Portici, 16/05/2019 NORMA UNI 16247-2 PER LE DIAGNOSI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI LA DIAGNOSI ENERGETICA DEGLI EDIFICI: il primo strumento per l efficienza energetica IN COLLABORAZIONE CON L ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI NAPOLI Ing. Maria-Anna Segreto (mariaanna.segreto@enea.it) Responsabile Scientifico Laboratorio LAERTE (DUEE SPS SEI)
La norma è applicabile alle diagnosi energetiche specifiche per gli edifici. Definisce i requisiti, la metodologia e la reportistica di una diagnosi energetica relativa a un edificio o a un gruppo di edifici, escludendo le singole residenze private. Deve essere applicata congiuntamente alla UNI CEI EN 16247-1 "Diagnosi energetiche - Parte 1: Requisiti generali", che integra e rispetto alla quale fornisce ulteriori requisiti. 2
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INTRODUZIONE Un audit energetico può aiutare un'organizzazione a identificare le opportunità per migliorarne l'efficienza energetica. L'uso e il funzionamento degli edifici richiede la fornitura di servizi quali il riscaldamento, il raffreddamento, ventilazione, illuminazione, acqua calda sanitaria, sistemi di trasporto (ad esempio ascensori, scale mobili e in movimento passerelle) negli edifici e nei processi. Inoltre, l'energia è utilizzata dagli apparecchi interni dell'edificio. 4
Il consumo di energia dipende da diversi fattori che elenchiamo qui di seguito: condizioni climatiche locali le caratteristiche dell'involucro edilizio le condizioni ambientali interne di progetto le caratteristiche e le impostazioni dei sistemi tecnici attività e processi nell edificio il comportamento degli occupanti e il regime operativo. Quando si esegue un audit su un edifico possono verificarsi diverse condizioni; in alcuni casi, come ad esempio il settore residenziale, si hanno condizioni molto simili e semplici da analizzare, in altri casi (ospedali, piscine, centri benessere ) possono verificarsi condizioni molto complesse o addirittura uniche. 5
Un Audit energetico nel settore edile può comprendere l'intero edificio o parti di esso o sistemi tecnici. Vengono solitamente pubblicati a livello nazionale per i diversi tipi di edifici ed in funzione del periodo di costruzione degli Indicatori di prestazione energetica (valori di riferimento) o dei consumi medi di energia specifica. Queste informazioni possono essere utilizzate per l'analisi e per effettuare una valutazione comparativa del rendimento energetico. L'audit energetico effettuato attraverso l utilizzo di questa norma potrebbe essere differente dai valori di certificazione energetica e dai relativi riferimenti di legge. USO STANDARD USO IN CONDIZIONI REALI 6
Confine del sistema Confine che comprende al suo interno tutte le aree associate all'oggetto sottoposto ad audit (sia all'interno che all'esterno) in cui l'energia sia consumata o prodotta. All'interno del confine del sistema le perdite vengono prese in considerazione in modo esplicito, al di fuori si considera un fattore di conversione. Fabbisogno energetico Energia fornita o utilizzata da un edificio da un sistema tecnico, in un periodo di tempo definito, per fornire un servizio. Vettore energetico Sostanza o fenomeno fisico che può essere utilizzato direttamente o indirettamente come energia utile. 7
Energia fornita (energia finale) Energia, espressa per vettore energetico, fornita agli impianti tecnici attraverso il confine di sistema, per soddisfare gli usi presi in considerazione o per produrre elettricità L energia fornita può essere calcolato o misurata. Gli usi energetici comprendono riscaldamento, condizionamento, ventilazione, acqua calda sanitaria, illuminazione, elettrodomestici Energia prodotta Calore o elettricità generati all'interno del confine del sistema che può essere utilizzata entro i confini del sistema o esportato. Energia esportata Energia, espressa per ogni vettore di energia, erogata dai sistemi tecnici attraverso il confine del sistema e utilizzato al di fuori del confine del sistema. 8
Servizi per l edificio Servizi forniti dai sistemi tecnici e dagli apparecchi per condizionare l ambiente interno (comfort termico, qualità dell'aria, qualità visiva e acustica) e altri servizi connessi all uso dell'edificio Sistema tecnico per l edificio Attrezzature tecniche per il riscaldamento, il raffrescamento, la ventilazione, l acqua calda sanitaria, l'illuminazione e la produzione di energia. 9
