tesi gesufatto colosimo
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Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica
anno accademico 2013/2014
Validazione di un software di calcolo
commerciale per la certificazione energetica
degli edifici mediante un caso studio redatto
dal CTI
Relatore Natale Arcuri
Correlatore Roberto Bruno
Candidato Gesufatto Colosimo
Matricola 111939
2
Ai miei Genitori e
alla mia famiglia tutta,
per i loro sacrifici.
A Rosamaria
per il suo supporto.
A Mimmo che tanto
avrei voluto fosse qui.
3
Sommario
INTRODUZIONE ........................................................................................................... 5
CAPITOLO PRIMO STORIA DELLA NORMATIVA IN MATERIA DI
EFFICIENZA ENERGETICA ............................................................................... 6
1.1 La Normativa Europea. ....................................................................................... 10
1.1.1 La direttiva 2002/91/CE del 16 dicembre 2002. ............................................ 10
1.1.2 La Direttiva 2010/31/UE del 19 maggio 2010. .............................................. 12
1.1.3 La normativa tecnica europea. “The Umbrella document”. ........................... 14
1.2 La normativa nazionale. ........................................................................................ 17
1.2.1 La Legge 373 del 30/04/1976. ....................................................................... 17
1.2.2 La Legge 10 del 09/01/1991. ......................................................................... 17
1.2.3 Il D.P.R. 412 del 26-08-1993. ........................................................................ 18
1.2.4 Decreto Legislativo n°192 del 19 agosto 2005 .............................................. 20
1.2.5 Decreto Legislativo n°311 del 29 dicembre 2006 .......................................... 21
1.2.6 Decreto del Presidente della Repubblica 2 aprile 2009, n. 59 ....................... 24
1.2.7 Linee guida nazionali per la certificazione energetica. .................................. 24
1.2.8 Legge 3 agosto 2013 e Decreto-legge n. 63/2013 .......................................... 26
1.2.9 La normativa tecnica italiana. ........................................................................ 28
CAPITOLO SECONDO LA PRESTAZIONE ENERGETICA .............................. 32
2.1 Indici di prestazione di energia primaria per la climatizzazione invernale e per
l’acqua calda sanitaria ......................................................................................... 33
2.2 Classificazione in base al valore degli indici di prestazione energetica ............... 34
CAPITOLO TERZO CALCOLO DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA
MEDIANTE FOGLIO EXCEL - CASO STUDIO 1E ....................................... 39
3.1 CASO STUDIO IN ESAME ................................................................................. 39
3.1.1 Raccolta dei dati necessari al calcolo. ............................................................ 45
4
3.1.2 Risultati di calcolo Fabbisogno di energia termica per la climatizzazione
invernale dell’edificio (applicazione dell’UNI TS 11300-1). ................................. 51
3.1.3 Risultati di calcolo Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione
invernale del sistema edificio - impianto (applicazione della UNI TS 11300-2). .. 58
3.1.4 Confronto Caso studio 1E – Risultati Excel .................................................. 60
CAPITOLO QUARTO CALCOLO DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA
MEDIATE L’UTILIZZO DEL SOFTWARE B.E.S.T. (Building Energy
Sizing Techniques) ................................................................................................. 66
4.1 Il software B.E.S.T. ............................................................................................... 66
4.2 Risultati di calcolo del Software BEST per il caso studio 1E ............................... 71
CAPITOLO QUINTO CONFRONTO RISULTATI DÌ CALCOLO ..................... 74
CONCLUSIONI ............................................................................................................ 81
ALLEGATO A Errori riscontrati nel programma B.E.S.T .................................... 85
ALLEGATO B Descrizione della cartella Excel utilizzata per il calcolo della
prestazione energetica............................................................................................ 87
B.1 Foglio Dati edifici - dati climatici .................................................................... 87
B.2 Foglio Componenti trasparenti ......................................................................... 87
B.3 Foglio componenti opachi verticali .................................................................. 89
B.4 Foglio componenti opachi orizzontali .............................................................. 92
B.5 Foglio calcolo trasmittanza e capacità .............................................................. 92
B.6 Foglio zone non climatizzate ............................................................................ 94
B.7 Foglio Zona climatizzata 1 ............................................................................... 97
B.8 Foglio Fabbisogno ACS ................................................................................. 103
B.9 Foglio Rendimento distribuzione e generazione ............................................ 103
B.10 Foglio Fabbisogno Riscaldamento ............................................................... 103
B.11 Fogli di supporto .......................................................................................... 106
5
INTRODUZIONE
Da quando i vari attestati energetici (con i diversi nomi che hanno assunto negli anni)
sono diventati obbligatori, il mercato è stato arricchito da una serie di software
applicativi atti al calcolo delle prestazioni energetiche degli immobili.
Lo scopo del presente elaborato è quello di valutare, per quanto riguarda le parti 1 e 2
della norma UNI TS 11300, le performance di uno di questi software denominato
B.E.S.T. (Building Energy Sizing Techniques).
Nei primi capitoli riassumo, in un excursus storico italo – europeo, le tappe
fondamentali che hanno portato alla legislazione attuale, per poi soffermarmi sulle
normative tecniche ed utilizzarle, con l’ausilio di una cartella Excel, nel calcolo di un
caso studio sviluppato dal Comitato Termotecnico Italiano.
Il passo successivo sarà la valutazione dei risultati derivati dalla cartella Excel,
confrontandoli con quelli messi a disposizione nel caso studio utilizzato.
I risultati del foglio elettronico saranno utilizzati come base di confronto per gli esiti
ottenuti dalla compilazione del software B.E.S.T.
Questo confronto permetterà di valutare la bontà del software e gli eventuali punti critici
su cui intervenire per il suo miglioramento.
6
CAPITOLO PRIMO
STORIA DELLA NORMATIVA IN MATERIA DI
EFFICIENZA ENERGETICA
“Per affrontare seriamente la crisi energetica sembra ormai inevitabile
ricorrere massicciamente alla fonte più
abbondante di energia che esista, quella meno inquinante, meno costosa,
più disponibile immediatamente:
cioè il risparmio di energia... ”
(Piero Angela)
Agli albori della Comunità Europea, la fonte energetica prevalente era il carbone che
forniva, nella metà del secolo scorso, l’80% dell’energia totale utilizzata.
La prima svolta nella politica energetica europea si verificò agli inizi degli anni settanta
conseguentemente all'affacciarsi sulla scena mondiale delle potenze mediorientali ricche
di petrolio che decretarono l’inesorabile abbandono del carbone. Da allora, ancora oggi
l'oro nero è una risorsa strategica imprescindibile per i Paesi dell'OCSE.
La dipendenza dell'Unione Europea dalle importazioni di energia, in particolare di
petrolio e più recentemente di gas, è al centro delle preoccupazioni in merito alla
sicurezza dell'approvvigionamento energetico1. Come illustrato nella Figura 1, ad
eccezione della Danimarca, tutti i paesi dell’Europa a 27 nel 2011 hanno importato
energia. La dipendenza dell'UE-27 dalle importazioni è cresciuta passando da meno del
40 % dei consumi lordi di energia negli anni '80, al 46.7 % del 2000 (vedi Figura 2) fino
ad arrivare al 53,8 % del 2011.
Figura 1 - Tasso di dipendenza energetica 2011 – (% di importazioni nette su consumi interni lordi e
bunkeraggi, sulla base di tonnellate equivalenti di petrolio) - Fonte: Eurostat
1Eurostat - Produzione e importazioni di energia Statistics Explained 2013
7
Figura 2 - Tasso di dipendenza energetica – (% di importazioni nette su consumi interni lordi e bunkeraggi,
sulla base di tonnellate equivalenti di petrolio) - Fonte: Eurostat
In termini assoluti significa che nel 2011 le importazioni di energia primaria
dell’Unione a 27 hanno superato le esportazioni di circa 952,3 milioni di tonnellate
equivalenti di petrolio (tep). Per la maggior parte, l'energia importata proviene dalla
Russia (vedi Figura 3), le cui controversie con i paesi di transito hanno rischiato più
volte di provocare una sospensione delle forniture. L’episodio più recente è avvenuto tra
il 6 e il 20 gennaio 2009, quando le forniture di gas dalla Russia attraverso l'Ucraina
sono state interrotte. Nel novembre 2008 la Commissione europea ha adottato
il secondo riesame strategico della politica energetica affrontando la questione su come
ridurre la sua dipendenza dalle importazioni di energia, migliorando così la sicurezza
degli approvvigionamenti energetici e diminuendo le emissioni di gas ad effetto serra. Il
riesame ha proposto un piano d'azione articolato su cinque punti fondamentali :
- Fabbisogno di infrastrutture e diversificazione degli approvvigionamenti
energetici;
- Relazioni esterne nel settore energetico;
- Scorte di gas e petrolio e meccanismi anticrisi;
- Efficienza energetica;
- Uso ottimale delle risorse energetiche endogene dell'Unione europea.
8
Il piano è quindi finalizzato a garantire la sicurezza delle forniture di energia sostenibile
e a far adottare una serie di proposte in materia di efficienza energetica volte a
conseguire risparmi energetici in settori chiave quali l'edilizia e i prodotti ad alto
consumo energetico2.
Figura 3 - Importazione dell'Europa 2002-2010 Fonte Eurostat
Il risparmio energetico è dunque uno degli elementi principali della politica
energetica Europea.
Esaminando il consumo di energia primaria dell’Unione, risalta come una grossa fetta
del consumo sia dovuta al settore civile e dei servizi (quasi il 40%).
Figura 4 - Consumo di energia primaria dell'Unione europea anno 2010 – Fonte Eurostat
2 Secondo riesame strategico della politica energetica: Piano d'azione dell'UE per la sicurezza e la
solidarietà nel settore energetico
32%
27%
25%
13%
2% 1%
Consumo di energia primaria UE per settore 2010
Trasporti
Civile
Industria
Servizi
Agricoltura
Altro
9
Anche in Italia il dato non è da meno e nell’ultimo decennio ha assunto un trend di
crescita (Figura 5). Nel 2010 il settore civile ha assorbito il 35% circa dell’energia
totale consumata in Italia ( Figura 6) pari a 26 Mtep.
