Prestazioni energetiche degli edifici : le UNI/TS

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1 Comitato Termotecnico Italiano Prestazioni energetiche degli edifici : le UNI/TS prof. ing. Paolo Baggio - Univ. Trento

2 Comitato Termotecnico Italiano ENTE Partecipazione DI NORMAZIONE all attività FEDERATO normativa europea ALL UNI Elaborazione di allegati o documenti di supporto alla normativa europea Progetti di norme tecniche nazionali Attività pre-normativa Partecipazione nei gruppi di studio riguardanti provvedimenti legislativi nazionali

3 Struttura del CTI SC 1 - Trasmissione del calore e fluidodinamica SC 2 - Fonti convenzionali di energia e processi di conversione SC 3 - Generatori di calore e impianti in pressione SC 4 - Turbomacchine e macchine volumetriche SC 5 - Condizionamento dell'aria e refrigerazione SC 6 - Riscaldamento e ventilazione SC 7 - Impianti termoelettrici, nucleari e tecnologie di sicurezza SC 8 - Misure e strumentazione SC 9 - Fonti rinnovabili di energia

4 Mondo Enti di normazione Norme mondiali Mondo Europa Europa Norme europee Itali a Norme nazionali Itali a ALTRI SETTORI SETTORE ELETTRICO

5 Modalità di lavoro Technical Committee (TC) WORKING GROUP Esperto Nazionale WORKING GROUP Esperto Nazionale WORKING GROUP Esperto Nazionale it MIRROR COMMITTEE

6 Relazione tra legislazione e normativa tecnica Direttiva 2002/91/EC sul rendimento energetico nell edilizia Adozione di una metodologia di calcolo della prestazione energetica Definizione di requisiti energetici Certificazione energetica Ispezione degli impianti Mandato al CEN Normativa tecnica europea Recepimento di norme CEN Recepimento della direttiva Legislazione nazionale Adozione di norme tecniche nazionali Normativa tecnica nazionale (UNI, DIN, AFNOR, BSi )

7 TC 89 Mandato M343 Prestazioni termiche degli edifici e dei componenti edilizi TC 156 Impianti di ventilazione e di condizionamento negli edifici TC 169 TC 228 edifici Luce ed illuminazione Impianti di riscaldamento negli TC 247 Regolazioni per le installazioni meccaniche negli edifici

8 Relazione tra legislazione e normativa tecnica enoi z la si gel aeporue la si gel le anoi zan Legge 373/76 Legge 10/91 DM Recepimento norme UNI Direttiva 2002/91/CE D. Lgs. 192/2005 Aggiornato dal D. Lgs. 311/2006 z ta mro N enoi aci ncet UNI 7357 UNI UNI UNI UNI UNI UNI UNI UNI UNI UNI UNI Rinvio alle norme tecniche (non univoco) Allegato M, D. Lgs. 115/2008 avi

9 Raccomandazione CTI 03/3 Già nel 2003 il CTI aveva pubblicato la raccomandazione: Prestazioni energetiche degli edifici. Climatizzazione invernale e preparazione acqua calda per usi igienico - sanitari SC1 - INVOLUCRO Specificazione dati relativi all edificio, modalità per la loro raccolta ed elaborazione, ipotesi di calcolo UNI EN 832 Fabbisogno di calore dell edificio SC6 - IMPIANTO Specificazione dati relativi all impianto di riscaldamento, ipotesi di calcolo UNI Fabbisogno di energia primaria

10 Uno strumento nazionale di calcolo Norme tecniche europee a supporto della Direttiva 2002/91 CE NORMA UNI TS Prestazioni energetiche degli edifici Metodi di calcolo Raccomandazione CTI 03/3 Novembre 2003 Allegati nazionali alle norme EN Norme nazionali UNI di supporto

11 UNI/TS perché TS? La Specifica Tecnica (TS) definisce le modalità per l applicazione nazionale delle norme (UNI) EN (ISO) per il calcolo dei fabbisogni di energia (incluso il riscaldamento e il raffrescamento) degli edifici. La specifica tecnica è rivolta a tutte le possibili applicazioni previste dalle (UNI) EN (ISO) : calcolo di progetto (design rating), valutazione energetica di edifici attraverso il calcolo in condizioni standard (asset rating) o in particolari condizioni climatiche e d esercizio (tailored rating).

12 Perché UNI/TS 11300? 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 ed ottemperare alle condizioni richieste da documenti a supporto di disposizioni nazionali.