Processo di audit Quando si utilizza un metodo di campionamento, qualsiasi campione selezionato di spazi, sistemi o apparecchiature deve essere rappresentativo dell'intero edificio o di un gruppo di edifici. Per ottenere un campione rappresentativo del target è necessario definire una struttura campionaria e la dimensione del campione. Definire la struttura campionaria e la dimensione del campione è un operazione quanto mai complessa che dipende da numerosi fattori. 10
Il referente della diagnosi energetica (REDE) deve concordare con il committente scopo, grado di accuratezza e finalità della diagnosi energetica. Il rede deve chiedere al committente di nominare un referente, informare il personale e assicurare la cooperazione delle parti interessate 11
Il REDE concorda con l organizzazione la modalità di accesso al sistema edificio-impianti, i dati da fornire ed il programma di esecuzione della diagnosi energetica. Oggetto dell incontro: Crono-programma dei sopralluoghi; Livello di coinvolgimento degli occupanti dell edificio; Condizioni di accesso alle aree oggetto di indagine; Rischi e pericoli per la salute; Documentazione tecnica esistente. 12
REPERIMENTO DATI DA DOCUMENTAZIONE TECNICA Documenti esistenti in merito a geometria e dimensione dell edificio, elementi tecnologici ed impianti (planimetrie, disegni tecnici, schemi di impianto, abaco infissi ) Valori di impostazione di parametri ambientali interni (temperature, portate d aria, illuminamento, rumore) ed ogni loro variazione stagionale; Profili di occupazione per le differenti tipologie di attività svolte all interno dell edificio; Eventuali cambiamenti avvenuti negli ultimi tre anni o per il periodo di disponibilità dei dati; Certificazione energetica dell edificio e relazione tecnica (ex legge 10), qualora disponibili; Documentazione relativa ad interventi di manutenzione/riqualificazione precedentemente eseguiti; 13
Raccolta Dati 1. Regola generale La raccolta di dati deve essere adeguata alla portata della diagnosi energetica. 2. Richiesta delle informazioni L auditor raccoglie con la cooperazione dell'organizzazione i seguenti dati: a) vettori energetici, presenti e disponibili; b) i dati connessi all'energia: 1) Energia consegnata, prodotta ed esportata, per ogni vettore di energia (ad esempio, identificare il flussi energetici per un'unità di cogenerazione, o per impianti fotovoltaici ); 2) dati relativi al consumo di energia (o letture con relativa periodo) di qualsiasi contatore disponibile; 3) i dati per singolo contatore; 4) Curve di domanda dell energia ed il carico, se disponibile; 5) pertinenti misure correlate; 14
La frequenza dei dati deve essere adeguata alla portata e completezza della diagnosi energetica. Gli audit energetici negli edifici, in genere, prevedono il rilievo di dati mensili di consumo. I dati energetici dovrebbero essere registrati. c) fattori di aggiustamento che influenzano il consumo di energia: 1) dati climatici (ad esempio temperatura, gradi giorno, dell'igrometria, illuminazione) dei locali dell'edificio attraverso i BACS, se disponibili; 2) modelli di occupazionali; d) informazioni su importanti cambiamenti negli ultimi tre anni o il periodo coperto dal disponibili dati operativi, per quanto riguarda: 1) forma dell'edificio; 2) gli spazi - sia riguardo le dimensioni che l uso; 3) l'involucro edilizio (ristrutturazione infissi, aggiunta di isolamento, ecc); 4) i sistemi tecnici per l'edificio e le aree in cui operano; 5) gli accordi con gli inquilini; 6) occupazione degli spazi (diversi tempi di occupazione, comportamenti e carichi interni); 7) set point e il comportamento degli occupanti; 15
e) i valori da utilizzare, per gli indicatori di performance locali / nazionali 1) Superficie; 2) volume edificabile; 3) altro; f) Progetti esistenti, documenti e informazioni di gestione e manutenzione, come ad esempio : 1) Stato di fatto dei diversi piani della costruzione; 2) tutti i fattori esterni che possono influenzare la prestazione energetica dell'edificio (ad esempio ombreggiatura da alberi o edifici adiacenti); 3) le indicazioni dei servizi forniti (cioè info sul fatto che ci siano camere o zone riscaldate, raffrescate, ventilate); 4) schemi relativi ai sistemi tecnici; 5) schemi e le impostazioni di controllo; 6) apparecchi e componenti per dati e valutazioni; g) il modello architettonico (BIM) o di progettazione; h) apparecchiature che utilizzano energia negli spazi occupati e altri carichi interni. 16
