Efficienza energetica degli edifici: strategie operative

Transcript

1 Attività di di FORMAZIONE tecnici comunali Efficienza energetica degli edifici: strategie operative Arch. Arianna Palano Dipartimento BEST, Politecnico di Milano

2 1. TECNICHE PER LA VAUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI

3 BILANCIO ENERGETICO

4 IL BILANCIO ENERGETICO BILANCIO ENERGETICO Calcolo del fabbisogno energetico dell involucro per la climatizzazione invernale e estiva Apporti solari Perdite per trasmissione attraverso elementi opachi inclinati Perdite per trasmissione attraverso elementi opachi verticali Apporti gratuiti Perdite per trasmissione attraverso gli elementi opachi orizzontali Perdite per ventilazione Perdite per trasmissione attraverso gli elementi trasparenti

5 BILANCIO ENERGETICO IN LOMBARDIA USI DI ENERGIA CONSIDERATI PER LA REGIONE LOMBARDIA RISCALDAMENTO VENTILAZIONE ACQUA CALDA RAFFRESCAMENTO ILLUMINAZIONE In mancanza di procedure tecniche consolidate e riconosciute in merito, si è deciso di non considerare gli usi elettrici connessi all illuminazione.

6 CALCOLO STANDARDIZZATO Durata di accensione degli impianti Il funzionamento stimato è continuo, al mantenimento di una temperatura interna dell edificio costante in un tempo pari a 24 h. Temperatura interna La temperatura interna degli ambienti si assume pari a: -20 C durante la stagione invernale -26 C durante la stagione estiva. Zone termiche La suddivisione degli ambienti in zone termiche non è richiesta in quanto si assume che la temperatura sia uniforme. Perdite termiche BILANCIO ENERGETICO IN LOMBARDIA Le perdite termiche dei sottosistemi costituenti l impianto di climatizzazione si considerano non recuperabili.

7 FABBISOGNO ANNUALE DI ENERGIA LA PROCEDURA DI CALCOLO Il fabbisogno energetico annuale per il riscaldamento e Il raffrescamento di un ambiente climatizzato viene determinato sommando il fabbisogno energetico calcolato su base MENSILE Riscaldamento Raffrescamento

8 LA PROCEDURA DI CALCOLO FABBISOGNO ENERGETICO PER IL RICALDAMENTO Energia scambiata globale Q + Q NH = QL, H -QSE, S -ηg,h QG, H Apporti di calore gratuiti L = QT QV Q G = QI + QS Trasmissione 3 ( θi θe ) t QT, S Q + Q T = H T 10 V H T = AL, k UC,k FT, H V k Ventilazione ( θ θ ) = HV i e = k Va = V n Va, k ρa ca k t 10 3 Q Apporti gratuiti interni 3 I = N A L α Foc 10 Apporti dovuti alla radiazione solare QS = N 0,85 j i Hs, j A L, i FT g, i FS + Fattore Fattore di di utilizzazione utilizzazione degli degli apporti apporti gratuiti gratuiti Apporti Apporti solari solari dovuti dovuti ad ad una una serra serra contigua contigua Q S, S

9 LA PROCEDURA DI CALCOLO ENERGIA SCAMBIATA PER TRASMISSIONE Energia scambiata globale Q = Q + Q L T V Q NH = QL, H -QSE, S -ηg,h QG, H Trasmissione 3 ( θi θe ) t QT, S Q + T = H T 10 H T = AL, k UC,k FT, k AL area lorda di ciascun componente termicamente uniforme U trasmittanza termica corretta di ciascun componente termicamente uniforme FT fattore correttivo da applicare a ciscun componente e dipende dalle diverse condizioni di temperatura degli ambienti non climatizzati k HT coefficiente di dispersione termica per trasmissione Θi temperatura interna di progetto dell ambiente climatizzato Θe valore medio mensile della temperatura media giornaliera esterna t ore di funzionamento dell impianto di climatizzazione QT,S possibili apporti per trasmissione attraverso una serra adiacente

10 CALCOLO SUPERFICIE DISPERDENTE LA PROCEDURA DI CALCOLO E la superfice dei componenti opachi e trasparenti rivolti verso l esterno, verso il terreno e verso ambienti non climatizzati sottesi allo stesso impianto termico.

