MANUALETTO Guida per clienti redatto da Per. Ind. Zoldan Andrea

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1 6. Edificio 6.1.Introduzione In questo capitolo sono illustrati i procedimenti per il calcolo delle dispersioni dell edificio e dell energia richiesta per il riscaldamento nel periodo invernale. I vari fattori che influenzano il calcolo della potenza e dell energia, com è ben comprensibile, sono: - la trasmissione del calore sulle strutture opache; - la trasmissione del calore sulle strutture finestrate; - la trasmissione del calore in corrispondenza dei punti termici; - il ricambio d aria; - la temperatura esterna; - la temperatura interna di progetto; - gli apporti solari (principalmente nella stagione estiva); Di seguito è riportato uno schema del bilancio energetico (già illustrato nei capitoli precedenti) nella stagione invernale: Poiché i dati da considerare nel calcolo sono molti, solitamente vengono utilizzati dei software specifici, realizzati in conformità a norme UNI di settore. E quindi inutile approfondire nel dettaglio i procedimenti di calcolo adottati, mentre è invece molto importante capire i principi generali da tenere obbligatoriamente in considerazione. Il parametro essenziale per calcolo è l identificazione della cosiddetta zona termica, cioè la parte dell'ambiente riscaldato mantenuto a temperatura uniforme attraverso lo stesso impianto di riscaldamento.

2 Una volta identificata la zona termica sarà possibile ricavare le superfici disperdenti e le volumetrie.

3 6.2.Calcolo delle dispersioni dell edificio per il riscaldamento invernale. Il calcolo delle dispersioni (potenza dell edificio) è d'estrema importanza per il dimensionamento dell impianto di riscaldamento. I corpi scaldanti, infatti, saranno dimensionati secondo questo valore. Nel calcolo della potenza dell edificio viene considerata la temperatura minima esterna della località in cui viene realizzato l edificio. Per il calcolo delle dispersioni (potenza dell edificio), come già anticipato, si devono prendere in considerazione: - le dispersioni per trasmissione (T); - le dispersioni per ventilazione, ricambio d aria, infiltrazioni (V) - le dispersioni in corrispondenza dei ponti termici (PT); - Apporti solari (S) (che al momento non vengono considerati). Quindi la dispersione totale (DTOT) sarà: (DTOT) = (T) + (PT) + (V) - (S) La formula non tiene in considerazione alcuni parametri che le norme UNI richiedono, pertanto è da considerare indicativa e utile a capire quali sono i parametri principali da tenere in considerazione. Per le abitazioni standard, nel calcolo delle dispersioni possono essere tralasciati gli apporti solari (AS), mentre per le abitazioni passive o a consumo zero (vedere capitoli successivi) sono da tenere in considerazione. Dispersioni per trasmissione (T): (T) = (K) x (S) x ( t) dove: (K) è la trasmittanza dell elemento già analizzata nei paragrafi precedenti (W/m2 x K) (S) è la superficie dell elemento (m2) ( t) è la differenza di temperatura tra interno ed esterno (o altro locale) ( K= C) (la temperatura esterna considerata è quella minima esterna) (T) è la dispersione per trasmissione (Watt) Dispersione ponti termici (PT): (PT) = (KL) x (L) x ( t) dove: (KL) la trasmittanza lineare del ponte termico analizzata nei paragrafi precedenti(w/m x K) (L) è la lunghezza del ponte termico (m) ( t) è la differenza di temperatura tra interno ed esterno (o altro locale) ( K= C) (la temperatura esterna considerata è quella minima esterna) (T) è la dispersione del ponte termico (Watt)

4 Dispersioni per ventilazione: (V) (V) = (Pvol) x (Cp) x ( t) x (FR) dove: (Pvol) Portata volumetrica di ricambio d aria (m3/s) (Cp) è la capacità termica volumica dell aria, pari a 1200 (J/m³K) ( t) è la differenza di temperatura tra interno ed esterno (o altro locale) ( K= C) (la temperatura esterna considerata è quella minima esterna) (FR) fattore dovuto al rendimento di un eventuale recuperatore (FR) = 1- R R = rendimento del recuperatore (variabile da 0 a 1) Es: rendimento = 80% allora il valore = 0,8 (V) è la dispersione per ventilazione (Watt = J/s) Di seguito si riportano due esempi di calcolo un edificio tipo (vedere pianta e sezione figura 1) al fine di chiarire quanto sopraindicato. Nel primo calcolo (esempio 1) è considerato l edificio a basso isolamento termico e ricambio d aria naturale. Nel secondo (esempio 2), invece, l edificio è ipotizzato ad alto isolamento e ricambio d aria controllato con recupero del calore. Figura 1: Pianta e sezione edificio