Avrà preferibilmente forma di tabella, ove i consumi e gli indici di prestazione saranno raggruppati per attività, edifici (ove applicabile) o unità di produzione. Per ogni opportunità riportata nel registro, dove possibile, dovrebbero essere identificati come minimo i seguenti punti: l aspetto energetico correlato il suo valore in termini finanziari o di emissioni di anidride carbonica l azione richiesta il costo stimato o effettivo sia il risparmio potenziale che il risparmio richiesto o previsto le eventuali opzioni di vettori energetici alternativi per le azioni realizzate, la data di completamento e il risultato effettivo 17
ALLEGATO 1 - SCHEDE DI RILIEVO 18
ALLEGATO 1 - SCHEDE DI RILIEVO CONTENUTI Dati tecnico rilevatore Dati generali Dati geometrici Manutenzione edilizia Manutenzione impianti e servizi presenti Conformità normativa Consumi Involucro Impianto di climatizzazione invernale Impianto di climatizzazione estiva Impianto ACS Ventilazione Energia elettrica ed illuminazione Fonti rinnovabili Gestione del verde Valutazione energetica 19
RACCOLTA DATI DI CONSUMO: - BOLLETTE - LETTURE Ricostruzione dell andamento dei consumi di tre anni 20
FATTORI CHE INFLUENZANO I CONSUMI I fattori che potrebbero alterare l andamento dei consumi di un anno rispetto agli altri presi in esame sono ad esempio: Dati climatici anomali; Gestione dell edificio (variazione date e orari utilizzo e funzionamento degli impianti e periodi di chiusura, turni lavorativi, ecc.) anomali rispetto allo standard; Cambi di destinazione d uso all interno dell edificio; Diverse esigenze degli utenti (diverse condizioni termoigrometriche diverso illuminamento); Variazione sostanziali degli elementi del fabbricato; 21
CONSUMO DI RIFERIMENTO Il consumo di riferimento si ottiene dalla media dei consumi dei tre anni in esame. Se l andamento dei consumi di uno dei tre è differente rispetto a quello degli altri due, come nell esempio, si analizzano le possibili cause ed eventualmente si decide di escludere l utilizzo del consumo di quell anno. Il consumo di riferimento è definito, in questo caso, come la media tra i due anni tra loro coerenti. 14.216 Sm 3 Le temperature esterne considerate saranno quindi la media delle temperature degli anni presi in considerazione 22
I consumi reali, relativi ad ogni vettore energetico (energia elettrica e combustibili), vanno ripartiti secondo i servizi energetici presenti, che, in accordo con il D.M. 26 giugno 2015 (Requisiti minimi), possono essere: climatizzazione invernale climatizzazione estiva produzione di ACS illuminazione ventilazione ascensori e scale mobili CONSUMI DI GAS CONSUMI DI EN. ELETTRICA 23
Al fine di evolvere in un Piano di Azione, è assolutamente consigliabile che il registro delle opportunità sia integrato da uno (o più) strumenti finalizzati a definire una scala di priorità tra i diversi interventi di risparmio energetico considerati. Nell ipotesi di utilizzo di una matrice delle priorità, ogni intervento proposto verrà sottoposto ad un analisi che, sintetizzata attraverso un certo numero di parametri oggettivi e condivisi con la direzione, si esprimerà attraverso un maggiore o minore coefficiente di priorità. La completezza del registro delle opportunità e la pertinenza delle opportunità individuate costituisce la base sulla quale l azienda fonda l effettivo miglioramento di prestazioni ed efficienza energetica. 24
INVENTARIO ENERGETICO Relativamente ai consumi di gas, nel caso si disponga di un unico contatore per acs e riscaldamento, è necessario stimare il consumo di acs a partire dai dati di consumo dei mesi in cui non è presente il riscaldamento, ipotizzando che si mantenga più o meno costante durante tutto l arco dell anno. Si attribuirà quindi al fabbisogno energetico mensile per la produzione di acqua calda sanitaria nei mesi invernali, un consumo pari alla media mensile dei consumi di combustibile rilevati durante il periodo estivo 25
INVENTARIO ENERGETICO: Descrizione analitica dei consumi relativi ai vari vettori energetici del sistema energetico Relativamente ai consumi elettrici, è importante quantificare i consumi che possano essere ridotti intervenendo sul sistema edificio-impianto, scomputando quelli che non ricadono nel campo dell efficienza energetica. Si riporta a titolo d esempio la valutazione dei consumi elettrici di un ospedale, caso in cui bisogna valutare ed escludere i consumi delle apparecchiature elettromedicali. POTENZA [W] 26