Figura 5 -Consumi finali di energia per settore in Italia 2000-2010 - Fonte Ministero dello Sviluppo Economico
Figura 6 - Consumi per settore 2010 in Italia - Fonte elaborazione ENEA su dati del Ministero dello Sviluppo
Economico
Da questi dati è evidente come il risparmio energetico nel settore civile giochi un ruolo
importante per il futuro. In questo capitolo riassumo tutti i principali passi che l’Europa
e quindi anche l’Italia hanno compiuto per adottare procedure atte a far aumentare
31%
35%
23%
6%
2% 3%
Consumo di energia primaria in Italia per settore 2010
Trasporti
Civile
Industria
Servizi
Agricoltura
Altro
10
l’efficienza energetica, con uno sguardo particolare al risparmio energetico degli edifici
per la climatizzazione invernale.
1.1 La Normativa Europea.
La normativa europea in materia di efficienza energetica si compone di una serie di
direttive e di norme tecniche, in questo paragrafo descrivo le più importanti.
1.1.1 La direttiva 2002/91/CE del 16 dicembre 2002.
La direttiva 2002/91/CE nota anche con la sigla “EPBD” (Energy Performance of
Buildings Directive) viene pubblicata sulla gazzetta Ufficiale dell’Unione Europea il 4
gennaio 2003. Questa direttiva contiene una serie di misure aventi l’obiettivo di
migliorare l’efficienza energetica nel settore edilizio. L’importanza del miglioramento
delle prestazioni energetiche degli edifici, è racchiusa tutta nel dato in base al quale
“L'energia impiegata nel settore residenziale e terziario, composto per la maggior
parte da edifici, rappresenta oltre il 40% del consumo finale di energia della
Comunità”.3
Alla luce di questo dato, essendo il settore residenziale e terziario in espansione, è lecito
prevedere che nel medio lungo periodo, i suoi consumi di energia aumenteranno e di
conseguenza anche l’immissione di biossido di carbonio nell’atmosfera.
Per evitare questo scenario è stata emanata la direttiva “EPBD”. Le disposizioni in essa
contenute riguardano diversi aspetti tra i quali:
il quadro generale di una metodologia per il calcolo del rendimento energetico
integrato degli edifici. Tale metodologia deve essere stabilita a livello nazionale
o regionale e deve tener conto delle condizioni climatiche e locali, dell’ambiente
termico interno e dell’efficacia sotto il profilo dei costi;
l’applicazione di requisiti minimi in materia di rendimento energetico degli
edifici di nuova costruzione. Tali requisiti devono essere fissati considerando le
condizioni generali del clima, il benessere negli ambienti interni e le condizioni
3 Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16/12/2002 considerazione n.6.
11
locali d’uso cui l’edificio è destinato. E’ inoltre previsto che tali requisiti
debbano essere riveduti a scadenze regolari (non superiori a cinque anni) ed
aggiornati in funzione del progresso tecnico nel settore edilizio.
L'applicazione di requisiti minimi in materia di rendimento energetico agli
edifici esistenti di grande metratura sottoposti a importanti ristrutturazioni.
Gli Stati membri possono utilizzare per gli edifici esistenti, requisiti minimi
differenti da quelli stabiliti per le nuove costruzioni, considerando quindi oltre ai
punti prima citati anche l’età dell’edificio. Per edifici di metratura superiore a
1.000 m2
che subiscono importanti ristrutturazioni, deve essere garantito (per
quanto tecnicamente funzionante ed economicamente fattibile) un
miglioramento del loro rendimento energetico al fine di rispettare i requisiti
minimi.
La certificazione energetica degli edifici. L’attestato di certificazione
energetica degli edifici deve comprendere dei valori di riferimento, come le
norme vigenti e i parametri di riferimento, al fine di consentire ai consumatori
di confrontare e valutare le prestazioni energetiche dell’edificio. Il certificato
deve essere corredato da raccomandazioni per migliorare il rapporto costo-
efficacia delle prestazioni energetiche4.
In particolare prevede che tale attestato sia a disposizione del proprietario (o che
questi lo metta a disposizione del futuro acquirente o locatario) in fase di
costruzione, compravendita o locazione di un edificio. L’attestato di
certificazione energetica deve contenere dati di riferimento quali i valori vigenti
a norma di legge, in modo tale da mettere i consumatori nella condizione di
poter valutare e raffrontare il riferimento energetico dell’edificio.
La novità sostanziale introdotta da questa direttiva è proprio la certificazione
energetica degli edifici. L’obbligatorietà dell’attestato permette di conoscere la classe
energetica dell’edificio e quindi, di guidare il consumatore verso un acquisto
consapevole mettendo, a sua disposizione, un dato oggettivo che permette di prevedere
le spese di gestione dell’edificio.
4 Direttiva 2002/91/CE art.7
12
E’ dunque anche uno strumento di trasformazione del mercato immobiliare
europeo atto a migliorarne la trasparenza e l’efficienza.
Una trasformazione del genere è già avvenuta con la direttiva 92/75/CEE con la quale
l’Unione Europea stabilì la necessità di applicare un’etichetta energetica agli
elettrodomestici. L’etichettatura partita nel 1998 ha prodotto i risultati sperati. Uno
studio condotto nel 2010 dall’ENEA (Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie,
l’Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile) per conto del Ministero dello sviluppo
economico ha dimostrato che per tutti gli elettrodomestici c'è uno spostamento
progressivo delle vendite verso gli elettrodomestici con classe di efficienza energetica
più alta..5
La logica di trasformazione del mercato sta nel fatto che è interesse del costruttore, del
proprietario, costruire o possedere una casa con una classe energetica superiore, sia per
aumentarne il valore di mercato e sia per avere spese energetiche inferiori.
1.1.2 La Direttiva 2010/31/UE del 19 maggio 2010.
La direttiva 2010/31/UE sulla prestazione energetica nell’edilizia, in vigore dal 9 luglio
2010 abroga, con effetto dall’1 febbraio 2012 la precedente direttiva 2002/91/CE.
Questa direttiva promuove il miglioramento della prestazione energetica degli edifici
all’interno dell’Unione, tenendo conto delle condizioni locali e climatiche esterne,
nonché delle prescrizioni relative al clima degli ambienti interni e all’efficacia sotto il
profilo dei costi.6
Le disposizioni della direttiva 2010/31 riguardano:
il quadro comune generale di una metodologia per il calcolo della prestazione
energetica integrata degli edifici e delle unità immobiliari;
l’applicazione di requisiti minimi alla prestazione energetica di edifici e unità
immobiliari di nuova costruzione;
l’applicazione di requisiti minimi alla prestazione energetica di:
- edifici esistenti, unità immobiliari ed elementi edilizi sottoposti a
ristrutturazioni importanti;
5 M.presutto, M.G.Villani, D.Scarano, S.Fumagalli, “Il mercato degli elettrodomestici e la sua evoluzione
temporale” ENEA 2010. 6Direttiva 2010/31/UE del 19 maggio 2010 - Oggetto
13
- elementi edilizi che fanno parte dell’involucro dell’edificio e hanno un
impatto significativo sulla prestazione energetica dell’involucro
dell’edificio quando sono rinnovati o sostituiti; nonché sistemi tecnici
per l’edilizia quando sono installati, sostituiti o sono oggetto di un
intervento di miglioramento; i piani nazionali destinati ad aumentare il
numero di edifici a energia quasi zero;
la certificazione energetica degli edifici o delle unità immobiliari;
l’ispezione periodica degli impianti di riscaldamento e condizionamento d’aria
negli edifici;
sistemi di controllo indipendenti per gli attestati di prestazione energetica e i
rapporti di ispezione.
L’abrogazione della direttiva 2002/91/CE e il suo superamento, si è reso necessario, tra
le altre cose, per sfruttare maggiormente i benefici derivanti da un’accurata gestione
energetica dell’edificio ed utilizzare questi benefici, come un tassello del più ampio
mosaico per il rispetto del così detto “Piano 20-20-20” (Direttiva 2009/29/CE). In
estrema sintesi, il Piano 20-20-20 prevede di ridurre le emissioni di gas serra del 20%,
portare al 20% il risparmio energetico e contemporaneamente alzare al 20 % la quota di
energia prodotta da fonti rinnovabili, il tutto entro il 2020.
Perciò, inserita in questo più ambizioso progetto, la Direttiva 2010/31/UE da una
sostanziale accelerazione al miglioramento dell’efficienza energetica degli edifici
sollecitando gli Stati membri a elaborare piani nazionali affinché, entro il 31 dicembre
2020, tutti gli edifici di nuova costruzione (già dal 31 dicembre del 2018 in caso di
edifici pubblici) siano a energia quasi zero.7
Per edificio a energia quasi zero si intende un edificio ad altissima prestazione e per il
quale il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in
misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa l’energia da fonti
rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze.8
La Direttiva impone agli Stati di stabilire dei livelli ottimali di prestazione energetica, in
funzione di alcuni parametri quali le condizioni climatiche e l’accessibilità delle
infrastrutture energetiche. Per stabilire al meglio questi livelli, gli stati membri devono
avvalersi di un quadro metodologico comparativo (costruito in funzione dei costi, dei
7 Direttiva 2010/31/UE del 19 maggio 2010 – Articolo 9
8 Direttiva 2010/31/UE del 19 maggio 2010 – Definizione di edificio ad energia quasi zero
14
requisiti di prestazione energetica degli edifici e degli elementi edilizi) distinguendo
inoltre, tra edifici nuovi ed esistenti, e tra diverse tipologie edilizie. Il quadro
metodologico comparativo è stato pubblicato sulla Gazzetta ufficiale dell’Unione
europea del 21-3-2012 (Regolamento delegato UE N° 244/2012 della Commissione del
16 gennaio 2012).