13 Perché UNI/TS 11300? In definitiva le UNI/TS costituiscono le istruzioni per l applicazione a livello nazionale della direttiva 2002/91/CE e della norme europee (UNI EN ISO 13790:2008 e collegate) che da essa discende. Hanno una funzione simile a quella svolta in passato dalla UNI che forniva le istruzioni per l applicazione della UNI alle verifiche richieste dalla legge.

14 UNI/TS La determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici richiede metodi di calcolo per: 1) il fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento ambiente; 2) il fabbisogno di energia per acqua calda sanitaria; 3) il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di climatizzazione invernale; 4) il rendimento e il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria; 5) il risparmio di energia primaria ottenibile utilizzando energie rinnovabili ed altri metodi di generazione per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria; 6) il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di climatizzazione estiva. A. Martino Febbraio 2009

15 UNI/TS 11300: tipo di valutazione

16 UNI/TS UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria 1 in corso di preparazione

17 UNI/TS UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale Fornisce linee guida e dati nazionali d ingresso per la norma UNI EN ISO 13790:2008 che specifica i metodi per calcolare: lo scambio termico per trasmissione e ventilazione dell edificio quando riscaldato o raffrescato a temperatura interna costante il contributo delle sorgenti di calore interne e solari al bilancio termico dell edificio i fabbisogni annuali di energia per riscaldamento e raffrescamento per mantenere le temperature di setpoint

18 UNI/TS Nella sostanza fornisce le istruzioni per utilizzare la UNI EN ISO 13790:2008 per il calcolo dei fabbisogni (netti) di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento (sensibile) con riferimento al metodo mensile.

19 UNI/TS : tipo di valutazione Tipo di valutazione Di Progetto (Design Rating) Utenza standard Dati di ingresso Clima standard Edificio elaborati di progetto Scopo della valutazione Permesso di costruire, Certificazione o qualificazione energetica del progetto Standard (Asset Rating) standard standard reale Certificazione o qualificazione energetica Adattata all utenza (Tailored Rating) a seconda dei casi reale Ottimizzazione, diagnosi e programmazione di interventi di riqualificazione

20 UNI/TS UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. La parte 2 consente di determinare: fabbisogno di energia utile per la preparazione dell acqua calda sanitaria rendimento dei sottosistemi dell impianto rendimento globale medio stagionale fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione invernale e per la preparazione ACS

21 UNI/TS Nella sostanza fornisce le istruzioni per utilizzare la UNI EN ISO 13790:2008 (e le UNI EN X-X) per il calcolo dei consumi di acqua calda sanitaria, del rendimento degli impianti di riscaldamento e produzione a.c.s., e del fabbisogno (globale) di energia primaria di tali impianti, per sistemi tradizionali (i.e. serviti da caldaie alimentate a gas naturale / gasolio).

22 UNI/TS UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva La parte 3 consente di determinare: rendimento dei sottosistemi dell impianto di climatizzazione rendimento globale medio stagionale fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione estiva

23 UNI/TS SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva La presente specifica tecnica fornisce i metodi di calcolo per la determinazione: dei rendimenti e dei fabbisogni di energia dei sistemi di climatizzazione; dei fabbisogni di energia primaria per la climatizzazione estiva. Si applica ad impianti fissi di climatizzazione estiva con macchine frigorifere azionate elettricamente o ad assorbimento. Si applica a sistemi di nuova progettazione, ristrutturati o esistenti: per il solo raffrescamento; per la climatizzazione estiva.

24 LA UNI/TS TERMINI E DEFINIZIONI 1/3 Fabbisogno ideale di energia termica utile per raffrescamento (Q C,nd ): Quantità di calore che deve essere sottratta ad un ambiente climatizzato per mantenere le condizioni di temperatura desiderate durante un dato periodo di tempo, riferito a condizioni di temperatura dell aria uniformi in tutto l ambiente climatizzato (caratteristica dell involucro). Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione estiva (Q C,p ): Quantità annua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per la climatizzazione estiva in condizioni climatiche e di uso di riferimento dell edificio (dipende anche dall impianto, include tutte le forme di energia in ingresso).

25 LA UNI/TS TERMINI E DEFINIZIONI 2/3 Coefficiente di prestazione medio (Ƞm): Rapporto tra l energia frigorifera fornita dalla macchina e l energia necessaria per il suo funzionamento, valutati nell ambito di un determinato periodo di tempo (mensile o stagionale). E una caratteristica della singola macchina frigorifera. Coefficiente di prestazione energetica stagionale (Energy Efficiency Ratio - EER): Coefficiente di prestazione di una macchina frigorifera in condizioni di riferimento (un tempo chiamato COP). E una caratteristica della singola macchina frigorifera. Coefficiente di prestazione energetica (Seasonal Energy Efficiency Ratio - SEER): Coefficiente di prestazione medio stagionale determinato in condizioni di riferimento secondo pren 14285:2008. E una caratteristica della singola macchina frigorifera.

