IMPIANTI, ENERGIA E AMBIENTE COSTRUITO VERSO UN BENESSERE SOSTENIBILE

SYSTEMS, ENERGY AND BUILT ENVIRONMENT TOWARD A SUSTAINABLE COMFORT Edifici: energia e sostenibilità ambientale Buildings: Energy and Environmental Sustainability Riqualificazione energetica degli edifici Energy Retrofitting of Buildings Sostenibilità energetica degli edifici Building Energy Sustainability Innovazione tecnologica nel sistema edificio-impianto Technological Innovations in the Building/Plant System L'integrazione delle fonti rinnovabili negli edifici Integration of Renewable Source in Buildings Gestione e manutenzione del sistema edificio-impianto Management and Maintenance in the Building/Plant System ISBN 978-88-95620-53-4 100,00 Copyright by Aicarr AICARR - Associazione Italiana Condizionamento dell Aria, Riscaldamento e Refrigerazione Via Melchiorre Gioia 168-20125 Milano - Italy - Phone +39 02 67479270 - Fax +39 02 67479262 - www.aicarr.org 8-9 OTTOBRE 2009 OCTOBER 8TH - 9TH 2009 IMPIANTI, ENERGIA E AMBIENTE COSTRUITO VERSO UN BENESSERE SOSTENIBILE IMPIANTI, ENERGIA E AMBIENTE COSTRUITO VERSO UN BENESSERE SOSTENIBILE SYSTEMS, ENERGY AND BUILT ENVIRONMENT TOWARD A SUSTAINABLE COMFORT copertina+costa.qxd:layout 2 17/09/09 16:30 Pagina 1 IMPIANTI, ENERGIA E AMBIENTE COSTRUITO VERSO UN BENESSERE SOSTENIBILE SYSTEMS, ENERGY AND BUILT ENVIRONMENT TOWARD A SUSTAINABLE COMFORT ATTI PROCEEDINGS 47 CONGRESSO INTERNAZIONALE AICARR 8-9 OTTOBRE 2009 - TIVOLI - ROMA 47TH INTERNATIONAL CONGRESS AICARR OCTOBER 8TH AND 9TH 2009 - TIVOLI - ROME Con il patrocinio di With the patronage of

269 Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici Comparison between dynamic and stationary simulation codes for energy evaluation of buildings FRANCESCO ASDRUBALI 1 - GIORGIO BALDINELLI 1 - FRANCESCO BIANCHI 1 - FABIO SCIURPI 2 - CRISTINA CARLETTI 2 1 - CIRIAF, Centro Interuniversitario di Ricerca sull Inquinamento da Agenti Fisici - Unità operativa di Perugia, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Perugia 2 CIRIAF, Centro Interuniversitario di Ricerca sull Inquinamento da Agenti Fisici -Unità operativa di Firenze, Dipartimento TAeD, Università degli Studi di Firenze RIASSUNTO Il contenimento dei consumi energetici negli edifici rappresenta uno dei settori di intervento più significativi per il raggiungimento degli obiettivi imposti dal Protocollo di Kyoto. La valutazione energetica degli edifici passa attraverso l utilizzo di codici di calcolo dedicati, i cui risultati devono essere attentamente valutati e confrontati: la conoscenza di punti di forza e di debolezza dei differenti codici di calcolo presenti sul mercato risulta fondamentale per il loro utilizzo finalizzato ad una progettazione energeticamente consapevole. Scopo della memoria è quello di presentare alcune simulazioni condotte con codici di calcolo dinamici a confronto con alcuni codici che lavorano in regime stazionario e che in alcuni casi sono di tipo semplificato. È stato preso in esame un edificio campione oggetto già di precedenti simulazioni e se ne sono valutati il fabbisogno ideale di energia utile per il riscaldamento e per il raffrescamento in diverse località italiane (Milano, Firenze, Roma, Bari e Palermo). Il confronto tra codici di calcolo dinamici e di tipo stazionario ha evidenziato differenze marcate, soprattutto nelle località con maggiore irraggiamento solare, dovute all impiego di diversi algoritmi di calcolo ed anche all uso di dati climatici con maggiore o minore grado di dettaglio. ABSTRACT To achieve the goals of Kyoto Protocol, reduction of buildings energy consumption is one the most important tasks. Evaluation of energy performances of buildings needs the use of simulation codes, whose results must be carefully evaluated Impianti, energia e ambiente costruito verso un benessere sostenibile Systems, energy and built environment toward a sustainable comfort Tivoli - Roma Italy 2009