Un altro aspetto importante su cui la Direttiva pone l’attenzione, è la necessità di dotarsi
di strumenti d’incentivazione per agevolare il passaggio a edifici a energia quasi zero.
Infine la nuova direttiva sostituisce l’attestato di certificazione energetica con
l’attestato di prestazione energetica. Tale attestato deve essere rilasciato:
1. per gli edifici (o le unità immobiliari) costruiti, venduti o locati ad un nuovo
locatario;
2. per gli edifici in cui una metratura utile totale di oltre 500 m2
(250 m2 dal 9
luglio 2015) è occupata da enti pubblici e abitualmente frequentata dal pubblico
(nella vecchia direttiva questo limite era di 1.000 m2).
Anche l’attestato di prestazione energetica come il suo predecessore ha una durata
massima di dieci anni.
1.1.3 La normativa tecnica europea. “The Umbrella document”.
A supporto della direttiva EPBD la Comunità europea ha predisposto una serie di norme
tecniche a cui gli Stati membri possono attingere per recepire la direttiva stessa creando
procedure nazionali. Con mandato n. 343 la Comunità europea ha incaricato il CEN
(European Committee for standardization), alla stesura di tali norme. Sono così nate una
serie di norme EN che è stato necessario coordinare per renderle effettivamente
utilizzabili in qualsiasi Stato europeo. Si è quindi arrivati alla pubblicazione del
cosiddetto “Umbrella document”.
The Umbrella document è un pacchetto di norme CEN a supporto della direttiva EPBD.
E’ formato da quarantatre norme (o parti di norme) che si possono suddividere in:
Norme concernenti la fisica dell’edificio descrivono il calcolo dello scambio
termico per trasmissione e ventilazione, i carichi e le temperature estive, la
trasmittanza solare e il calcolo del fabbisogno di energia utile per riscaldamento
e raffrescamento dell’edificio.
Norme che classificano i sistemi di ventilazione e di condizionamento
dell’aria e che ne descrivono le proprietà.
15
Norme per la descrizione del riscaldamento degli ambienti e dell’impianto
per l’acqua calda sanitaria, nello specifico tali norme descrivono:
- Il sottosistema di generazione;
- I sottosistemi di distribuzione, emissione e regolazione riguardanti il
riscaldamento;
- I sistemi di produzione dell’acqua calda sanitaria;
- I sistemi a bassa temperatura integrati nelle strutture edilizie.
Norme di supporto per:
- I sistemi di illuminazione degli edifici:
- I controlli e automazione dei servizi dell’edificio;
- Classificazione delle condizioni ambientali interne;
- Valutazione economica e finanziaria delle applicazioni di energia
sostenibile
Norme riguardanti l’ispezione di caldaie, impianti di riscaldamento, sistemi di
ventilazione, sistemi di raffrescamento e condizionamento.
Infine vi sono due norme fondamentali che riguardano le modalità di
espressione della prestazione energetica, lo schema del certificato energetico
degli edifici, il calcolo del consumo complessivo di vettori energetici, la
conversione in energia primaria, il calcolo delle emissioni di CO2, la valutazione
del consumo energetico reale e la definizione di indicatori di prestazione
energetica.
Nel quadro normativo europeo del CEN a supporto della “EPBD” vi sono diverse
norme:
- norma EN ISO 13790 sul fabbisogno di energia per la climatizzazione
annuale dell’edificio (in vigore dall’1 dicembre 2004);
- norma EN 14335 sulle perdite dell’impianto di riscaldamento e dell’impianto
di produzione d’acqua calda sanitaria;
- norma EN 15203 sulla valutazione energetica degli edifici esistenti.
- norma EN 15217 sulle prestazioni energetiche e sulle metodologie per la
certificazione energetica;
- norma EN ISO 15265 sulla certificazione della qualità ambientale indoor;
- norma EN 14335 sulle perdite dell’impianto di riscaldamento.
16
Per avere un’idea più chiara delle norme europee da utilizzare, conviene suddividere la
direttiva EPBD in tre parti fondamentali:
1 Metodologia per il calcolo del rendimento energetico integrato degli edifici;
2 Certificazione Energetica degli edifici;
3 Ispezione periodica degli impianti;
Lo schema in Figura 7 illustra l’elenco delle norme europee raggruppate in blocchi per
evidenziarne il loro utilizzo nell’ambito della direttiva “EPBD”.
Figura 7 - Correlazione tra la direttiva EPDB e le norme tecniche europee
La Figura 8 mostra l’inserimento di queste norme nella modalità di calcolo.
Figura 8 - Schema estrapolato dall'Umbrella document
17
1.2 La normativa nazionale.
In questo paragrafo illustro come l’Italia ha recepito le direttive europee descrivendo
inoltre anche le leggi e i decreti antecedenti le direttive stesse.
1.2.1 La Legge 373 del 30/04/1976.
La prima legge italiana che tratta il principio del risparmio energetico risale al 1976 ed è
la Legge n°373 del 30/04/1976 “Norme per il contenimento del consumo energetico
per usi termici degli edifici”.
Con questa legge si regola la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la
manutenzione degli impianti termici nonché l’isolamento termico degli edifici al fine di
contenere il consumo energetico.
Si fissa il limite massimo di temperatura interna di riscaldamento per gli edifici ad uso
residenziale: durante il funzionamento degli impianti di riscaldamento la temperatura
massima interna degli edifici non deve essere superiore ai 20°C. 9
Si definisce la caratteristica di isolamento termico con “il coefficiente volumico globale
di dispersione termica espresso in chilocalorie al metro cubo per ora per salto termico
di un grado centigrado (kcal/h m3°C) ”
10
1.2.2 La Legge 10 del 09/01/1991.
Un importante passo avanti nella normativa energetica italiana è rappresentato dalla
Legge 10 del 09/01/1991, “Norme per l’attuazione del Piano energetico nazionale in
materia di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle
fonti rinnovabili di energia”.
Questa legge è accompagnata da una serie di decreti ministeriali attuativi e da una
normativa UNI di tipo tecnico per la definizione dei metodi di calcolo da utilizzare.
Con la legge 10/1991 si introduce l’obbligo della relazione tecnica:
”il proprietario dell’edificio, o chi ne ha titolo, deve depositare in comune, in doppia
copia, insieme alla denuncia dell’inizio dei lavori, il progetto delle opere stesse
9 Legge ordinaria del Parlamento n° 373/76 art 11.
10 Legge ordinario del Parlamento n° 373/79 art 14.
18
corredate da una relazione tecnica sottoscritta dal progettista o dai progettisti, che ne
attesti la rispondenza alle prescrizioni della presente legge”.11
Per quanto riguarda l’evoluzione della normativa in materia di certificazione energetica,
la legge 10/91 è all’avanguardia, infatti, già in quell’anno prevedeva la Certificazione
energetica “nei casi di compravendita o di locazione il certificato di collaudo e la
certificazione energetica devono essere portati a conoscenza dell’acquirente o del
locatario dell’intero immobile o della singola unità immobiliare”.12
1.2.3 Il D.P.R. 412 del 26-08-1993.
Il D.P.R. 412 del 26-08-1993 “Regolamento recante norma per la progettazione,
l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini
del contenimento energetico dei consumi di energia, in attuazione all’articolo 4, comma
4, della legge n° 10/91” definisce le zone climatiche, la temperatura ambientale, la
classificazione degli edifici e molte altre informazioni necessarie per il procedimento di
certificazione energetica degli edifici.
La suddivisione del territorio nazionale in zone climatiche avviene in base ad una
grandezza chiamata “gradi giorno” [GG]:
Per gradi giorno di una località s'intende la somma, estesa a tutti i giorni di un periodo
annuale convenzionale di riscaldamento, delle sole differenze positive giornaliere tra la
temperatura dell'ambiente, convenzionalmente fissata a 20°C e la temperatura media
esterna giornaliera; l'unità di misura utilizzata è il grado giorno (GG).13
In base a
questa grandezza il decreto identifica 6 zone climatica (A, B, C, D, E, F) nello specifico:
- la zona A si riferisce a comuni con GG non superiore a 600;
- la zona B si riferisce a comuni con GG superiore a 600 e non superiori a 900;
- la zona C si riferisce a comuni con GG superiore a 900 e non superiori a 1400;
- la zona D si riferisce a comuni con GG superiore a 1400 e non superiori a 2100;
- la zona E si riferisce a comuni con GG superiore a 2100 e non superiori a 3000;
- la zona F si riferisce a comuni con GG maggiori a 3000.
11 Legge 10 del 09-01-1991 art 28.
12 Legge 10 del 09-01-1991 art 30-2.
13 D.P.R. 412 del 26-08-1993 art 1 definizione z
19
Figura 9 - Suddivisione Zone climatiche medie per provincie in Italia
Questo decreto non menziona però i criteri per la certificazione energetica che, benché
prevista nell’articolo 30 della legge 10/91 in base alla quale un futuro decreto avrebbe
dovuto regolare (Entro novanta giorni dalla data di entrata in vigore della presente legge
con decreto del Presidente della Repubblica, adottato previa deliberazione del Consiglio
dei ministri, sentito il parere del Consiglio di Stato, su proposta del Ministro dell’industria,
del commercio e dell’artigianato, sentito il Ministro dei lavori pubblici e l’ENEA, sono
emanate norme per la certificazione energetica degli edifici. Tale decreto individua tra
l’altro i soggetti abilitati alla certificazione …)14 si dovrà aspettare fino al 2005 prima che
questo avvenga.
14 Legge 10 del 09-01-1991 art 30 comma1.
20
1.2.4 Decreto Legislativo n°192 del 19 agosto 2005
Solo quindici anni più tardi con il recepimento della Direttiva 2002/91/CE la
certificazione energetica è inserita in uno strumento legislativo operativo con il Decreto
Legislativo n°192 del 19 agosto 2005 “Attuazione della Direttiva 2002/91/CE
relativa al rendimento energetico nell’edilizia”.
