La serie UNI 10349: nuova norma per il calcolo energetico L aggiornamento dei dati climatici Giovanni Murano, Project Leader CTI Lo scorso 31 Marzo 2016 è stata pubblicata la serie delle norme UNI 10349. Viene dunque ufficialmente mandata in pensione la norma vigente dal 1994 che ha rappresentato, negli ultimi ventidue anni, la base per tutti i calcoli termotecnici effettuati dai professionisti. L'aggiornamento dei dati climatici ha rappresentato un'azione indispensabile, dal momento che, nel corso del tempo, le condizioni climatiche hanno subito inevitabili deviazioni e la loro misura si è resa più affidabile e completa, con ovvie ricadute sui calcoli energetici. Inoltre, rispetto al passato, il numero di stazioni meteorologiche disponibili sul territorio nazionale è andato aumentando nel tempo. In questo contesto, il Comitato Termotecnico Italiano (CTI), nell ambito dell'accordo di Programma Mise - Enea, ha promosso attività molto importanti di reperimento dei dati climatici per località di riferimento poste in prossimità di tutti i capoluoghi di provincia italiani e la successiva elaborazione, in modo da realizzare, per ciascuna località, il cosiddetto "anno tipo", in termini di dati orari di temperatura dell'aria, umidità relativa, pressione parziale di vapore, irradianza solare diretta, diffusa e globale su piano orizzontale e velocità del vento, per costituire un riferimento affidabile e aggiornato come base per i calcoli termotecnici. Il reperimento di questi dati ha permesso di aggiornare la UNI 10349:1994 e di trasformarla da norma unica a serie composta da più parti, strutturate come rappresentato in Figura 1 e descritte nel seguito più nel dettaglio. Novembre 2016 1
Serie UNI 10349 Dati climatici UNI 10349-1 Medie mensili TRY CTI Anni tipo (dati orari) http://try.cti2000.it/ UNI/TR 10349-2 Dati per il progetto UNI 10349-3 Indici sintetici per la zonizzazione APPENDICE C - Calcolo dell irradiazione solare media mensile ricevuta da una superficie fissa comunque inclinata ed orientata. APPENDICE D - Stima del valore medio giornaliero dell indice di soleggiamento da utilizzarsi in mancanza di dati climatici diretti. APPENDICE A - Metodo per ripartire l'irradianza solare oraria nella frazioni diretta e diffusa. APPENDICE A - Calcolo dell'irradianza solare su piani comunque inclinati orientati con modello di cielo isotropo. APPENDICE B - Calcolo dell'irradianza solare su di una superficie comunque inclinata ed orientata con modello di cielo di Perez. Dati per il calcolo del carico termico di progetto estivo. Dati per il calcolo del carico termico di progetto invernale. Condizioni termoigrometriche esterne estive per il progetto degli impianti di climatizzazione. Gradi giorno. Grammi di umidità massica. Radiazione solare globale cumulata. Indice di Severità Climatica. Indici sia per il periodo invernale sia estivo. Figura 1 - Struttura della serie UNI 10349:2016. UNI 10349-1 - MEDIE MENSILI PER LA VALUTAZIONE DELLA PRESTAZIONE TERMO-ENERGETICA DELL'EDIFICIO La UNI 10349-1 fornisce i dati climatici convenzionali (medie mensili e anni tipo climatici) necessari per la progettazione e la verifica delle prestazioni energetiche e termoigrometriche degli edifici, inclusi gli impianti tecnici per la climatizzazione estiva ed invernale ad essi asserviti. Tali dati sono quelli rappresentativi delle condizioni climatiche medie da utilizzare per la verifica delle prestazioni energetiche e termoigrometriche. La norma fornisce inoltre, nelle sue appendici: A. un metodo per ripartire l'irradianza solare oraria nelle frazioni diretta e diffusa e per calcolare l'irradianza solare su di una superficie comunque inclinata ed orientata con modello di cielo isotropo; B. un metodo per calcolare l'irradianza solare su di una superficie comunque inclinata ed orientata con modello di cielo di Perez; C. un metodo per il calcolo dell irradiazione solare media mensile ricevuta da una superficie fissa comunque inclinata ed orientata; D. un metodo per la stima del valore medio giornaliero dell indice di soleggiamento da utilizzarsi in mancanza di dati climatici diretti. I dati riportati nella norma sono quelli utilizzati per il calcolo della prestazione energetica per la redazione degli attestati di prestazione energetica e riguardano 110 stazioni di rilevamento dei dati. A partire dai dati relativi a tali località è possibile determinare indirettamente, e utilizzando i criteri contenuti nella norma stessa, dati corretti che tengano adeguatamente conto della diversa localizzazione e altitudine rispetto alla stazione di rilevazione; in questo modo il calcolo può essere applicabile a tutte le località del territorio nazionale. Novembre 2016 2