26 LA UNI/TS TERMINI E DEFINIZIONI 3/3 Rendimento globale medio stagionale (Ƞglo): Rapporto tra fabbisogno di energia termica utile e il corrispondente fabbisogno di energia primaria durante la stagione di climatizzazione estiva. Ciascuno dei sottosistemi che compongono il sistema ha un proprio rendimento. E una caratteristica dell impianto nel suo complesso.

27 UNI/TS SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva Permette di determinare la quantità di energia primaria richiesta per la climatizzazione estiva. La determinazione di tale quantità si basa sul fabbisogno di energia termica utile (Q C,nd ) dell edificio calcolato in condizioni ideali per la stagione estiva secondo le UNI/TS Il calcolo (su base mensile) determina: Il coefficiente di prestazione medio mensile (Ƞ mm ) e stagionale (Ƞ ms ) del sistema di produzione dell energia frigorifera; Il fabbisogno di energia primaria necessaria per il raffrescamento dell edificio (Q C,p ).

28 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Il metodo di calcolo del fabbisogno mensile dell edificio Q C,nd è descritto nella parte 1 (UNI/TS :2008) Se del caso (es. ambienti commerciali), il fabbisogno va ulteriormente integrato aggiungendo i carichi termici dovuti alla ventilazione Q V,nd, sia come carico sensibile (raffrescamento), che come latente (deumidificazione).

29 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Il periodo di raffrescamento, ripreso dalla UNI TS , definito mediante l equazione 15: ove θ e, day θ i, set, C Q H gn, day t day Q gn day = apporti solari e interni [J] H = H tr + H ve ve [W/K] θ e,day = temperatura media mensile esterna [ C] θ i,set,c = temperatura di set-point estiva (26 C) t day = durata del giorno [s]

30 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Il rendimento globale medio stagionale Ƞ glo si trova dividendo il fabbisogno ideale stagionale sommato a quello richiesto per il trattamento dell aria (Q C,nd + Q v ) per il consumo totale stagionale di energia primaria Q C,P Il fabbisogno ideale stagionale complessivo è dato dalla somma dei fabbisogni mensili integrati η glo = ( Q Q ) k C, nd, k + Q C, P v, k

31 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Il fabbisogno effettivo di energia termica dell edificio per raffrescamento Q Cr si ottiene aggiungendo al fabbisogno ideale dell edificio le perdite dovute all impianto: ai terminali (fan-coils, ) Q l,e,ai sistemi di controllo clima (termostati, ) Q l,rg, ai sistemi di distribuzione esterni agli ambienti climatizzati (canali aria o tubazioni acqua, serbatoi ) Q l,d + Q l,d,s. e sottraendo eventuali recuperi (recuperatori di calore) Q rr Per il mese k-esimo: Q Cr, k = QC, nd, k + Ql, e, k + Ql, rg, k + Ql, d, k + Ql, d, s, k Q rr, k

32 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Il fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari degli impianti di climatizzaione Q aux si ottiene sommando il fabbisogno di energia elettrica degli ausiliari dei sottosistemi diemissione, distribuzione.

33 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Come si può stimare a priori il consumo stagionale di macchine frigorifere, come i climatizzatori a partire dal fabbisogno effettivo di energia? Occorre conoscere, l EER Energy Efficiency Ratio [kw / kw] che esprime il rapporto fra la potenza (termica) resa e quella (elettrica) assorbita in raffrescamento Questo rapporto, però, è un dato istantaneo, e per il nostro scopo occorre integrarlo per tutto il periodo di funzionamento stagionale (o meglio, mensile)

34 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO L EER, caratteristica propria di ogni unità di climatizzazione, varia con la temperatura ambiente, ma fortunatamente le variazioni di temperatura (e di EER) in estate sono sufficientemente lente, e ristrette in un campo limitato, comunque tali da permetterci di assumere la media mensile come l EER delle temperature medie mensili, senza introdurre errori significativi. Visto che anche il calcolo del fabbisogno termico dell edificio viene sviluppato su base mensile, possiamo utilizzare una procedura alquanto semplificata per calcolare i consumi mensili: EER = Pr / Pa Effm = Erm / Eam Eam = Erm / Effm

35 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO e) L EER mensile si ricava dal grafico in corrispondenza del fattore di carico % mensile