Il decreto, stabilisce i criteri, le condizioni e le regole per migliorare le prestazioni
energetiche degli edifici, con finalità di sviluppo delle fonti rinnovabili e la
diversificazione energetica, di limitazione delle emissioni di inquinamento e di sviluppo
tecnologico;
Indica i valori limiti dell’indice di prestazione energetica per la climatizzazione
invernale e di trasmittanza termica degli elementi.
Introduce il “FAEP” (Fabbisogno Annuo di Energia Primaria) definito come la quantità
di energia primaria globalmente richiesta nel corso di un anno per mantenere negli
ambienti riscaldati la temperatura di progetto, in regime di attivazione continuo15
,
espresso in kWh su metri quadrati di superficie utile all’anno per valutare la prestazione
energetica dell’edificio confrontandolo con valori stabiliti per legge.
Per quanto riguarda la certificazione energetica prevede che:
entro un anno dall’entrata in vigore del decreto gli edifici interessati devono
essere dotati di un attestato di certificazione energetica;
l’attestato può essere comune, in alcuni casi di edifici condominiali;
nel caso di compravendita l’attestato di certificazione energetica è allegato
all’atto di compravendita;
nel caso di locazione l’attestato di certificazione energetica è messo a
disposizione del locatore;
l’attestato ha una validità massima di dieci anni, ed è aggiornato ad ogni
intervento di ristrutturazione che modifica la prestazione energetica dell’edificio;
15 Dlg.192/2005 Allagato A definizione 11
21
l’attestato comprende i dati relativi all’efficienza energetica dell’edificio, i valori
vigenti a norma di legge suggerimenti su possibili interventi significativi;
1.2.5 Decreto Legislativo n°311 del 29 dicembre 2006
Il Decreto legislativo n°192/2005 è stato modificato dal Decreto Legislativo n°311 del
29 dicembre 2006 “Disposizioni correttive ed integrative al Decreto legislativo 19
agosto 2005, n. 192, recante attuazione della Direttiva 2002/91/CE, relativa al
rendimento energetico nell'edilizia”.
Per quanto riguarda la certificazione energetica, le novità introdotte da questo decreto
sono sostanzialmente quelle contenute nell’articolo 2 che disciplinano l’obbligo
dell’attestato di certificazione energetica per edifici o impianti esistenti:
dal 1° Luglio 2007: in caso di trasferimento a titolo oneroso dell’intero
immobile qualora di superficie utile maggiore di 1000 mq;
dal 1° Luglio 2008: in caso di trasferimento a titolo oneroso dell’intero
immobile, con esclusione delle singole unità abitative per edifici di superficie
maggiore di 100 mq;
dal 1° Luglio 2009: in caso di trasferimento a titolo oneroso anche delle singole
unità abitative.
Inoltre dal 1° gennaio 2007, l’attestato di certificazione energetica diventa prerequisito
essenziale per accedere ad incentivi ed agevolazioni di qualsiasi natura destinati al
miglioramento delle prestazioni energetiche.
Il fabbisogno annuo limite di energia primaria per la climatizzazione invernale viene
determinato attraverso dei valori in funzione della zona climatica ed in funzione del
rapporto di forma dell’edificio S/V, dove:
- S è la superficie [m2] che delimita verso l'esterno (ovvero verso ambienti
non dotati di impianto di riscaldamento) il volume riscaldato V;
- V è il volume lordo [m3] delle parti di edificio riscaldate, definito dalle
superfici che lo delimitano.
22
Figura 10 - Dall’allegato C del D.lgs. 192/2005 come modificato dal D.lgs. 311/2006
Per semplificare e rendere meno oneroso il rilascio della certificazione energetica, per
gli edifici esistenti, si predispone un attestato di qualificazione energetica, a cura
dell’interessato. Tale attestato è definito come: “il documento predisposto ed asseverato
da un professionista abilitato, non necessariamente estraneo alla proprietà, alla
progettazione o alla realizzazione dell'edificio, nel quale sono riportati i fabbisogni di
energia primaria di calcolo, la classe di appartenenza dell'edificio, o dell’unità
immobiliare, in relazione al sistema di certificazione energetica in vigore, ed i
corrispondenti valori massimi ammissibili fissati dalla normativa in vigore per il caso
specifico o, ove non siano fissati tali limiti, per un identico edificio di nuova
costruzione. Al di fuori di quanto previsto all'articolo 8 comma 2, 1'attestato di
qualificazione energetica è facoltativo ed è predisposto a cura dell'interessato al fine di
semplificare il successivo rilascio della certificazione energetica” 16
16 D.Lgs. 311/06 Allegato A art. 2 comma 3.
23
Tornando all’attestato di certificazione energetica, il decreto 311/2006 prevede che esso
sia provvisoriamente sostituito dall’attestato di qualificazione energetica “Fino alla data
di entrata in vigore delle Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli
edifici, di cui all’articolo 6, comma 9, l’attestato di certificazione energetica degli
edifici è sostituito a tutti gli effetti dall’attestato di qualificazione energetica rilasciato
ai sensi dell’articolo 8, comma 2 o da un’equivalente procedura di certificazione
energetica stabilita dal Comune con proprio regolamento antecedente alla data dell’8
ottobre 2005”17
.
“Trascorsi dodici mesi dall’emanazione delle Linee guida nazionali di cui all’articolo 6
comma 9, l’attestato di qualificazione energetica e l’equivalente procedura di
certificazione energetica stabilita dal Comune perdono la loro efficacia …”18
Non si è dunque ancora giunti ad una vera e propria certificazione energetica così come
prevista dalla direttiva europea EPDB, bisogna attendere le “Linee guida nazionali”.
In attesa dei decreti attuativi del D.lgs. 192/2005 sono stati emanati alcuni decreti che
hanno sebbene in parte riguardato la certificazione energetica degli edifici e sono :
- D.lgs. 30 maggio 2008, n. 115 recante Attuazione della direttiva 2006/32/CE
relativa all'efficienza degli usi finali dell'energia e i servizi energetici e
abrogazione della direttiva 93/76/CEE.
Questo decreto contiene disposizioni su “Metodologie di calcolo della
prestazione energetica degli edifici e degli impianti”19
, ” riconoscimento dei
soggetti abilitati alla certificazione energetica degli edifici”.20
Inoltre recepisce la direttiva 2006/32/CE prevedendo una serie di deroghe ai
regolamenti edilizi comunali per incentivare la prestazione energetica degli
edifici.
- D.lgs. 25 giugno 2008, n. 112 come modificato in sede di conversione in
legge recante Disposizioni urgenti per lo sviluppo economico, la
semplificazione, la competitività, la stabilizzazione della finanza pubblica e
la perequazione tributaria. Questo decreto ha abrogato i commi 3 e 4
17 D.Lgs. 311/06 art 11 comma 2.
18 D-Lgs. 311/06 art 11 comma 2bis.
19 D.Lgs. 115/2008 Allegato III-1.
20 D.Lgs. 115/2008 Allegato III-2.
24
dell’articolo 6 e i commi 8 e 9 dell’articolo 15 del D.Lgs 192/2005
eliminando di fatto la sanzione di nullità dell’atto in caso di mancata
allegazione all’atto di vendita o di locazione di immobili dell’attestato di
certificazione energetica ( redatto ai sensi dei commi 1 e 2 dell’art.6 del
D.Lgs. 192/2005) .
Per una disciplina nazionale dettagliata (mentre nel frattempo molte regioni avevano già
provveduto a questa mancanza nazionale) si dovrà attendere il 2009.
1.2.6 Decreto del Presidente della Repubblica 2 aprile 2009, n. 59
Il legislatore con il Decreto del Presidente della Repubblica 2 aprile 2009, n. 59,
pubblicato nella G.U. n. 132 il 10 giugno 2009, entrato in vigore il 25 giugno 2009,
dà attuazione ad alcuni dei punti previsti dall’articolo 4 del D.lgs. 192/2005. In
particolare introduce un nuovo quadro di disposizioni obbligatorie, che
sostituiscono le indicazioni “transitorie” dell’Allegato I del D.lgs. 311/2006.
Il decreto ha la finalità di promuovere un’applicazione “omogenea, coordinata e
immediatamente operativa” delle norme per l’efficienza energetica sul territorio
nazionale. Definisce le metodologie, i criteri e i requisiti minimi di edifici e impianti
relativamente alla :
- climatizzazione invernale (è mantenuto l’assetto del D.lgs. 192/05)
- preparazione di acqua calda per usi sanitari (sull’argomento in realtà non si
chiarisce il ruolo dell’obbligo delle fonti rinnovabili)
- climatizzazione estiva (la principale novità rispetto al D.lgs. 192/05).
Gli ambiti di applicazione rimangono gli stessi del decreto 192/05.
1.2.7 Linee guida nazionali per la certificazione energetica.
Il 10 luglio 2009 viene pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale il Decreto Ministeriale
26/6/2009 recante Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici.
Gli otto articoli e i due allegati del decreto attuano pienamente (con piccole eccezioni
a cui si rimedierà con altri decreti) la Direttiva 2002/91/CE e completano per quanto
riguarda la certificazione energetica il D.lgs. 192/2005 che finalmente vede completati i
suoi decreti attuativi.
25
Il decreto definisce diversi aspetti fondamentali per la certificazione energetica, tra i
quali :
- i dati informativi contenuti nell’attestato di certificazione energetica;
- le norme tecniche di riferimento;
- le metodologie di calcolo;
- i requisiti professionali e i criteri per assicurare la qualificazione e
l’indipendenza dei soggetti preposti alla certificazione energetica degli edifici;
- la validità temporale massima dell’attestato e le prescrizioni relative al suo
aggiornamento.
L’attestato deve essere aggiornato:
- nel caso di interventi di riqualificazione che riguardino almeno il 25% della
superficie esterna dell’immobile;
- nel caso di installazione di impianti con rendimenti più alti di almeno 5 punti
percentuali rispetto ai precedenti;
- nel caso di interventi di ristrutturazione impiantistica, sostituzione di
componenti o apparecchi che riducano la prestazione energetica dell’edificio;
- facoltativo in tutti gli altri casi.