UNI/TR 10349-2 - DATI DI PROGETTO Il rapporto tecnico UNI/TR 10349-2 riporta i dati climatici di ingresso da utilizzare per il calcolo del fabbisogno termico in condizioni di riferimento al fine di garantire il raggiungimento della temperatura interna di progetto nella stagione di riscaldamento. Per quanto riguarda la climatizzazione estiva, il documento definisce le condizioni termoigrometriche esterne estive di progetto. Il rapporto tecnico fornisce inoltre i criteri per estendere l utilizzo dei suddetti dati di progetto a località non espressamente indicate nell elenco. I valori dei dati e i parametri contenuti nel documento sono stati determinati su base nazionale per un numero limitato di località e saranno soggetti ad aggiornamento non appena saranno disponibili i nuovi dati di progetto calcolati, secondo i procedimenti previsti nelle norme UNI EN ISO 15927-2:2009 Prestazione termoigrometrica degli edifici - Calcolo e presentazione dei dati climatici - Parte 2: Dati orari per il carico di raffrescamento di progetto e UNI EN ISO 15927-5:2012 Prestazione termoigrometrica degli edifici - Calcolo e presentazione dei dati climatici - Parte 5: Dati per il carico termico di progetto per il riscaldamento degli ambienti, a partire dal medesimo archivio con cui sono stati ricavati i dati riportati nelle UNI 10349-1 e UNI 10349-3. UNI 10349-3 - DIFFERENZE DI TEMPERATURA CUMULATE (GRADI GIORNO) ED ALTRI INDICI SINTETICI Si tratta di una norma tecnica del tutto nuova. Tale norma specifica metodi di calcolo e valori di riferimento per la determinazione di indici sintetici da utilizzare per la descrizione del clima di una località e per la classificazione climatica del territorio. Gli indici riportati nella norma possono essere anche utilizzati per una stima di massima del consumo energetico per la climatizzazione degli edifici. La UNI 10349-3 fornisce indicazioni per calcolare indici che permettono di descrivere il territorio italiano anche per quanto concerne le caratteristiche climatiche delle varie località nella stagione estiva. Gli indici definiti dalla norma sono: i gradi giorno; i grammi di umidità massica, la radiazione solare globale cumulata, un indice di severità climatica "All Weather" per la definizione delle zone climatiche dell'italia per la regolamentazione dei consumi energetici derivanti dalla climatizzazione estiva degli edifici. LA BANCA DATI DEGLI ANNI TIPO CLIMATICI PREDISPOSTA DAL CTI Il CTI ha predisposto un apposito sito internet che riporta anni tipo climatici per 110 località italiane. Gli anni tipo climatici sono stati calcolati secondo la procedura descritta nella norma UNI EN ISO 15927-4 e consistono in 12 mesi caratteristici scelti da un archivio di dati meteorologici realmente rilevati per un periodo temporale preferibilmente maggiore a 10 anni. I mesi sono stati scelti da anni diversi del periodo di cui si dispongono i dati climatici e poi uniti per formare l anno tipo (correggendo i punti di transizione tra un mese e l altro). Novembre 2016 3
Gli anni climatici tipo rappresentano, nel lungo periodo, i valori medi dei più importanti parametri climatici (temperatura, umidità relativa, irradianza globale sul piano orizzontale e velocità del vento) e sono caratterizzati da: dinamiche realistiche: sequenze orarie e variazioni durante giorni e serie di giorni, tipici della zona climatica; una reale correlazione tra diversi parametri climatici, in particolare fra temperatura e irradianza solare globale. La selezione dei singoli anni tipo è basata sulle distribuzioni di frequenza cumulate delle medie giornaliere di temperatura, umidità relativa e irradianza solare globale su piano orizzontale. Le serie storiche sono riferite a 110 stazioni di rilevamento dei dati dislocate sul territorio nazionale. La disponibilità di tali dati climatici orari permette l utilizzo di metodi di calcolo in regime dinamico. Già nella norma EN 13790:2008 era presente un metodo di calcolo orario semplificato per la determinazione del fabbisogno di energia termica del fabbricato. Il nuovo pren ISO 