11 LA PROCEDURA DI CALCOLO ENERGIA SCAMBIATA PER TRASMISSIONE Energia scambiata globale Q = Q + Q L T V Q NH = QL, H -QSE, S -ηg,h QG, H Trasmissione 3 ( θi θe ) t QT, S Q + T = H T 10 H T = AL, k UC,k FT, k U = U + ( 1 ) C F PT U trasmittanza UC trasmittanza corretta k θ e = θ - r e r ( z - z ) δ Θe r valore medio mensile della temperatura media giornaliera del capoluogo di riferimento (tabellato) z r altitudine slm del capoluogo di riferimento z altitudine slm del Comune considerato δ gradiente verticale di temperatura pari a 1/178 FPT valore tabellato (CTI)

12 BILANCIO ENERGETICO IN REGIONE LOMBARDIA CALCOLO SUPERFICIE DISPERDENTE Il ponte termico si calcola mediante maggiorazione della trasmittanza della parete sulla quale sono presenti. L area si calcola al lordo, comprendendo tamponamento e ponte termico.

13 BILANCIO ENERGETICO IN REGIONE LOMBARDIA ENERGIA SCAMBIATA PER TRASMISSIONE FT fattore correttivo FPT fattore correttivo

14 BILANCIO ENERGETICO IN REGIONE LOMBARDIA ENERGIA SCAMBIATA PER TRASMISSIONE Temperatura capoluogo di riferimento

15 LA PROCEDURA DI CALCOLO CALCOLO TRASMITTANZA FINESTRA SINGOLA 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 trasmittanza termica del telaio, espressa in W/m 2 K l g perimetro del vetro, espresso in m Ψ g trasmittanza termica lineare del vetro, espressa in W/mK, valore tabellato

16 LA PROCEDURA DI CALCOLO CALCOLO TRASMITTANZA FINESTRA SINGOLA Valori della trasmittanza termica lineare

17 LA PROCEDURA DI CALCOLO CALCOLO TRASMITTANZA FINESTRA DOPPIA La trasmittanza termica delle finestre doppie si calcola attraverso la relazione riportata nella norma UNI 10345, ovvero: U' w1 trasmittanza componente esterno fornita dal costruttore U' w2 trasmittanza componente interno fornita dal costruttore R i resistenza termica superficiale interna convenzionale (R i =1/h i ) R e resistenza termica superficiale esterna convenzionale (R e =1/h e ) R s resistenza termica dello spazio racchiuso tra i due telai (valore tabellato) h i coefficiente superficiale di scambio termico convettivo-radiativo interno calcolato come h i = 3,6 + 4,4 ε/0,837 W/m 2 K h e coefficiente superficiale di scambio termico convettivo-radiativo esterno assunto pari a 25W/m 2 K ε emissività termica componente trasparente

18 LA PROCEDURA DI CALCOLO CALCOLO TRASMITTANZA FINESTRA DOPPIA

19 LA PROCEDURA DI CALCOLO ENERGIA SCAMBIATA PER VENTILAZIONE Energia scambiata globale Q = Q + Q L T V Q NH = QL, H -QSE, S -ηg,h QG, H HV coefficiente di dispersione termica per ventilazione V a portata d aria di rinnovo di ciascun ambiente, con ricambi d aria uniformi ρ a c a capacità termica volumica dell aria pari a 0,34 Wh/(m 3 K) V volume netto dell ambiente riscaldato Ventilazione Q V ( θ θ ) = HV i e t 10 3 n numero di ricambi d aria in funzione della destinazione d uso, pari a 0,5 per gli edifici residenziali altrimenti si calcola con la formula: H V = k Va = V n Va, k ρa ca n V op = n s V A