Questo decreto inoltre definisce gli strumenti di raccordo, concertazione e
cooperazione tra lo Stato e le Regioni, imponendo l’utilizzo delle modalità descritte
nel decreto per Regioni e Province autonome che non abbiano ancora provveduto ad
adottare propri strumenti di certificazione energetica degli edifici. Le Regioni e
Provincie autonome già dotate di strumenti per la certificazione energetica, invece,
devono adottare misure atte a favorire un graduale ravvicinamento dei propri
strumenti alle linee guida nazionali.
Le linee guida nazionali sono state leggermente modificate dal Decreto 22
novembre 2012 del Ministero dello sviluppo economico per rimediare alla
procedura d’infrazione aperta da Bruxelles nei confronti del Governo italiano per il
recepimento incompleto della direttiva 2002/91/CE sul rendimento energetico in
edilizia.
Una modifica riguarda l’autocertificazione dei proprietari per la classe energetica G,
“Il paragrafo 9 dell'allegato A del decreto ministeriale 26 giugno 2009 concernente
26
l'autodichiarazione del proprietario, è abrogato.”21
Il decreto 26 giugno 2009 dava la possibilità ai proprietari di immobili di
autocertificare l’appartenenza alla classe energetica G (la più sfavorevole), al
momento della compravendita immobiliare. Con la modifica introdotta dal Decreto
22 novembre 2012 questo non è più possibile.
Per quanto riguarda il campo di applicazione specifica che “a titolo esemplificativo e
non esaustivo, sono esclusi dalla applicazione delle presenti Linee guida, a meno delle
porzioni eventualmente adibite a uffici e assimilabili, purché' scorporabili agli effetti
dell'isolamento termico: box, cantine, autorimesse, parcheggi multipiano, depositi,
strutture stagionali a protezione degli impianti sportivi e altri edifici a questi
equiparabili in cui non è necessario garantire un confort abitativo.”22
1.2.8 Legge 3 agosto 2013 e Decreto-legge n. 63/2013
Il decreto legge 4 giugno 2013, n. 63 recante “Disposizioni urgenti per il recepimento
della Direttiva 2010/31/UE del Parlamento europeo e del Consiglio del 19 maggio
2010, sulla prestazione energetica nell'edilizia per la definizione delle procedure
d'infrazione avviate dalla Commissione europea, nonché altre disposizioni in materia di
coesione sociale”, viene pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 130 del 4 giugno 2013.
Questo decreto si è reso necessario per chiudere alcune procedure di infrazione avviate
dall’Unione Europea nei confronti dell’Italia in ordine al parziale recepimento della
direttiva 2010/31/UE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 19 maggio 2010, sulla
prestazione energetica nell’edilizia.
In seguito il decreto (con alcune modifiche) viene tramutato in legge con la
pubblicazione sulla Gazzetta ufficiale della Legge 90/2013 il 3 Agosto 2013 in vigore
già dal 4 agosto modificando in modo sostanziale il D.lgs. 192/2005.
Le principali modifiche sono:
L’attestato di certificazione energetica (ACE), cioè “il documento redatto nel rispetto
delle norme contenute nel presente decreto (192/05), attestante la prestazione
energetica ed eventualmente alcuni parametri energetici caratteristici dell'edificio”23
,è
21D.m. del 22 novembre 2012 articolo 2 comma 4. nuovo articolo 4 dell’allegato A del D.m. 26-06-2009.
22D.m. del 22 novembre 2012 articolo 2 comma 1 “modifiche all’allegato A del D.m. 26 giugno 2009”
23 d.lgs. 192/2005 art. 2, comma 1, lett. b
27
sostituito dall’attestato di prestazione energetica dell’edificio (APE) definito come “il
documento, redatto nel rispetto delle norme contenute nel presente decreto e rilasciato
da esperti qualificati e indipendenti che attesta la prestazione energetica di un edificio
attraverso l'utilizzo di specifici descrittori e fornisce raccomandazioni per il
miglioramento dell'efficienza energetica”24
.
Per prestazione energetica s’intende la “quantità annua di energia primaria
effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per soddisfare, con
un uso standard dell'immobile, i vari bisogni energetici dell'edificio, la climatizzazione
invernale e estiva, la preparazione dell'acqua calda per usi igienici sanitari, la
ventilazione e, per il settore terziario, l'illuminazione. Tale quantità viene espressa da
uno o più descrittori che tengono anche conto del livello di isolamento dell'edificio e
delle caratteristiche tecniche e di installazione degli impianti tecnici. La prestazione
energetica può essere espressa in energia primaria non rinnovabile, rinnovabile, o
totale come somma delle precedenti”.25
All'impianto normativo del D.lgs. 192/2005 è introdotto un nuovo articolo, il 4 bis , che
prevede:
- A partire dal 31 dicembre 2018, gli edifici di nuova costruzione occupati da
pubbliche amministrazioni e di proprietà di queste devono essere edifici a
energia quasi zero:
- Dal 1° gennaio 2021 tutti gli edifici di nuova costruzione dovranno essere ad
energia quasi zero.
Un'altra modifica riguarda gli edifici non soggetti ad attestato (sia esso APE o ACE), a
quelli previsti dal decreto ministeriale 22 novembre introduce anche le seguenti
tipologie di edifici:
- gli edifici ricadenti nell'ambito della disciplina della parte seconda e dell'articolo
136, comma 1, lettere b) e c), del decreto legislativo 22 gennaio 2004, n. 42, recante il
codice dei beni culturali e del paesaggio, fatto salvo quanto disposto al comma 3-bis;
24 d.lgs. 192/2005 art. 2,comma 1 lettera l-bis (così come sostituita dall’art 2 comma 1,legge 90/2013)
25 d.lgs. 192/2005 art. 2,comma 1 lettera c (così come sostituita dall’art 2 comma 1,legge 90/2013).
28
- “edifici industriali e artigianali quando gli ambienti sono riscaldati per esigenze del
processo produttivo o utilizzando reflui energetici del processo produttivo non
altrimenti utilizzabili”;
- “edifici rurali non residenziali sprovvisti di impianti di climatizzazione”;
- “fabbricati isolati con una superficie utile totale inferiore a 50 metri quadrati ”;
- “edifici che risultano non compresi nelle categorie di edifici classificati sulla base
della destinazione d'uso di cui all'articolo 3 del decreto del Presidente della Repubblica
26 agosto 1993, n. 412, il cui utilizzo standard non prevede l'installazione e l'impiego di
sistemi tecnici, quali box, cantine, autorimesse, parcheggi multipiano, depositi,
strutture stagionali a protezione degli impianti sportivi”;
- “edifici adibiti a luoghi di culto e allo svolgimento di attività religiose”.26
Prevede inoltre che tutti gli annunci di immobili in vendita e in affitto debbano
riportare l'indice di prestazione energetica (ipe) e la classe energetica corrispondente. In
fase di contrattazione l'ape deve essere resa nota, ed in seguito allegata ai contratti di
locazione o agli atti di compravendita.
In caso di violazione dell'obbligo di dotare di un attestato di prestazione energetica gli
edifici di nuova costruzione e quelli sottoposti a ristrutturazioni importanti, come
previsto dall'articolo 6, comma 1, le sanzioni previste vanno da 3.000 a 18.000
euro in caso di vendita, e da 300 a 1.800 euro in caso di locazione.27
1.2.9 La normativa tecnica italiana.
Naturalmente l’iter legislativo che ha accompagnato la certificazione energetica
dell’edificio, è accompagnato da una serie di norme tecniche necessarie per effettuare il
calcolo stesso. L’articolo 11 del decreto legislativo 19 agosto 2005 con le successive
modifiche apportate dal decreto del 4 giugno 2013, n. 63 elenca tutte le norme da
utilizzare:
26Nuovo comma 3 dell’articolo 3 del decreto legislativo 195/2005.
27 Come previsto dal nuovo d.lgs 192/2005 art.15 commi 7-8-9.
29
raccomandazione CTI 14/2013 "Prestazioni energetiche degli edifici -
Determinazione dell'energia primaria e della prestazione energetica EP per la
classificazione dell'edificio".
Questa raccomandazione completa la specifica tecnica UNI TS 11300 e fornisce
precisazioni e metodi di calcolo riguardo:
- le modalità di valutazione dell’apporto di energia rinnovabile nel bilancio
energetico;
- la valutazione dell’energia elettrica esportata;
- la definizione delle modalità di compensazione dei fabbisogni con
energia elettrica attraverso energia elettrica prodotta da rinnovabili;
- la valutazione dell’energia elettrica prodotta da unità cogenerative.
UNI/TS 11300-1 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte1:
Determinazione del fabbisogno di energia termica dell'edificio per la
climatizzazione estiva e invernale;
UNI/TS 11300-2 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 2:
Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la
climatizzazione invernale, per la produzione di acqua calda sanitaria, la
ventilazione e l'illuminazione;
UNI/TS 11300 - 3 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 3:
Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la
climatizzazione estiva;
UNI/TS 11300 - 4 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 4:
Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento
di ambienti e preparazione acqua calda sanitari.
UNI EN 15193 - Prestazione energetica degli edifici -Requisiti energetici per
illuminazione.
La norma UNI 11300 a sua volta fa riferimento ad altre norme. Le principali norme a
cui si riferisce sono:
NORME PER LA DETERMINAZIONE DELLA PRESTAZIONE
ENERGETICA DEL SISTEMA EDIFICIO-IMPIANTO
- UNI EN ISO 13790 Prestazione energetica degli edifici - Calcolo del fabbisogno
di energia per il riscaldamento e il raffrescamento.