52016-1, che non appena pubblicato andrà a sostituire la EN 13790:2008, riporta una versione migliorata di tale metodo. Questo, rispetto al metodo di calcolo mensile in regime semi stazionario, permetterà di raggiungere risultati più precisi e affidabili eludendo una serie di limitazioni legate al modello semi-stazionario, senza tuttavia introdurre complessità significative per l'utente finale che svolge i calcoli. PRINCIPALI VARIAZIONI DALLA VECCHIA NORMA ALLA NUOVA SERIE. La nuova UNI 10349-1 riporta dati climatici riferiti alle stazioni di rilevazione dei dati climatici, mentre la UNI 10349:1994 conteneva dati riferiti a località coincidenti con i capoluoghi di Provincia. L approccio della nuova norma prevede che, per qualsivoglia valutazione energetica, il primo passo da effettuare sia la scelta della stazione di riferimento, ossia di quella stazione che si trova in maggior misura prossima, in linea d'aria, alla località oggetto di studio (non necessariamente la stazione di rilevazione dei dati climatici della provincia di appartenenza), essa è da assumere come riferimento per determinare i parametri climatici corretti che tengano adeguatamente conto della diversa localizzazione e altitudine, rispetto alla stazione di rilevazione dei parametri climatici. I relativi fattori di correzione della temperatura da utilizzarsi nei calcoli rientrano ora tra le proprietà delle stazioni di riferimento. Per quanto riguarda l irradiazione solare giornaliera media mensile, la correzione prevista dalla UNI 10349:1994 viene eliminata e sostituita, per le località non comprese nella norma, dall adozione dell irradiazione solare della stazione di rilevazione dei dati climatici più vicina in linea d'aria (non necessariamente la stazione di rilevazione dei dati climatici della provincia di appartenenza). Diversamente dalla UNI 10349:1994, la nuova versione della norma non riporta le irradianze solari relative a superfici verticali orientate a Sud, Sud-Ovest o Sud-Est, Est od Ovest, Nord- Ovest o Nord-Est, Nord mentre rimanda per il relativo calcolo all Appendice C della normativa Novembre 2016 4
Calcolo a partire dai dati medi mensili dell irradiazione solare media mensile ricevuta da una superficie fissa comunque inclinata ed orientata. Completamente nuove sono l Appendice A, che permette di ripartire l'irradianza solare globale oraria nelle frazioni diretta e diffusa e di determinare l'irradianza solare su di una superficie comunque inclinata ed orientata con modello di cielo isotropo, e l Appendice B che contiene un metodo per determinare l'irradianza solare su di una superficie comunque inclinata ed orientata con modello di cielo di Perez. La normativa tecnica, congiuntamente agli anni tipo CTI, fornisce dati di radiazione solare globale su piano orizzontale e le componenti diretta e diffusa. Tuttavia nel caso di valutazioni adattate all utenza (Tailored rating) come diagnosi energetiche o validazione di modelli di calcolo (confronto con consumi reali) è comunque possibile, grazie alla procedura riportata nelle appendici, a partire dalla radiazione solare globale, determinare tali componenti. La UNI 10349-3, che rappresenta una norma completamente nuova, riporta una metodologia per l elaborazione di indici sintetici da utilizzarsi per la zonizzazione climatica del territorio sia nella stagione di raffrescamento che per quella di riscaldamento. La norma riporta diverse applicazioni elaborate a partire dagli anni tipo climatici CTI. BIBLIOGRAFIA 1. G. Murano, Pubblicata la serie UNI 10349 sui dati climatici per applicazioni termotecniche. In: ENERGIA E DINTORNI n. Marzo 2016 2. Magrini, G. Murano, Prestazioni energetiche degli edifici: nuovi riferimenti per i dati climatici da considerare nei calcoli, INGEGNO - Sistema integrato di informazione per l'ingegnere, 2015 3. A. Magrini, G. Murano, Nuovi riferimenti per i dati climatici nella progettazione impiantistica solare, Atti CIRIAF, 14 Congresso nazionale, 2014 4. G. Riva, G. Murano, V. Corrado, P. Baggio, Sistema edificio-impianto. Definizione degli anni tipo climatici delle province del Nord Italia, LA TERMOTECNICA, 2010, ISSN: 0040-3725 5. R. Nidasio, G. Murano, Certificazione energetica degli edifici, Dossier, U&C n 5 maggio 2016, U &C Unificazione e Certificazione, Rivista di normazione tecnica, ISSN 0394-9605 6. http://try.cti2000.it/ 7. www.cti2000.it Novembre 2016 5