36 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Il fattore di carico % mensile si trova dividendo il fabbisogno mensile (calcolato sulle 24 ore giornaliere) per la capacità a pieno carico mensile (calcolata sulle 24 ore di funz. come potenza resa a pieno carico moltiplicata per il n. di ore del mese) Il grafico si ottiene congiungendo i 4 punti che rappresentano i valori di EER al 25%, al 50%, al 75%, a pieno carico (o altri valori secondo quanto previsto da pren 14825)

37 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO I dati di EER a queste % del fattore di carico sono però ottenuti, secondo la norma, a particolari condizioni climatiche, che in generale non coincidono con quelle delle temperature medie mensili actual, cioè dell edificio/località in questione. Si utilizzano allora opportuni fattori correttivi, per ogni EER parzializzato per tener conto delle reali condizioni di funzionamento e climatiche locali.

38 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Il rendimento medio mensile (del mese k) mensile η mm,k si calcola a partire dall EER in funzione del fattore di carico F k opportunamento corretto. η mm, k = EER k ( F ) fattori di correzione

39 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Si trovano quindi i consumi stagionali totali sommando quelli mensili totali I consumi mensili totali sono dati dai consumi mensili delle unità di climatizzazione (cicli frigoriferi) ai quali vanno aggiunti quelli degli apparati ausiliari (ventilatori, pompe, etc.) I consumi mensili dei climatizzatori si trovano dividendo i fabbisogni mensili per il rendimento mensile η mm,k

40 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO l) Sommandovi i consumi delle apparecchiature ausiliarie (normalmente fissi, visto che che non dipendono dalle condizioni climatiche), si possono ottenere i consumi mensili totali m)a questo punto si possono calcolare anche i consumi totali stagionali n) Dividendo il fabbisogno termico stagionale corretto per il consumo stagionale totale si ottiene l efficienza stagionale

41 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Il consumo totale stagionale, elettrico, moltiplicato per l apposito fattore correttivo indicato periodicamente dall autorità competente), permette di ottenere il fabbisogno stagionale di energia primaria

42 UNI/TS PROCEDURA DI CALCOLO Il consumo di energia primaria si può infine calcolare sommando I contributi delle macchine refrigeranti e degli ausiliari moltiplicati per gli opportuni coefficienti di correzione. Q = Cr, k v, k C, P Q k aux, k f p, el + k η mm, k Q + Q f p, el

43 UNI/TS RIFERIMENTI NORMATIVI 1/2 UNI Riscaldamento e raffrescamento degli edifici Dati climatici UNI EN ISO Prestazione energetica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento UNI EN Condizionatori, refrigeratori di liquido e pompe di calore con compressore elettrico per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti - Parte 2: Condizioni di prova UNI EN Condizionatori, refrigeratori di liquido e pompe di calore con compressore elettrico per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti - Parte 3: Metodi di prova UNI EN Condizionatori, refrigeratori di liquido e pompe di calore con compressore elettrico per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti - Parte 4: Requisiti

44 UNI/TS RIFERIMENTI NORMATIVI 2/2 UNI EN Ventilazione degli edifici - Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d'aria negli edifici, comprese le infiltrazioni UNI/TS :2008 Prestazioni energetiche degli edifici Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell edificio per la climatizzazione estiva ed invernale UNI/TS :2008 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 pren 14825:2008 Air conditioners, liquid chilling packages and heat pumps, with electrically driven compressors, for space heating and cooling - Testing and rating at part load conditions UNI EN :2002 Gas-fired absorption and adsorption air-conditioning and/or heat pump appliances with a net heat input not exceeding 70 kw Part 2: Rational use of energy UNI EN ISO 6946:2008 Componenti ed elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica Metodo di calcolo

45 UNI/TS UNI/TS Prestazioni energetiche degli edifici Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria. Utilizzo di energie rinnovabili Solare termico Biomasse Fotovoltaico Altri metodi generazione Pompe di calore Cogenerazione Teleriscaldamento A. Martino Febbraio 2009

46 CONCLUSIONI Oggi le UNI TS costituiscono un riferimento nazionale di comprovata validità Le UNI TS hanno una validità di 3 anni La norma costituisce un metro di misura univoco per determinare e verificare le prestazioni degli edifici su tutto il territorio nazionale con: ripetibilità dei risultati di calcolo e di valutazione confrontabilità su basi omogenee delle prestazione degli edifici Si può prevedere che nell arco di un paio di anni le diverse procedure di calcolo in uso in Italia saranno più uniformi di oggi a beneficio di una comparabilità dei risultati sull intero territorio nazionale.

47 Conclusioni Grazie a tutti per l attenzione!