30
NORME PER LA CARATTERIZZAZIONE DELL'INVOLUCRO
- UNI EN ISO 6946 Componenti ed elementi per edilizia - Resistenza termica e
trasmittanza termica – Metodo di calcolo;
- UNI EN ISO 10077-1 Prestazione termica di finestre, porte e chiusure oscuranti
– Calcolo della trasmittanza termica – Parte 1: Generalità;
- UNI EN ISO 10077-2 Prestazione termica di finestre, porte e chiusure - Calcolo
della trasmittanza termica - Metodo numerico per i telai;
- UNI EN ISO 13786 Prestazione termica dei componenti per edilizia -
Caratteristiche termiche dinamiche - Metodi di calcolo;
- UNI EN ISO 13789 Prestazione termica degli edifici - Coefficienti di
trasferimento del calore per trasmissione e ventilazione - Metodo di calcolo;
- UNI EN ISO 13370 Prestazione termica degli edifici - Trasferimento di calore
attraverso il terreno - Metodi di calcolo;
- UNI EN ISO 10211 Ponti termici in edilizia - Flussi termici e temperature
superficiali - Calcoli dettagliati;
- UNI EN ISO 14683 Ponti termici in edilizia – Coefficiente di trasmissione
termica lineica – Metodi semplificati e valori di riferimento;
- UNI EN ISO 13788 Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per
edilizia - Temperatura superficiale interna per evitare l’umidità superficiale
critica e condensazione interstiziale – Metodo di calcolo;
- UNI EN 13363-1 Dispositivi di protezione solare in combinazione con vetrate -
Calcolo della trasmittanza solare e luminosa - Parte 1: Metodo semplificato;
- UNI EN 13363-2 Dispositivi di protezione solare in combinazione con vetrate -
Calcolo della trasmittanza solare e luminosa - Parte 2: Metodo di calcolo
dettagliato;
- UNI 11235 Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione, il controllo e la
manutenzione di coperture a verde.
NORME PER LA VENTILAZIONE
- UNI 10339 Impianti aeraulici a fini di benessere – Generalità, classificazione e
requisiti – Regole per la richiesta d’offerta, l’offerta, l’ordine e la fornitura;
- UNI EN 13779 Ventilazione degli edifici non residenziali – Requisiti di
prestazione per i sistemi di ventilazione e di climatizzazione;
31
- UNI EN 15242 Ventilazione degli edifici - Metodi di calcolo per la
determinazione delle portate d'aria negli edifici, comprese le infiltrazioni.
BANCHE DATI E NORME DI SUPPORTO
- UNI 10349 Riscaldamento e raffrescamento degli edifici - Dati climatici;
- UNI 10351 Materiali da costruzione - Conduttività termica e permeabilità al
vapore;
- UNI 10355 Murature e solai - Valori di resistenza termica e metodo di calcolo;
- UNI EN 410 Vetro per edilizia - Determinazione delle caratteristiche luminose e
solari delle vetrate;
- UNI EN 673 Vetro per edilizia - Determinazione della trasmittanza termica
(valore U) – Metodo di calcolo;
- UNI EN ISO 7345 Isolamento termico - Grandezze fisiche e definizioni
- UNI 8065 Trattamento dell’acqua negli impianti termici ad uso civile
- UNI EN 303-5 Caldaie per riscaldamento - Caldaie per combustibili solidi, con
alimentazione manuale e automatica, con una potenza termica nominale fino a
300 kW - Parte 5: Terminologia, requisiti, prove e marcatura.
Per quanti riguarda i software commerciali, è previsto che CNR e ENEA definiscano le
procedure di verifica : “gli strumenti di calcolo applicativi dei metodi di riferimento
nazionali (software commerciali) devono garantire che i valori degli indici di
prestazione energetica, calcolati attraverso il loro utilizzo, abbiano uno scostamento
massimo di più o meno il 5% rispetto ai corrispondenti parametri determinati con
l’applicazione dei pertinenti riferimenti nazionali. La predetta garanzia è fornita
attraverso una verifica e dichiarazione resa da:
- CTI ed UNI per gli strumenti che hanno come riferimento i metodi di cui al
paragrafo 5.1 e 5.2, punto 1;
- CNR, ENEA per gli strumenti che hanno come riferimento i metodi di cui al
paragrafo 5.2, punti 2 e 3”.28
28 Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici allegato A paragrafo 5.
32
CAPITOLO SECONDO
LA PRESTAZIONE ENERGETICA
Dopo aver analizzato la storia della certificazione energetica, dal punto di vista
legislativo, questo capitolo sarà invece incentrato sulle metodologie di calcolo previste
dalle norme tecniche.
Seguendo le Linee guida la prestazione energetica viene valutata considerando l’uso
complessivo dell’energia all’interno dell’edificio. E’ basata sulla determinazione
dell’indice di prestazione energetica globale EPgl, ottenuto come somma di:
- EPi (indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale);
- EPacs (indice di prestazione energetica per la produzione dell’acqua calda sanitaria);
- EPe (indice di prestazione energetica per la climatizzazione estiva);
- EPill (indice di prestazione energetica per l’illuminazione artificiale).
Nel caso di edifici residenziali, tutti gli indici sono espressi KWh /m2anno, mentre nel
caso di altri edifici (residenze collettive, terziario, industria) sono espressi in
KWh/m3anno.
Tuttavia le stesse Linee guida specificano che : “nella fase di avvio, ai fini della
certificazione degli edifici, si considerano nelle presenti Linee guida solamente gli
indici di prestazione di energia primaria per la climatizzazione invernale e per la
preparazione dell'acqua calda per usi igienici e sanitari. Inoltre, per la climatizzazione
estiva è prevista una valutazione qualitativa delle caratteristiche dell'involucro edilizio
volte a contenere il fabbisogno energetico per l'erogazione del predetto servizio come
definito al paragrafo 6.”29
Perciò la classificazione globale proposta, in assenza delle norme e dei provvedimenti
necessari al calcolo di Epe e EPill, viene effettuata basandosi solo sul fabbisogno
primario per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda
sanitaria.
La normativa prevede due diversi metodi per il calcolo delle prestazioni energetiche:
“Metodo calcolato di progetto”, che prevede la valutazione della prestazione
energetica a partire dai dati di ingresso del progetto energetico dell’edificio
29 Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici allegato A paragrafo 3.
33
come costruito e dei sistemi impiantistici a servizio dell’edificio come
realizzati. Questo metodo è di riferimento per gli edifici di nuova costruzione e
per quelli completamente ristrutturati.
“Metodo di calcolo da rilievo sull’edificio o standard”, prevede la
valutazione della prestazione energetica a partire dai dati di ingresso ricavati da
indagini svolte direttamente sull’edificio esistente. In questo caso le modalità di
approccio possono essere:
- mediante procedure di rilievo, anche strumentali, sull’edificio e/o sui
dispositivi impiantistici effettuate secondo le normative tecniche di
riferimento, previste dagli organismi normativi nazionali, europei e
internazionali, o, in mancanza di tali norme dalla letteratura tecnico-
scientifica;
- per analogia costruttiva con altri edifici e sistemi impiantistici coevi,
integrata da banche dati o abachi nazionali, regionali o locali;
- sulla base dei principali dati climatici, tipologici, geometrici ed
impiantistici.
2.1 Indici di prestazione di energia primaria per la climatizzazione invernale
e per l’acqua calda sanitaria
Per edifici esistenti, la metodologia per il calcolo degli indici di prestazione energetica
dell’edificio per la climatizzazione invernale (EPi) e per la produzione di acqua calda
sanitaria (EPacs) è per lo più basata su dati ricavati da un rilievo diretto sull’edificio in
esame. Sono previsti tre diverse modalità di approccio:
1. Per tutte le tipologie di edificio: i dati si possono ricavare per via strumentale o
facendo riferimento alle tabelle e agli abachi presenti nelle UNI/TS 11300 per
l’acquisizione delle caratteristiche termiche delle strutture o dell’immobile. Per
il calcolo del fabbisogno si fa riferimento alle UNI/TS 11300;
2. Per edifici esistenti con superficie utile fino a 3000 m2: i dati di ingresso si
possono ricavare per analogie con altri edifici o tramite banche dati o abachi. Per
il calcolo dell’indice di prestazione energetica si fa riferimento al software
DOCET, predisposto in base alla UNI/TS 11300 dal CNR e dall’ENEA.
3. Per gli edifici esistenti con superficie utile fino a 1000 m2: sulla base dei
principali dati dell’edificio e climatici, si calcola l’indice di prestazione
34
energetica EPi con un metodo semplificato riportato all’allegato 2 delle linee
guida nazionali mentre, per il calcolo dell’indice di prestazione per l’acqua
calda sanitaria EPacs, si usa il metodo semplificato delle UNI/TS 11300.
Un maggior approfondimento è invece richiesto per quanto riguarda gli edifici in
progetto. Per interventi di nuova costruzione, di ristrutturazione o di demolizioni con
ricostruzioni, i dati di ingresso sono ricavati dal progetto energetico dell’edificio.
Il calcolo va eseguito in conformità con le norme ufficiali di riferimento, cioè con le
UNI/TS 11300. Per il calcolo del fabbisogno dell’energia termica dell’edificio per la
climatizzazione estiva ed invernale si utilizza la parte 1 della norma mentre per la
determinazione dell’energia primaria, dei rendimenti per la climatizzazione invernale e
la produzione dell’acqua calda sanitaria si utilizza la parte 2.
Figura 11 - Allegato 3 Linee guida nazionali
2.2 Classificazione in base al valore degli indici di prestazione energetica
Dopo aver calcolato gli indici di prestazione energetica, vanno confrontati con i valori
stabiliti per legge che delimitano le varie classi energetiche (A+, A, B, C, D, E, F, G).
Per gli edifici residenziali si confrontano con i seguenti valori:
35
- Scala di classi energetiche espressione della prestazione energetica per la
climatizzazione invernale EPi.
Classe Ai+ < 0,25 EPiL
0,25 EPiL ≤ Classe Ai < 0,50 EPiL
0,50 EPiL ≤ Classe Bi < 0,75 EPiL
0,75 EPiL ≤ Classe Ci < 1,00 EPiL
1,00 EpiL ≤ Classe Di < 1,25 EPiL
1,25 EpiL ≤ Classe Ei < 1,75 EPiL
1,75 EPiL ≤ Classe Fi < 2,50EPiL
Classe Gi > 2,50 EPiL
Il valore di EPiL si calcola per interpolazione lineare in funzione del fattore di forma e
della zona climatica in cui è ubicato l’edificio in esame (vedi paragrafo 1.2.4 Figura 10)
- scala delle classi energetiche espressione della prestazione energetica per la
preparazione dell’acqua calda per usi igienici e sanitari EPacs.