20 LA PROCEDURA DI CALCOLO ENERGIA SCAMBIATA PER VENTILAZIONE n V op = n s V A V op portata d aria esterna richiesta per persona nel periodo di occupazione dei locali a seconda della destinazione d uso (valore tabellato) n s indice di affollamento, numero persone a metro quadro (valore tabellato) A superficie utile di pavimento V volume netto dell ambiente riscaldato

21 APPORTI GRATUITI INTERNI LA PROCEDURA DI CALCOLO N numero giorni del mese A L superficie lorda di pavimento Q NH = QL, H -QSE, S -ηg,h QG, H α valore globale degli apporti interni a seconda dell utilizzo (valore tabellato) t ore di funzionamento dell impianto di climatizzazione F oc periodo di occupazione giornaliero dei locali (valore tabellato) Q Apporti di calore gratuiti Q = Q + Q 3 I = N A L α Foc 10 G Apporti gratuiti interni I S

22 LA PROCEDURA DI CALCOLO APPORTI GRATUITI INTERNI F OC valore tabellato α valore tabellato

23 LA PROCEDURA DI CALCOLO APPORTI GRATUITI DOVUTI ALLA RADIAZIONE SOLARE N numero giorni del mese H s irradiazione globale giornaliera media mensile incidente sulla superficie trasparente A L area lorda superficie infisso F T coefficiente di riduzione dovuto al telaio (pari a 0,87) g trasmittanza dell energia solare totale della superficie trasparente del serramento (valore tabellato) Q F S fattore di riduzione dovuto all ombreggiatura 0,85 fattore di correzione che tiene conto dell inclinazione dei raggi solari Q SS apporto possibili serre solari adiacenti NH = QL, H -QSE, S -ηg,h QG, H Apporti di calore gratuiti Q = Q + Q Apporti dovuti alla radiazione solare QS = N 0,85 j i Hs, j A L, i FT g, i FS + G I Q S S, S F h fattore ombreggiatura ostruzioni esterne F o fattore ombreggiatura aggetti verticali F f fattore ombreggiatura aggetti orizzontali

24 FATTORI DI OMBREGGIATURA LA PROCEDURA DI CALCOLO

25 LA PROCEDURA DI CALCOLO FATTORE DI UTILIZZAZIONE DEGLI APPORTI GRATUITI a γ 1 H γ 1 H = η G,H γ = H = Q Q 1 1 APPORTI G,H L,H PERDITE Fonte: UNI γ γ a H H a H + 1 H η G,H = a H = 1 + τ b H = L,H c V H Q a a τ H 15 L L, H NH = QL, H -QSE, S -ηg,h QG, H H T,H H + 1 H = H + H V,H Fattore Fattore di di utilizzazione utilizzazione degli degli apporti apporti gratuiti gratuiti Q G energia mensile gratuita Q L energia mensile dispersa per ventilazione e trasmissione a H parametro numerico ζ H costante di tempo c capacità termica volumica che dipende dal tipo di struttura opaca esterna (tabellato) V L volume lordo

26 LA PROCEDURA DI CALCOLO FABBISOGNO ENERGETICO PER IL RAFFRESCAMENTO Energia scambiata globale Apporti di calore gratuiti Q + L = QT QV Q G = QI + QS Trasmissione 3 ( θi θe ) t QT, S Q + Q T = H T 10 V H T = AL, k UC,k FT, H V k Ventilazione ( θ θ ) = HV i e = k Va = V n Va, k ρa ca k t 10 3 Q Apporti gratuiti interni 3 I = N A L α Foc 10 Apporti dovuti alla radiazione solare QS = N 0,85 j i Hs, j A L, i FT g, i FS + Q S, S Apporti Apporti solari solari dovuti dovuti alle alle pareti pareti opache opache Fattore Fattore di di utilizzazione utilizzazione degli degli apporti apporti gratuiti gratuiti

27 LA PROCEDURA DI CALCOLO FABBISOGNO ANNUALE DI ENERGIA PRIMARIA Per la stima dei consumi energetici (e quindi dei costi) è necessario far riferimento anche all impianto termico oltre che all edificio.