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7 ESEMPIO EDIFICIO TIPO 1: DATI RIEPILOGATIVI. ESEMPIO EDIFICIO TIPO 2: DATI RIEPILOGATIVI I due grafici illustrano le dispersioni dell edificio nelle due conformazioni (esempio 1 a basso isolamento esempio 2 ad alto isolamento). Si nota che per la realizzazione di un edificio a basso consumo è molto importante adottare misure per l attenuazione dei ponti termici e installare finestre ad alto isolamento termico (es: triplo vetro selettivo). Negli edifici a basso consumo quindi devono obbligatoriamente essere curati i particolari costruttivi già in fase di progettazione.

8 6.3.Fabbisogno di energia termica (utile) Il fabbisogno di energia termica utile è la quantità di calore che deve essere fornita o sottratta ad un ambiente riscaldato per mantenere le condizioni di temperatura desiderate durante il periodo di riscaldamento (tempo). In altre parole: Energia = potenza x tempo Il calcolo del fabbisogno energia richiesta, viene effettuato in maniera simile a quello delle dispersioni con le seguenti variazioni: - - Nel calcolo della differenza di temperatura ( t) viene considerata come temperatura esterna quella media mensile e non quella minima; Vengono considerati gli apporti di calore interni; Vengono considerati gli apporti solari nelle varie esposizioni (nord-sud-est-ovest). Vengono calcolati gli scambi col terreno in base all isolamento perimetrale ecc.. Infiltrazioni d aria e ricambio Come si può capire, i dati e le informazioni sono troppe per effettuare un calcolo semplice e quindi si devono utilizzare dei software in grado di gestire tutti i dati ed effettuare tutti i calcoli. E importante sapere che il fabbisogno d energia è strettamente legato alle dispersioni dell edificio in quanto all aumentare delle dispersioni aumenta anche l energia. Di seguito vengono inseriti i calcoli effettuati tramite apposito programma per i due esempi (simulazioni) illustrati nel capitolo precedente.

9 ESEMPIO 1 (simulazione 1)

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15 ESEMPIO 2 (simulazione 2)

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22 CONFRONTO TRA LE DUE SIMULAZIONI ESEMPIO 1: (simulazione 1) ESEMPIO 2: (simulazione 2)

23 ESEMPIO 1: (simulazione 1) EDIFICIO BASSO ISOLAMENTO E RICAMBIO NATURALE ESEMPIO 2: (simulazione 2) EDIFICIO ALTO ISOLAMENTO E RICAMBIO FORZATO CON RECUPERO CALORE Dove: Qht: Qint: Qsol,i: Qsol,e: energia dovuta a dispersioni per ventilazione e trasmissione energia da apporti interni energia da apporti solari superfici finestrate energia da apporti solari superfici opache

24 Se effettuiamo la rotazione dell edificio di 180 (La parete nord diventa quella sud e viceversa) diminuendo le superfici finestrate esposte a sud e aumentando quelle a nord, possiamo verificare che il fabbisogno di energia per il riscaldamento invernale aumenta (fare riferimento alla tabella e al grafico sottoriportati). Si può notare che l aumento del fabbisogno energetico è dovuto alla diminuzione degli apporti solari. ESEMPIO 3: (simulazione 3) EDIFICIO ALTO ISOLAMENTO E RICAMBIO FORZATO CON RECUPERO CALORE Edificio uguale a quello della soluzione 2 ma ruotato di 180 Dove: Qht: Qint: Qsol,i: Qsol,e: energia dovuta a dispersioni per ventilazione e trasmissione energia da apporti interni energia da apporti solari superfici finestrate energia da apporti solari superfici opache

25 6.4.Conclusioni In conformità a quanto illustrato, possiamo concludere affermando che per la realizzazione di un edificio non bisogna solamente considerare le dispersioni termiche, ma è di primaria importanza valutare in fase di progettazione i seguenti aspetti: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) Orientamento dell edificio; Disposizione dei locali e zona termica; Rapporto di forma; Tipologia delle superfici finestrate; Apporti interni; Schermature solari; Tipologia degli impianti di riscaldamento; Tutti questi argomenti saranno approfonditi nei capitoli successivi.