Classe Aacs < 9 kWh/m2 anno
9 kWh/m2 anno ≤ Classe Bacs < 12kWh/m
2 anno
12 kWh/m2 anno ≤ Classe Cacs < 18 kWh/m
2 anno
18 kWh/m2
anno ≤ Classe Dacs < 21 kWh/m2 anno
21 kWh/m2 anno ≤ Classe Eacs < 24 kWh/m
2 anno
24 kWh/m2 anno ≤ Classe Facs < 30 kWh/m
2 anno
Classe Gacs > 30 kWh/m2 anno
- scala di classi energetiche per la valutazione della prestazione energetica globale
dell’edificio EPgl
Classe Agl + < 0.25 EPiL + 9 kWh/m2 anno
0,25 EPiL + 9 kWh/m2 anno ≤ Classe Agl < 0,50 EPiL + 9 kWh/m
2 anno
0,50 EPiL + 9 kWh/m2 anno ≤ Classe Bgl < 0,75 EPiL + 12 kWh/m
2 anno
0,75 EPiL + 12 kWh/m2 anno ≤ Classe Cgl < 1,00 EPiL + 18 kWh/m
2 anno
1,00 EPiL + 18 kWh/m2 anno ≤ Classe Dgl < 1,25 EPiL + 21 kWh/m
2 anno
1,25 EPiL + 21 kWh/m2 anno ≤ Classe Egl < 1,75 EPiL + 24 kWh/m
2 anno
1,75 EPiL + 24 kWh/m2 anno ≤ Classe Fgl < 2,50 EPiL + 30kWh/m
2 anno
Classe Ggl > 2,50 EPiL (2010) + 30 kWh/m2 anno
36
Per rappresentare in modo semplice ed intuitivo le prestazioni energetiche dell’edificio,
si utilizza un grafico denominato “cruscotto energetico” (Figura 12).
Figura 12-“Cruscotto energetico” (allegato 5 del DM del 26-06-2009)
Le definizioni dei valori a cui si riferisce la figura sono:
Prestazione energetica globale: energia totale utilizzata dall’edificio per m2 di
superficie utile (Indice prestazione energetica globale);
Prestazione riscaldamento: energia utilizzata per riscaldare l’edificio per m2 di
superficie utile (Indice prestazione energetica per la climatizzazione invernale);
Prestazione raffrescamento: energia utilizzata per raffrescare l’edificio per m2 di
superficie utile (Indice prestazione energetica per la climatizzazione estiva);
Prestazione acqua calda: energia utilizzata per la produzione di acqua calda
sanitaria per m2 di superficie utile (Indice prestazione energetica per la
produzione dell’acqua calda sanitaria);
Prestazione energetica raggiungibile: Miglioramento della prestazione energetica
conseguente alla realizzazione degli interventi di riqualificazione riportati nel
paragrafo “Raccomandazioni” che presentano un tempo di ritorno degli
investimenti inferiore a 10 anni.
37
Limite di legge: Requisito minimo previsto per un edificio identico, di nuova
costruzione, ubicato nella stessa località.
Emissioni di CO2: Emissioni clima alteranti derivanti dall’attuale efficienza
energetica dell’edificio.
Nei successivi capitoli si prende in considerazione il solo fabbisogno di riscaldamento.
Le principali formule utilizzate sono riportate negli schemi di calcolo seguenti:
Figura 13 - Schema di calcolo utilizzato per l’applicazione della norma UNI TS 11300-1
38
QH,nd [KWh]
Calcolata in conformità con la UNI TS 11300-1
Sottosistema di Emissione ηe Valori da prospetto 17-18
UNI TS 11300-2
Sottosistema di Regolazione ηr Valori da prospetto 20
UNI TS 11300-2
Sottosistema di Distribuzione ηd Valori da prospetto 21
UNI TS 11300-2
Sottosistema di generazione ηgen Valori da prospetto 23
UNI TS 11300-2
Fabbisogno ausiliari elettrici Qaux [KWh] con il punto 6.7 della UNI TS 10300-2
Recupero da
impianto di ACS
Fabbisogno sottosistema di
generazione Qh,gen [KWh]
Fabbisogno sottosistema di
distribuzione Qh,d [KWh]
Fabbisogno sottosistema di
regolazione Qh,r [KWh]
Qh’ [KWh]
Perdite sottosistema di
regolazione [KWh]
QI,r=Qh,e (1-ηreg)/ηr
Perdite sottosistema di
distribuzione [KWh]
QI,d=Qh,r (1-ηd)/ηd
Perdite sottosistema di
generazione[KWh]
QI,gen=Qh,d (1-ηgen)/ηgen
+
Perdite sottosistema
di emissione[KWh]
QI,e = Qh’(1-ηe)/ ηe
Fabbisogno sottosistema
di emissione Qh,e [KWh]
+
+
+
-
QH,P [KWh] = Qh,gen * fp,i + Qaux*fp,el
Rendimento stagionale
impianto di riscaldamento
ηg
fp,i= fattore di conversione in energia primaria del vettore energetico.(1 per combusib. fossili) fp,el = fattore di conversione in energia primaria dell’energia ausiliaria elettrica (in Italia 2,18)
Figura 14 – Schema di calcolo utilizzato per l’applicazione della norma
UNI TS 11300-2
39
CAPITOLO TERZO
CALCOLO DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA
MEDIANTE FOGLIO EXCEL - CASO STUDIO 1E
Dopo aver esaminato le modalità con le quali si calcola la prestazione energetica di un
edificio, in questo capitolo illustro il calcolo che ho effettuato tramite una cartella Excel
(da me realizzata in conformità alla UNI TS 11300-1 e 11300-2) del caso studio 1E del
Comitato Termotecnico Italiano Energia e Ambiente (CTI). Non entrerò nello specifico
della compilazione del foglio ma focalizzerò l’attenzione sui dati e le modalità di
calcolo.
La compilazione del foglio Excel sarà affrontata dettagliatamente nell’Appendice B.
3.1 CASO STUDIO IN ESAME
Il caso studio 1E è una villetta unifamiliare (tipologia E1.1) con zona abitabile disposta
su un unico piano a livello del terreno. Adiacenti alla zona riscaldata sono presenti due
zone non riscaldate, il piano interrato e il sottotetto.
L’edificio è ubicato a Milano dunque, la sua zona climatica è la “E”. L’impianto di
riscaldamento avrà attivazione continua per 183 giorni dal quindici ottobre al quindici
aprile. Gli impianti di riscaldamento e di produzione di acqua calda sanitaria sono
separati. Le scelte metodologiche sono riportate nella seguente tabella:
Variabile Metodo di calcolo
Tipo di valutazione A2 – Valutazione standard (asset rating)
Imputazione della superfici disperdenti Interne al netto dei divisori
Imputazione delle trasmittanze termiche delle
superfici opache
Ricavate dai Prospetti dell’Appendice A della
UNI TS 11300-1
Imputazione delle trasmittanze termiche di
porte, di vetri e telai dei componenti finestrati Trasmittanze note fornite dal costruttore
Calcolo dello scambio termico per
trasmissione attraverso i ponti termici Secondo la UNI EN ISO 14683
Calcolo fattori di correzione dello scambio
termico tra ambienti climatizzati e non climat. Secondo il Prospetto 5 della UNI TS 11300-1
Calcolo dello scambio termico verso il terreno Non necessario in questo caso
Calcolo della capacità termica interna Secondo il Prospetto16 della UNI TS 11300-1
Calcolo del rendimento di distribuzione Secondo i Prospetti 21 della UNI TS 11300-2
Calcolo del rendimento di generazione Secondo i Prospetti 23 della UNI TS 11300-2
40
Di seguito riporto piante e prospetti dell’edificio in esame.
Pianta piano terra
Figura 15 - Piano terra Edificio caso studio 1E
Pianto piano interrato
Figura 16 - Piano interrato Edificio caso studio 1E
41
Pianta piano sottotetto
Figura 17 - Sottotetto Edificio caso studio 1E
Prospetto Sud-Ovest
Figura 18 - Prospetto Sud-Ovest Edificio caso studio 1E
42
Prospetto Sud-Est
Figura 19 - Prospetto Sud-Est Edificio caso studio 1E
Prospetto Nord-Est
Figura 20 - Prospetto Nord-Est Edificio caso studio 1E
43
Prospetto Nord-Ovest
Figura 21 - Prospetto Nord-Ovest Edificio caso studio 1E
Sezione A
Figura 22 - Sezione Edificio caso studio 1E
44
Sezione B
Figura 23 - Sezione Edificio caso studio 1E
Sezione C
Figura 24 - Sezione Edificio caso studio 1E
45
3.1.1 Raccolta dei dati necessari al calcolo.
I dati di contesto, dell’edificio sono riportati nella seguente tabella:
Dati di contesto dell'edificio
Destinazione d’uso prevalente Abitazione ad uso civile
Tipologia E,1
Numero di appartamenti 1
Numero di piani riscaldati 1
Numero di piani non riscaldati 2 (interrato e sottotetto)
Comune Milano
Provincia MI
Zona climatica E
Gradi Giorno 2404
Temp. esterna di progetto invernale - 5 °C
Inizio periodo convenz. di riscaldamento 15-ott
Fine periodo convenz. di riscaldamento 15-apr
Numero di giorni di attivazione 183
Numero di ore di attivazione 24 ore/giorno
Composizione del terreno Argilla o fango
Conduttività termica del terreno [W/mK] 1,5
Latitudine 45° 09'
Longitudine 10° 46'
Proprietà geometriche e termiche dell’edificio
Superficie utile climatizzata di pavimento [m2] 143,11
Superficie lorda climatizzata di pavimento [m2] 164,07
Volume netto climatizzata [m3] 493,72
Volume lordo climatizzato [m3] 689,11
Superficie disperdente interna [m2] 466,65
Superficie disperdente esterna [m2] 562,17
Rapporto S/V [m-1
] 0,82
Apporti termici interni totali [W] 438,74
Apporti termici interni per unità di superficie climatizzata [W/m2] 3,07
Dati relativi all’utenza e parametri gestionali
Tipologia di ventilazione [-] Areazione
naturale Coefficiente di ricambio dell’aria per areazione per le zone
climatizzate [m
2] 0.3
Volume netto climatizzata [m3] 20
46
3.1.1.a Dati per il calcolo delle trasmittanze termiche dei componenti.
