surplus,m [kwh] (34) 11) l energia reimportata su base annua: Q el,redel,an = min (Q el,del,gross,an ; Q el,surplus,an ) [kwh] (35) 12) l energia esportata su base annua: Q el,exp,an = Q el,surplus,an - Q el,rdel,an [kwh] (36) Q p,el si calcola come segue: Q P,el = (f P,del,el Q el,del,gross,an ) (f P,rdel,el Q el,rdel,an ) (f P,exp,el Q el,exp,an ) [kwh] (37) Ai fini di una ripartizione mensile dell energia reimportata si può procedere come segue: 13) calcolo dell energia reimportata nel mese: Q el,rdel,m = Q el,rdel,an (Q el,del,gross,m / Q el,del,gross,an ) [kwh] (38) 14) da cui si può ottenere un valore fittizio dell energia consegnata mensile netta: Q el,del,net,m = Q el,del,gross,m Q el,rdel,m [kwh] (39) Nel caso della cogenerazione (parte elettrica), analogamente a quanto visto per i generatori di energia termica, vanno considerati i fattori di allocazione definiti dalla legislazione nazionale. 9. CALCOLO DELLA QUOTA DI ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI Il calcolo della quota di energia da fonti rinnovabili può essere riferito a: - un solo servizio energetico dell edificio (ad esempio solo per acqua calda sanitaria); - più servizi energetici dell edificio (ad esempio per climatizzazione invernale, climatizzazione estiva e acqua calda sanitaria). La quota di energia da fonti rinnovabili, per i k servizi energetici considerati, è calcolata come: QR = Σ k (E P,k,ren ) / Σ k (E P,k,tot ) [-] (40) dove: E P,k,ren è l energia primaria rinnovabile riferita a k-esimo servizio energetico dell edificio, calcolata con la formula 9 utilizzando i fattori di conversione in energia primaria rinnovabile f P,ren,i per ciascun vettore energetico i consegnato o esportato; 17

20 E P,k,tot è l energia primaria totale (rinnovabile + non rinnovabile) riferita a k-esimo servizio energetico dell edificio, calcolata con la formula 11 utilizzando i fattori di conversione in energia primaria totale f P,tot,i per ciascun vettore energetico i consegnato o esportato. Copyright Riproduzione vietata. Tutti i diritti sono riservati. Nessuna parte del presente documento può essere riprodotta o diffusa con un mezzo qualsiasi, fotocopie, microfilm o altro, senza il consenso scritto dell UNI. 18