28 LA PROCEDURA DI CALCOLO FABBISOGNO ANNUALE DI ENERGIA PRIMARIA Il calcolo del fabbisogno mensile di energia primaria si effettua partendo dal fabbisogno termico dell involucro, sommando progressivamente le perdite dei vari sottosistemi.

29

30

31 LA PROCEDURA DI CALCOLO REGIONE LOMBARDIA FABBISOGNO TERMICO PER LA PRODUZIONE DI ACS Il fabbisogno termico annuale per la produzione di ACS è dato dalla sommatoria del fabbisogno termico calcolato su base MENSILE Fabbisogno annuale Il fabbisogno termico mensile per la produzione di ACS è dato da: Q W fabbisogno energetico specifico giornaliero per la produzione di acqua calda N numero giorni del mese A superficie utile f fattore di correzione che tiene conto del numero di servizi e dell affollamento

32 LA PROCEDURA DI CALCOLO REGIONE LOMBARDIA FABBISOGNO TERMICO PER LA PRODUZIONE DI ACS

33 LA PROCEDURA DI CALCOLO REGIONE LOMBARDIA FABBISOGNO ANNUALE DI ENERGIA PRIMARIA PER L ACS Per sistmi combinati, il fabbisogno termico annuale di energia primaria per la produzione di ACS è dato dalla sommatoria del fabbisogno di energia primaria calcolato su base MENSILE Fabbisogno annuale Il fabbisogno mensile di energia primaria per la produzione di ACS è dato dall energia termica e all energia elettrica in ingresso Q gw,in energia primaria in ingresso al sistema di generazione Q EW,in energia primaria in ingresso al sistema elettrico

34 LA PROCEDURA DI CALCOLO REGIONE LOMBARDIA FABBISOGNO TERMICO DI ENERGIA PRIMARIA PER LA PRODUZIONE DI ACS Impianto indipendente per la produzione di ACS ENERGIA ENERGIA ELETTRICA ELETTRICA ENERGIA ENERGIA TERMICA TERMICA

35 LA PROCEDURA DI CALCOLO REGIONE LOMBARDIA FABBISOGNO TERMICO DI ENERGIA PRIMARIA PER LA PRODUZIONE DI ACS Impianto combinato per la produzione di ACS ENERGIA ENERGIA ELETTRICA ELETTRICA ENERGIA ENERGIA TERMICA TERMICA

36 LA PROCEDURA DI CALCOLO REGIONE LOMBARDIA LE FONTI RINNOVABILI Impianto solare termico A Q ST = ST A ST * ST * I ST area di captazione dell impianto solare ST I ST termico I ST energia prodotta per unità di superficie da impianti solari termici Energia termica mensile prodotta per unità di superficie G ST radiazione solare incidente sul collettore in base a inclinazione e azimut (valori tabellati) η efficienza media del pannello Fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria

37 LA PROCEDURA DI CALCOLO REGIONE LOMBARDIA LE FONTI RINNOVABILI Impianto solare fotovoltaico A Q FV = FV A FV * FV * I FV area di captazione dell impianto solare FV I FV fotovoltaico I FV energia prodotta per unità di superficie da impianti fotovoltaici Energia termica mensile prodotta per unità di superficie G FV radiazione solare incidente sul pannello in base a inclinazione e azimut (valori tabellati) η efficienza media del pannello Calcolo del fabbisogno di energia primario per un impianto fotovoltaico con pompa di calore alimentata elettricamente

38 LA PROCEDURA DI CALCOLO REGIONE LOMBARDIA INDICATORI DI PRESTAZIONE ENERGETICA Fabbisogno di energia primaria specifico per la climatizzazione invernale E PH = Q EPH,yr /A (kwh/m 2 anno) E PH = Q EPH,yr /V (kwh/m 3 anno)

39 L ATTESTATO BANDO CARIPLO Audit Energetico degli edifici comunali LA PROCEDURA DI CALCOLO REGIONE LOMBARDIA

40 Grazie per l attenzione! Arch. Arianna Palano [email protected]