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Quando si considera miglioramenti, l auditor deve: a) prevedere l'interazione tra i sistemi tecnici e l'involucro edilizio, l ambiente esterno b) tenere conto di tutti i possibili impatti per tutta l'energia erogata per diversi periodi di tempo (Ad esempio, occupato e non occupato), che potrebbero portare a situazioni avverse per quanto riguarda il risparmio energetico. (Ad esempio, la sostituzione dell'illuminazione può diminuire il guadagno di calore interno, aumentando così i carichi di riscaldamento); c) valutare il potenziale impatto che gli interventi di risparmio energetico avranno sui valori degli attestati di certificazione energetica. L'audit energetico dovrebbe includere una revisione dei contratti per la fornitura di energia e dei requisiti di ispezione e manutenzione delle attrezzature tecniche. 29
INDIVIDUAZIONE INTERVENTI INTERFERENTI INTERVENTI NON INTERFERENTI INTERVENTI INTERFERENTI SIMULAZIONE SINGOLI INTERVENTI SIMULAZIONE SISTEMA EDIFICIO- IMPIANTO VALUTAZIONE DEL RISPARMIO ENERGETICO ANALISI COSTI/BENEFICI PRIORITA DEGLI INTERVENTI APE PRE E APE POST REPORT DI DIAGNOSI 30
VALIDAZIONE DEL MODELLO - Confronto tra consumi di riferimento reali (Ce) e consumi da modello in condizioni climatiche reali (Co) - Verifica dello scostamento tra i consumi Co Ce Ce 0,10 31 N.B. La validazione è condizione necessaria per proseguire
VALIDAZIONE DEL MODELLO Per confrontare il consumo da modello con quello di riferimento, è necessario effettuare la simulazione in condizioni climatiche reali di riferimento. Le temperature (esterne ed interne) considerate saranno quindi la media delle temperature degli anni presi in considerazione 14.216 Sm 3 CONSUMO DI RIFERIMENTO SIMULAZIONE ANTE OPERAM IN CONDIZIONI CLIMATICHE REALI CONSUMO DA MODELLO Le temperature esterne considerate nel calcolo saranno quelle reali misurate, riferite al periodo di attivazione dell impianto termico 32
DESTAGIONALIZZAZIONE DEI CONSUMI Validato il modello occorre effettuare una nuova simulazione impostando i dati climatici standard. I risultati di questa simulazione diventeranno la base di confronto con i risultati delle simulazioni del modello su cui vengono inseriti gli interventi, svolte anch esse in condizioni standard SIMULAZIONE ANTE OPERAM IN CONDIZIONI CLIMATICHE STANDARD SIMULAZIONE POST OPERAM IN CONDIZIONI CLIMATICHE STANDARD CONSUMO ANTE OPERAM CONSUMO POST OPERAM RISPARMIO N.B. I modelli a confronto differiscono dal modello validato solo per i dati climatici! 33
Consumi energetici disaggregati L auditor deve dettagliare: a) La ripartizione dell'energia erogata dal vettore energetico in termini di consumo, costi ed emissioni in unità coerenti (ad esempio grafici a torta); b) ripartizione dell energia per gli usi finali dell'energia per servizi e altri usi in valore assoluti o specifico e unità energetiche coerenti (ad esempio grafici a torta); c) se applicato, l'inventario della produzione in loco di energia e l'esportazione a terzi, in valore assoluto. La ripartizione di energia deve essere rappresentativa degli input di energia e degli usi energetici. Inoltre, deve essere chiaro quali flussi di energia sono misurati e quali stimati /calcolati. Indicatori di prestazione energetica Il calcolo degli indicatori di prestazione energetica (consumo di energia specifica) o i valori di baseline devono essere inclusi nell'analisi. L auditor e l'organizzazione devono concordare sui parametri di rendimento energetico (da utilizzare. 34
MISURAZIONI IN CAMPO: Qualora si rendessero necessarie per valutare aspetti non riscontrabili nella documentazione disponibile (es. trasmittanza pacchetti murari), si dovranno effettuare misure in campo: Termocamera Termoflussimetro 35
Le opportunità di miglioramento dell'efficienza energetica L auditor deve identificare le opportunità di miglioramento dell'efficienza energetica sulla base di: a) le proprie competenze; b) il confronto con parametri di riferimento; c) l età dell edificio e dei suo i sistemi tecnici, su come essi siano gestiti e mantenuti; d) la tecnologia dei sistemi e apparecchiature esistenti rispetto alle BAT; e) le migliori pratiche. 36
ANALISI COSTI-BENEFICI Di ciascun intervento andrà verificato il tempo di ritorno semplice, che definisce la redditività dell investimento. Come flusso di cassa si considera il risparmio economico conseguente l intervento, calcolato come il prodotto fra il prezzo unitario del vettore energetico e il risparmio energetico conseguito. Saranno inoltre individuate le possibili misure incentivanti a sostegno di ogni singolo intervento