270 Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici and compared: software performances knowledge is fundamental in order to achieve an energy conscious design. The aim of this work is to present some simulations carried on with different dynamic software compared with stationary ones. The primary energy consumption both for heating and cooling season for different Italian cities (Milano, Firenze, Roma, Bari e Palermo) has been assessed for a case study residential building. The comparison between dynamic and stationary software has underlined very different results, especially in the cities with high solar irradiation, due to different calculation algorithms and also to different climatic database. 1. INTRODUZIONE Alla luce della Direttiva 2002/91/CE recepita in Italia con l emanazione del D.lgs. 192/2005, successivamente modificato dal D.lgs. 311/06, appare strategico poter valutare le prestazioni di differenti codici di calcolo utilizzati per l analisi delle prestazioni e del comportamento energetico degli edifici; la valutazione comparativa è operazione tutt altro che banale, considerata la grande varietà di codici di calcolo disponibili a livello commerciale, che si differenziano per regimi di calcolo considerati, per algoritmi di calcolo impiegati, per tipologia di interfaccia grafica. Al fine di valutare operativamente differenti codici di calcolo, si è definita una metodologia di analisi che consta delle seguenti fasi: (1) classificazione dei più diffusi codici di calcolo esistenti per la valutazione energetica degli edifici; (2) caratterizzazione dei principali codici di calcolo individuati e confronto tra le rispettive caratteristiche peculiari grazie alla redazione di una scheda di prodotto; (3) utilizzo dei codici di calcolo individuati per simulare il comportamento energetico di un edificio campione; (4) confronto ed analisi dei risultati delle simulazioni condotte. La ricerca è strutturata in due parti; la prima, i cui risultati preliminari sono illustrati in una precedente memoria (Sciurpi et al. 2008), ha per oggetto la valutazione dei fabbisogni energetici in regime invernale esaminando l effetto dei ponti termici; la seconda, i cui principali risultati sono riportati nella presente memoria, ha riguardato la valutazione dei fabbisogni energetici in regime invernale ed estivo tra codici di calcolo dinamici e stazionari, esaminando il comportamento del sistema edificio con diverse stratigrafie. I codici di calcolo sono stati classificati in due livelli, sulla base del regime temporale di calcolo: (1) I livello: codici che lavorano in regime stazionario; (2) II livello: codici che lavorano in regime dinamico. All interno di ogni livello i codici di calcolo sono stati poi a loro volta suddivisi in altre macro-categorie (Sciurpi et al. 2008): (1) in base all interfaccia, suddividendo i codici in strumenti assistiti da una interfaccia di computer grafica (input grafico) e strumenti invece senza interfaccia grafica (input di inserimento dati manuale); (2) in base al regime di funzionamento dell impianto valutato, suddividendo i codici in strumenti che permettono la valutazione delle prestazioni energetiche dell edificio solo in regime invernale e quelli che analizzano anche il regime estivo. I codici di calcolo analizzati sono quelli più utilizzati a livello internazionale e nazionale, al fine di evidenziare sia gli elementi ricorrenti sia quelli correlati agli specifici contesti.

Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici 271 2. SIMULAZIONI: IPOTESI DI CALCOLO Per le simulazioni oggetto della presente memoria, si sono esaminati i seguenti codici di calcolo: MC4 Software (versione utilizzata MC4 2008; versione attuale MC4 2009), TerMus (Versione utilizzata Trial; versione attuale 14.59), Design Builder (Versione utilizzata 1.5.0.76; versione attuale 2.0.4.002), Ecotect (versione utilizzata 5.5; versione attuale Autodesk Ecotect 2009), Trnsys (versione utilizzata 16.01; versione attuale 17), Docet (versione utilizzata ed attuale 1.07.10.18). I codici si differenziano con riferimento ai seguenti fattori: (1) regime temporale di calcolo (regime stazionario e dinamico); (2) origine dei dati climatici; (3) algoritmi assunti come base per il calcolo. In tabella 1 è riportato un sintetico confronto fra i codici di calcolo utilizzati sulla base dei fattori sopracitati. Tabella 1 Confronto tra le principali caratteristiche dei codici di calcolo esaminati Regime temporale di calcolo Dati climatici Algoritmo e procedure di calcolo TRNSYS Design Builder Ecotect MC4 TERMUS DOCET Dinamico Dinamico Dinamico Database Energy plus* Metodo Funzioni di trasferimento Mitalas Database ASHRAE** - Energy plus* Metodo delle funzioni di trasferimento Database importato e convertito da Energy plus* Metodo dell ammette nza Stagione invernale: Stazionario Stagione estiva: Semistazionario Stagione invernale: UNI 10349 Stagione estiva: Database ASHRAE** Metodo delle funzioni di trasferimento Stazionario Stazionario semplificato UNI 10349 UNI 10349 UNI 11300-1 Bilancio energetico UNI 13790 * basato sui dati climatici dell Istituto G. De Giorgio, mediati sulle osservazioni del periodo 1951-1970 ** basato su dati climatici mediati sul periodo 1983-2001 Il confronto è stato condotto su di un semplice edificio campione scelto in modo da ridurre al minimo la complessità geometrica e fisica dell involucro e stabilendo precise condizioni al contorno, in modo da limitare al massimo la personale interpretazione dei dati mancanti da parte di chi conduce la simulazione. Alla luce di queste considerazioni, tali condizioni al contorno sono state implementate ed uniformate nel corso della ricerca stessa sulla base delle singole informazioni richieste come input dai differenti codici di calcolo utilizzati, richiedendo pertanto diverse azioni di feed-back riferite alla metodologia di indagine. Le condizioni climatiche prescelte sono state quelle relative alle città di Milano, Firenze, Roma, Bari e Palermo. L edificio campione utilizzato nelle simulazioni è un edificio ad un piano fuori terra, con rapporto S/V pari a 0,749 m -1, destinato a residenza di dimensioni e caratteri distributivo funzionali riportati in sintesi nella figura 1. Le principali caratteristiche dell involucro sono riportate in tab. 2. Oltre all analisi dell edificio nelle condizioni iniziali di struttura (involucro con isolamento a cassetta MIC), si riportano in tabella 3 le modifiche apportate alle pareti verticali e orizzontali con le differenti caratteristiche: isolamento a cappotto esterno (MCE), isolamento distribuito (MID) e con tecnologia costruttiva leggera (TCL).

272 Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici Le simulazioni sono state condotte con riferimento sia al periodo invernale che a quello estivo, con e senza ponti termici, prendendo in considerazione i diversi pacchetti murari; per ragioni di spazio, si riportano nel seguito i soli risultati in assenza di ponti termici. Figura 1 Pianta dell edificio campione impiegato per le simulazioni. Tabella II Caratteristiche dell involucro dell edificio campione (condizioni iniziali) Simbolo Definizione grandezza Valore Unità di misura U 1 Trasmittanza pareti perimetrali (struttura pesante con 0,246 W/m 2 K isolamento in intercapedine) U 2 Trasmittanza solaio contro terra (senza vespaio) 0,378 W/m 2 K Schema grafico U 3 Trasmittanza solaio copertura (solaio in laterocemento con isolamento dall esterno) 0,204 W/m 2 K U g Trasmittanza vetro (vetro camera basso emissivo 4 e=0,2-16-4 con interposto Argon) 1,60 W/m 2 K g ort Fattore solare ortogonale delle superfici vetrate 0,622 - U f F c Trasmittanza telaio (in PVC con taglio termico e tenuta al vento) Fattore di ombreggiamento medio per schermature interne 2,00 W/m 2 K non sono considerati gli schermi interni

Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici 273 Tabella III Caratteristiche delle diverse stratigrafie impiegate nelle simulazioni dell edificio campione Isolamento a cappotto esterno (MCE) Isolamento distribuito (MID) Tecnologia costruttiva leggera (TCL). Parete verticale Tecnologia costruttiva leggera (TCL). Copertura Spessore totale Trasmittanza termica totale Massa superficiale Sfasamento temporale Colore componente (per irraggiamento) Spessore totale Trasmittanza termica totale Massa superficiale Sfasamento temporale Colore componente (per irraggiamento) Spessore totale Trasmittanza termica totale Massa superficiale Sfasamento temporale Colore componente (per irraggiamento) Spessore totale Trasmittanza termica totale Massa superficiale Sfasamento temporale Colore componente (per irraggiamento) 0,415 m 0,251 W/m 2 K 199 kg/m 2 11,00 h chiaro 0,405 m 0,250 W/m 2 K 247 kg/m 2 19,21 h chiaro 0,300 m 0,246 W/m 2 K 59 kg/m 2 9,19 h chiaro 0,247 m 0,205 W/m 2 K 46 kg/m 2 4,91 h medio 3. RISULTATI DELLE SIMULAZIONI NEL PERIODO INVERNALE I risultati delle simulazioni per la stagione invernale, effettuate nella prima fase della ricerca, sono riportati in tabella 4, relativamente alla configurazione MIC. L indicatore prestazionale preso a riferimento è il fabbisogno ideale di energia utile per il riscaldamento QH,nd riferito all unità di superficie utile ed espresso in kwh/m 2 a (EPi,invol). Dal confronto emerge come l utilizzo di differenti codici di calcolo per la stima del fabbisogno energetico degli edifici, nonostante la definizione di precise condizioni al contorno, possa portare ad un analisi e quindi ad una valutazione dell efficienza dell edificio assai differente. I codici di calcolo che lavorano in regime stazionario (MC4 e TERMUS) presentano risultati estremamente simili poiché derivano i dati climatici dalla norma UNI 10349. I codici che lavorano in regime dinamico presentano differenze anche sostanziali nella valutazione del fabbisogno dovute oltre, che al diverso metodo di calcolo, anche alla estrema variabilità dei parametri climatici presi come riferimento. Infatti, mentre sussiste una sostanziale convergenza fra le temperature di bulbo secco (tbs), si nota una maggiore variabilità per quello che riguarda i valori dell irraggiamento solare sul piano orizzontale, con valori minori nel software Ecotect rispetto a Design Builder e Trnsys che utilizzano la stessa banca dati. A titolo di esempio per la località Milano, le considerazioni sopra riportate giustificano un fabbisogno maggiore in Ecotect rispetto agli altri due.

274 Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici Tabella IV Indice di prestazione energetica per il riscaldamento dell'involucro edilizio EPi,invol (kwh/m 2 a), relativo alla configurazione MIC TRNSYS Design Builder Ecotect MC4 TERMUS DOCET Milano 37 40 47 42 41 79 Firenze 24 26 29 27 25 59 Roma 16 18 27 16 16 42 Bari 13 15 21 12 12 34 Palermo 3 4 9 5 6 20 Gli scostamenti maggiori rilevati nelle simulazioni condotte con Docet sono da imputarsi principalmente a fattori legati alla procedura semplificata di input dati, che non permette in alcuni casi di poter modificare il dato di default e che in altri casi porta ad approssimazioni numeriche elevate (perdite per trasmissione su terreno; ricambi orari fissati di default al valore di 0,5h -1 non modificabile; apporti interni e solari inferiori, ecc.). Per quanto riguarda le simulazioni con le diverse stratigrafie di cui alla tab. 3, sono risultate simili a quelle ottenute con la configurazione di base (MIC). 4. RISULTATI DELLE SIMULAZIONI NEL PERIODO ESTIVO I risultati dei codici di calcolo per il periodo estivo sono riportati nelle tabelle 5-8. Per la simulazione con stratigrafia iniziale (MIC) si è affiancato anche il risultato di un codice di calcolo semplificato (DOCET) accanto a quelli in regime dinamico e stazionario. Per il periodo estivo è stato preso come indicatore prestazionale il fabbisogno ideale di energia utile per il raffrescamento QC,nd riferito all unità di superficie utile ed espresso in kwh/m 2 a (EPe,invol). Il periodo di raffrescamento per tutti i software è stato desunto dalla norma UNI TS 11300-1. Dal confronto effettuato emerge come l utilizzo di differenti codici di calcolo per la stima del fabbisogno energetico estivo possa portare ad una valutazione dell efficienza dell edificio assai differente, con i codici di calcolo che lavorano in regime stazionario che presentano valori sistematicamente più elevati rispetto a quelli di tipo dinamico. Tabella V Indice di prestazione energetica per il raffrescamento dell'involucro edilizio EPe,invol (kwh/m 2 a), relativo alla configurazione MIC TRNSYS Design Builder Ecotect MC4 TERMUS DOCET Milano 11 12 4 42 46 22 Firenze 18 14 9 48 54 26 Roma 21 17 9 60 57 31 Bari 22 18 9 66 77 30 Palermo 34 26 13 73 81 33

Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici 275 Tabella VI Indice di prestazione energetica per il raffrescamento dell'involucro edilizio EPe,invol (kwh/m 2 a), relativo alla configurazione MCE TRNSYS Design Builder Ecotect MC4 TERMUS Milano 11 12 4 41 46 Firenze 17 14 9 47 54 Roma 21 17 10 59 57 Bari 21 18 10 65 77 Palermo 33 26 13 72 81 Tabella VII Indice di prestazione energetica per il raffrescamento dell'involucro edilizio EPe,invol (kwh/m 2 a), relativo alla configurazione MID TRNSYS Design Builder Ecotect MC4 TERMUS Milano 11 12 4 41 48 Firenze 18 14 9 47 55 Roma 21 17 10 60 58 Bari 22 18 10 66 79 Palermo 33 26 13 73 83 Al fine di valutare approfonditamente il comportamento dell edificio nel periodo estivo (fortemente caratterizzato da regime variabile) e spiegare le differenze tra i diversi codici, si sono analizzate le proprietà termiche dinamiche delle diverse stratigrafie. Le caratteristiche inerziali dei componenti opachi adottati sono state singolarmente valutate medianti differenti indicatori, quali: sfasamento S (h) e attenuazione fa (adim.) dell'onda termica, massa superficiale Ms (kg/m 2 ) e trasmittanza termica periodica Y IE (W/m 2 K). Tabella VIII Indice di prestazione energetica per il raffrescamento dell'involucro edilizio EPe,invol (kwh/m 2 a), relativo alla configurazione TCL TRNSYS Design Builder Ecotect MC4 TERMUS Milano 14 12 4 42 48 Firenze 21 14 10 48 55 Roma 24 17 10 61 58 Bari 25 18 10 67 79 Palermo 37 26 15 74 83 Il confronto è stato effettuato fra le quattro tipologie di componenti opachi verticali di involucro (MIC, MCE, MID, TCL) associate nelle simulazioni a due tipologie di coperture, rispettivamente una copertura pesante con solaio in laterocemento (CP) ed una leggera con solaio in lamiera grecata (TCL); in particolare la copertura pesante è abbinata alle strutture MIC, MCE e MID, mentre la copertura leggera alla struttura TCL (figura 2).

276 Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici Sulla base degli indicatori prestazionali contenuti nel D.M. del 26 giugno 2009 Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici, è stato operato un confronto in termini di classi di prestazione dei singoli componenti. Dal confronto è emerso come l abbinamento di involucri pesanti porterebbe ad una valutazione prestazionale complessiva giudicabile da buona (MIC ed MCE) ad ottima (MID), mentre un involucro complessivamente leggero porterebbe l edificio in classe media (TCL). YIE (W/m2K), fa (-) 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 11.20 0.07 0.29 MIC (Ms=202 kg/m2) 11.00 0.04 0.16 MCE (Ms=199 kg/m2) 19.21 0.01 0.05 MID (Ms=247 kg/m2) 9.19 0.08 0.31 TCL (Ms=59 kg/m2) YIE (W/m2K) 14.03 0.02 0.12 CP (Ms=434 kg/m2) 5.48 0.13 0.68 CL (Ms=46 kg/m2) Figura 2 - Confronto fra le prestazioni inerziali dei differenti componenti di involucro utilizzati nell edificio campione. fa (-) S (h) 0.00 23.00 22.00 21.00 20.00 19.00 18.00 17.00 16.00 15.00 14.00 13.00 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 S (h) In figura 3 è riportato un confronto fra i risultati delle simulazioni condotte con due dei codici di calcolo utilizzati, Trnsys ed Ecotect, in cui si evidenziano gli effetti inerziali dell involucro in termini di maggiorazione del fabbisogno ideale di energia utile per il raffrescamento espresso in kwh/m 2 a. Le simulazioni hanno evidenziato come, seppure in maniera differente, i codici di calcolo dinamici valutino il fabbisogno dell edificio anche in funzione dell inerzia dei componenti: le soluzioni leggere (TCL+CL) presentano nella stagione estiva, soprattutto con Trnsys, fabbisogni di energia maggiori. Dall analisi delle differenze dei vari software precedentemente presentati, emerge inoltre l uso di differenti dati climatici: ciò incide notevolmente sul risultato finale fornito dal codice di calcolo. In generale effettuando un confronto fra i valori della temperatura esterna relativa al periodo estivo si rileva come i dati della Norma UNI risultino maggiori di quelli adottati nei codici dinamici per tutte le località climatiche con scostamenti maggiori per Roma. Per quanto attiene invece l irraggiamento solare si rileva una estrema variabilità nei valori della norma UNI se confrontati con quelli presi a riferimento dai codici di calcolo dinamici. Più in dettaglio, l analisi dei risultati ha suggerito lo studio sui dati climatici in MC4 (semi-stazionario) e TerMus (stazionario) i quali restituiscono valori che si discostano sensibilmente dal resto dei software. Al variare della stratigrafia non

Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici 277 sembrano evidenziarsi variazioni sostanziali con le caratteristiche inerziali relative ai vari pacchetti, ma si riscontrano leggere differenze tra MC4 e TerMus che comunque portano questi due software a fornire un valore di EPe,invol molto maggiore dei codici dinamici. A questo proposito, in figura 4 si riporta l indice di prestazione energetica per il raffrescamento dell'involucro edilizio EPe,invol (kwh/m 2 a), in riferimento alla tipologia di struttura con isolamento a cassetta (MIC). EPe,invol (kwh/mq a) Figura 3 - Confronto fra le prestazioni energetiche estive di diverse soluzioni di involucro nell edificio campione. TerMus, utilizzando un metodo stazionario, restituisce i suoi risultati in funzione dei dati climatici della norma UNI 10349 che prevede l utilizzo di valori costanti per giornate tipo del mese sia in riferimento alla temperatura che riguardo alla radiazione solare. Si attendevano valori più vicini ai codici dinamici per quanto riguarda MC4 per il suo funzionamento semi-stazionario: esso implementa dati climatici per una giornata tipo del mese, ma con andamento variabile sulle 24 ore. Nelle figure 5 e 6 sono riportati i valori di temperatura esterna e di irraggiamento solare per il mese di Luglio desunti dai diversi dati climatici di Trnsys e di MC4. Sostanzialmente emerge come l approssimazione delle temperature esterne ad un andamento sinusoidale ripetitivo per tutti i giorni del mese, attribuisca in generale valori maggiori rispetto ai dati climatici di Trnsys (fig. 5). Per quanto riguarda l irraggiamento, probabilmente MC4 considera le condizioni di massima radiazione totale sul piano orizzontale, utilizzando un fattore solare pari ad 1, permettendo di calcolare il carico massimo di raffrescamento. Si ottiene così una forte differenza per i valori di irraggiamento mensile rispetto ai valori di Trnsys, generando significativi scostamenti dei valori del fabbisogno (fig. 6).

278 Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici Figura 4 Confronto dell indice di prestazione energetica per il raffrescamento dell'involucro edilizio EPe,invol (kwh/m 2 a) calcolato dai differenti codici di calcolo nelle diverse località per la sola struttura MIC Figura 5 Andamento della temperatura esterna nel mese di Luglio nei dati climatici di Trnsys e MC4 5. RISULTATI DELLE SIMULAZIONI SU BASE ANNUALE Le simulazioni fin qui riportate, condotte facendo riferimento, per ogni località climatica, alla durata della stagione di riscaldamento e raffrescamento 1 desunta dalla norma UNI TS 11300-1, sono state confrontate, per la sola località di Roma e per i soli 1 La stagione di riscaldamento è il periodo dell anno in cui per legge è consentita l accensione dell impianto termico così come definito all art.2 del DPR 412/93 e varia in funzione della zona climatica della località di riferimento. La stagione di raffrescamento è il periodo durante il quale è necessario un apporto dell impianto di climatizzazione per mantenere all interno dell edificio una temperatura interna non superiore a quella di progetto calcolata secondo la UNI TS 11300-1.

Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici 279 software in regime dinamico, con una simulazione su base annuale nella quale non si fissano periodi convenzionali di riscaldamento/raffrescamento. I risultati di tale simulazione sono riportati in termini di fabbisogno ideale di energia utile per il riscaldamento QH,nd e raffrescamento QC,nd riferiti all unità di superficie utile ed espressi in kwh/m 2 a (EPi,invol e EPe,invol). In tabella 9 sono riportati i diversi valori di fabbisogno su base annuale e in riferimento ai periodi desunti dalla norma per i codici in regime dinamico nella località di Roma relativamente alla struttura MIC. Figura 6 Andamento della radiazione totale solare su piano orizzontale nel mese di Luglio nei dati climatici di Trnsys e MC4 Tabella IX Confronto fra i fabbisogni di riscaldamento e raffrescamento (kwh/m 2 a) calcolati su base annuale ed in riferimento alla durata della stagione indicata nella norma UNI TS 11300-1 per la località di Roma TRNSYS Design Builder Ecotect EPi,invol 16,28 15,86 29,89 EPi,invol (UNI) 16,28 18,22 26,81 EPe,invol 21,33 17,24 6,87 EPe,invol (UNI) 21,33 17,00 9,47 Come emerge chiaramente dai valori riportati, Trnsys suddivide l anno esattamente secondo la norma UNI così da avere valori identici nel confronto. Design Builder ha una maggiore differenza relativamente al fabbisogno di riscaldamento, restituendo un valore maggiore nel periodo raccomandato dalla norma, a differenza di Ecotect che invece ha differenze interessanti in relazione a entrambi i fabbisogni e in particolare l energia spesa diminuisce nel periodo di riscaldamento imposto dalla UNI mentre aumenta in quello di raffrescamento.

280 Confronto tra codici di calcolo dinamici e stazionari per la valutazione energetica degli edifici CONCLUSIONI La recente normativa nazionale e comunitaria sul rendimento energetico in edilizia prevede la definizione di metodi per la certificazione energetica che minimizzino gli oneri per gli utenti, al fine di promuovere la cultura della certificazione energetica. In tale contesto, appare strategico il ruolo dei codici di calcolo per la valutazione energetica degli edifici, che debbono essere auspicabilmente semplici ed al tempo stesso affidabili. La ricerca si è posta l obiettivo di confrontare i risultati ottenibili con alcuni dei principali codici di calcolo reperibili sul mercato che analizzano l edificio sia in regime stazionario che dinamico, adottando procedure semplificate oppure complesse. Nel presente lavoro sono illustrati i risultati ottenuti con codici di calcolo di tipo dinamico (Trnsys, Design Builder ed Ecotect), a confronto con codici di tipo stazionario o semistazionario (TERMUS e MC4) ed infine con un codice stazionario di tipo semplificato (DOCET). Il confronto è stato condotto riferendosi al medesimo edificio campione, scelto in modo da ridurre al minimo la complessità geometrica e fisica dell involucro, cui sono state associate diverse stratigrafie di involucro. Le condizioni climatiche prescelte sono state quelle relative alle città di Milano, Firenze, Roma, Bari e Palermo. L analisi è stata attuata valutando il fabbisogno termico dell edificio con precise condizioni al contorno assegnate, sia nella stagione invernale che in quella estiva; i risultati mostrano scostamenti apprezzabili tra i diversi codici di calcolo esaminati, dovuti ai diversi algoritmi di calcolo utilizzati e soprattutto all origine dei dati climatici. RICONOSCIMENTI Il presente lavoro è stato sviluppato nell ambito del Progetto di ricerca FISR (Fondo Integrativo Speciale Ricerca) dal titolo GENIUS LOCI - Il ruolo del settore edilizio sul cambiamento climatico, finanziato dal Ministero dell Istruzione dell Università e della Ricerca. BIBLIOGRAFIA D.Lgs 19 agosto 2005, n. 192 Attuazione della direttiva 2002/91/CE sul rendimento energetico in edilizia e successivi decreti attuativi. Sciurpi F., Carletti C., Asdrubali F., Baldinelli G. 2008. Analisi e confronto di codici di calcolo esistenti per la valutazione energetica degli edifici, in atti del convegno Aicarr Certificazione energetica: normative e modelli per il sistema edificioimpianto posti a confronto", Bologna ottobre 2008. Corrado V., Paduos S. 2008. Il progetto termico dell involucro opaco: l effetto della massa sulla prestazione termica ed energetica dell edificio, in atti del 63 Congresso Nazionale ATI, Palermo Settembre 2008. UNI 10349. 1994 Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Dati climatici. UNI/TS 11300-1. 2008 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazione estiva ed invernale