PRIORITA DEGLI INTERVENTI SCENARIO ECONOMICAMENTE PIU VANTAGGIOSO Gli interventi andranno valutati prima singolarmente e successivamente in scenari, in modo da individuare le interferenze e le priorità
REPORT DI DIAGNOSI 1. PREMESSA 2. PRESENTAZIONE GENERALE DEL SITO 3. DESCRIZIONE DEL SISTEMA EDIFICIO IMPIANTO 1. Involucro 1. Pareti verticali esterne 2. Copertura 3. Solai inferiori 4. Solai intermedi 5. Serramenti 2. Sistemi di climatizzazione invernale/estiva e di produzione di acs 1. Impianto di riscaldamento 2. Impianto produzione di acqua calda sanitaria 3. Impianto di ventilazione meccanica controllata 4. Impianto di climatizzazione estiva 5. Sistemi di termoregolazione 3. Impianto elettrico 1. Illuminazione 4. ANALISI DEI CONSUMI ENERGETICI 1. Metano 2. Energia elettrica 3. Principali indicatori di prestazione energetica 4. Fabbisogno di energia primaria ed emissioni di CO 2 5. Valutazione dei costi per l approvvigionamento energetico e per la gestione 5. SIMULAZIONE SISTEMA EDIFICIO IMPIANTO 1. Risultati simulazione sistema edificio impianto 2. Validazione del modello 6. INTERVENTI DI RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA 1. Individuazione delle potenziali aree d intervento 2. Interventi sull involucro 3. Interventi sugli impianti meccanici 4. Interventi sugli impianti elettrici 5. Monitoraggio dei consumi 6. Utilizzo di fonti rinnovabili 7. Misure di formazione e sensibilizzazione degli utenti 8. Scenari di intervento e analisi costi benefici 7. CONCLUSIONI
CHECKLIST 40
CHECKLIST PER LA VISITA 41
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CHECKLIST INTERVENTI 44
ESEMPIO DI INDICATORI DI PRESTAZIONE ENERGETICA PER GLI EDIFICI 45
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Successivamente all introduzione di un miglioramento dell efficienza energetica c è la necessità di verificare il raggiungimento del risparmio energetico. Un metodo efficace è rappresentato dall utilizzo della firma energetica per la quale la normalizzazione climatica è importante. La firma energetica rappresenta la relazione che intercorre fra la temperatura esterna e la potenza termica media assorbita da un edificio. La firma energetica di un edificio si costruisce con letture ad intervalli regolari del contatore del combustibile (metano o altro) e con il rilevamento della temperatura esterna media. Le date delle letture definiscono gli intervalli di tempo. Per ognuno di questi intervalli si calcola la potenza media erogata: basta convertire la quantità del combustibile in kwh e dividere per il numero di ore dell intervallo di tempo. Per ognuno di questi intervalli si individua la temperatura media esterna nelle 24 ore: basta chiedere alla locale ARPA o mediante registrazioni in proprio. I dati vengono poi raccolti in una tabella. FIRMA ENERGETICA La retta punta normalmente a una potenza nulla con una temperatura esterna di 17 C ciò perché il contributo degli apporti gratuiti fa sì che la potenza richiesta dall edificio si annulli ben prima che la temperatura esterna raggiunga i 20 C. Nel caso che l utente usufruisca di una temperatura ambiente superiore ai 20 C la retta della firma energetica traslerà verso destra. Viceversa, se mantiene una temperatura più bassa. 47
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La firma energetica consente di verificare il dimensionamento del generatore: è sufficiente estendere la firma energetica fino alla temperatura di progetto desiderata ottenendo la potenza massima richiesta al generatore da quell edificio. Volendo dimensionare il generatore termico si può fare una costruzione semplificata con due soli punti. Il punto ROSSO è il punto 0 KW a 17 C. Il punto BLU è il punto definito dalla temperatura media stagionale e dalla potenza media stagionale: quest ultima è data dal rapporto fra il consumo annuo di combustibile in kwh e la durata della stagione di riscaldamento espressa in ore di accensione dell impianto. 49
La firma energetica è uno strumento semplice di verifica delle condizioni di funzionamento complessive del sistema edificio/impianto. Non si tratta di uno strumento di analisi e diagnosi energetica: la firma energetica non ci può indicare se i consumi elevati siano dovuti all isolamento scadente dell edificio oppure a scarso rendimento dell impianto. E uno strumento di gestione. Le variazioni della firma energetica evidenziano chiaramente gli effetti di qualsiasi intervento sul sistema edificio/impianto e sulla sua gestione. 50
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ing. Maia-Anna Segreto mariaanna.segreto@enea.it Tel. 051 6098624 Cell. 3470627177