Le trasmittanze termiche degli elementi edilizi opachi costituenti l’involucro della
zona climatizzata, non avendo a disposizione dati precisi sulle stratigrafie dei
componenti stessi, sono state ricavate dai Prospetti dell’appendice A della UNI TS
11300-1. Si sono considerate per i componenti opachi verticali pareti a cassa vuota con
mattoni forati da 33cm di spessore. I componenti orizzontali opachi invece hanno
rispettivamente uno spessore di 35cm per il solaio su cantina e di 40cm per il solaio sul
sottotetto.
Le trasmittanze dei cassonetti non isolati presenti sopra tutte le finestre (tranne per la
tipologia di finestra 80x80) sono ricavate dal Prospetto A2 della UNI TS 11300-1.
La trasmittanza della porta d’ingresso, costituita da legno massello duro, è un dato
d’ingresso noto pari a 2,23 [W/m2K ].
Componente S [cm] U[W/m2 K] ε [-]
Parete esterna da 33cm 33 1.10 0.9
Cassonetto delle finestre non isolato 30 6 0.9
Porta d’ingresso 5 2.23 0.9
Figura 25 - Trasmittanze termiche componenti opachi verticali
Componente S [cm] U[W/m2 K] ε [-]
Solaio cu cantina 35 1.15 -
Solaio su sottotetto 40 1.10 -
Figura 26 - Trasmittanze termiche componenti opachi orizzontali
Le trasmittanze termiche di vetri e telai sono fornite dal costruttore.
Per tutti gli elementi finestrati si è considerato:
- doppi vetri normali con gli spessori degli strati pari a 4-8-4 mm ed
intercapedine riempita con Aria.
- Un valore di emisssività (ε) è assunto par a 0,837.
- Un telaio in legno duro di 70 mm di spessore utilizzando i valori di trasmittanza
termica riportati nei Prospetti C.1 e C.2 della norma UNI TS 11300-1.
- Sulla base della tipologia di vetro descritto, si è utilizzato un fattore di
trasmittanza di energia solare totale per incidenza normale (ggl, n) di 0,75
ricavato dal Prospetto 13 della UN TS 11300-1.
- Parapetti delle finestre costituiti dallo stesso componente strutturale delle pareti.
47
Per tutti i componenti finestrati ad eccezione della tipologia di finestre 80x80, si è
considerato:
- la presenza di schermature mobili, in particolare di tende bianche interne con
un coefficiente di trasmissione ottica pari a 0,5. Sulla base del Prospetto 14
della UNI TS 11300-1, si è utilizzato un fattore di riduzione, pari al rapporto tra
i valori di trasmittanza di energia solare totale della finestra con e senza
schermatura (ggl+sh/ggl), di 0,65.
- La presenza di chiusure oscuranti in legno da 25 mm di spessore, di media
permeabilità dell’aria utilizzando il valore di resistenza termica addizionale del
Prospetto C.4 della UNI TS 11300-1.
- Si ipotizza una frazione adimensionale della differenza cumulata di temperatura,
derivante dal profilo orario di utilizzo della chiusura oscurante e dal profilo orario
della differenza tra temperatura interna ed esterna (fshut) di 0,6.
3.1.1.b Ponti termici di progetto
Lo scambio termico per trasmissione attraverso i ponti termici è calcolato secondo la
EN ISO 14683. L’elenco che segue indica i ponti termici utilizzati nel caso studio 1E.
Figura 27 - Ponti termici di progetto caso studio 1E
48
3.1.1.c Zone climatizzate.
Per zona climatizzata si intende uno spazio dotato di impianto di riscaldamento o
raffrescamento costituito da ambienti o locali caratterizzati da stessi profili di utilizzo e
temperature di regolazione.
Nell’esempio in esame si considera l’appartamento al piano terra come unica zona
climatizzata.
Non avendo a disposizione informazioni precise sulla composizione dell’involucro della
zona termica, si utilizza il prospetto 16 della UNI TS 11300-1 e quindi avendo come
dati di ingresso intonaci in gesso, isolamento assente, pareti esterne leggere, pavimenti
in piastrelle, otteniamo un valore di capacità termica per unità di superficie della
zona climatizzata pari a 115 KJ/m2K.
Avendo utilizzato per i calcoli le superfici disperdenti interne, la superficie
dell’involucro da considerare sarà pari a 466,65m2 cioè alla superficie disperdente
interna della zona climatizzata.
Per comodità, le superfici disperdenti sono state suddivise in superfici trasparenti,
superfici opache confinanti con l’esterno e superfici opache confinanti con zone non
climatizzate o con il terreno.
Superfici disperdenti trasparenti.
Figura 28 - Superfici disperdenti trasparenti confinanti con l'esterno
Per il componente “Finestra 120x160*” orientato a N-E ombreggiato da un aggetto
verticale dovuto all’angolo formato dall’edificio , si considera un angolo d’ombra di
63.6° . I fattori di ombreggiamento sono ricavati dai valori dei prospetti dell’appendice
D della UNI TS 11300-1.
49
Superfici disperdenti opache confinanti con l’esterno.
Figura 29 - Superfici disperdenti opache confinanti con l'esterno
Superfici disperdenti opache confinanti con altri ambienti o con il terreno.
Per la “Parete esterna da 33cm*” orientata a N-E ombreggiata da un tratto di parete a N-
O, si considera un angolo d’ombra di 50° mentre per la “Parete esterna da 33cm*”
orientata a N-O ombreggiata da un tratto di parete a N-E l’angolo d’ombra è di 73.4°.
Figura 30 - Superfici disperdenti opache confinanti con altri ambienti o con il terreno
3.1.1.d Zone non climatizzate
Le zone non climatizzate, cioè quelle zone non dotate di impianto di riscaldamento o
raffrescamento, sono due, la cantina (U1) ed il sottotetto (U2).
Non avendo informazioni sufficienti per il calcolo analitico dei fattori di correzione
dello scambio termico tra zona riscaldate e non (btr), si è utilizzato il Prospetto 5 della
UNI TS 11300-1.
Essendo la cantina U1, un piano interrato senza finestre o serramenti esterni, il
rispettivo fattore di correzione è pari a 0,5.
Per quanto riguarda la zona U2, si utilizza un fattore di correzione pari a 0,9 avendo
considerato il tetto non isolato.
Non avendo effettuato il calcolo analitico per queste zone, non si considerano nel
calcolo gli effetti di apporti solari e interni relativi agli ambienti non climatizzati.
50
3.1.1.e Impianto di riscaldamento.
L’edificio è servito da un impianto di riscaldamento separato dall’impianto di
produzione dell’acqua calda sanitaria.
L’impianto di riscaldamento è costituito da un generatore di tipo B e da una rete di
distribuzione dedicata. Il calcolo delle perdite dell’impianto e del fabbisogno di energia
primaria è effettuato secondo la UNI TS 11300-2 utilizzando i seguenti dati.
Dati per il calcolo del rendimento di emissione.
Figura 31 - Dati di ingresso del caso studio 1E per il calcolo del rendimento di emissione
Dati per il calcolo del rendimento di regolazione.
Figura 32 - Dati di ingresso del caso studio 1E per il calcolo del rendimento di regolazione
Dati per il calcolo del rendimento di distribuzione.
Figura 33 - Dati di ingresso del caso studio 1E per il calcolo del rendimento di distribuzione
Dati per il calcolo del rendimento di generazione.
Figura 34 – Dati di ingresso del caso studio 1E per il calcolo del rendimento di generazione
51
3.1.1.f Impianto di generazione dell’Acqua Calda Sanitaria (ACS).
Per la produzione di ACS si utilizza un Boiler a gas (metano) istantaneo di tipo B, senza
pilota e senza accumulo installato in ambiente riscaldato. Il calcolo delle perdite e del
fabbisogno per acqua calda sanitaria è condotto in conformità alla norma UNI TS
11300-2 utilizzando i seguenti dati.
Dati relativi al generatore.
Figura 35 - Dati di ingresso del caso studio 1E relativi al generatore
Dati per il calcolo del rendimento di distribuzione e di erogazione.
Figura 36 - Dati di ingresso del caso studio 1E per il calcolo del rendimento di distribuzione e di erogazione
3.1.2 Risultati di calcolo Fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
dell’edificio (applicazione dell’UNI TS 11300-1).
In questo paragrafo sono riportati i risultati finali ed intermedi ottenuti con l’utilizzo del
foglio Excel applicando la norma UNI TS 11300-1.
3.1.2.a Trasmittanze termiche dei componenti strutturali.
Le trasmittanze termiche dei componenti edilizi opachi dell’involucro della zona
climatizzata, come anche quelle di porte e cassonetti, sono state fornite come dati di
ingresso o ricavate dai prospetti (Figura 25 e Figura 26)
Le trasmittanze termiche dei componenti finestrati sono state calcolate seguendo la
UNI EN ISO 10077-1 partendo dalle trasmittanze termiche note di vetri e telai.
I valori delle trasmittanze termiche di vetri e telai sono comprensivi di adduttanze
termiche.
52
I valori di trasmittanza ottenuti utilizzando il foglio Excel e con i dati in ingresso
precedentemente illustrati sono i seguenti:
Figura 37 - Trasmittanze termiche componenti trasparenti, dal foglio Excel "Componenti Trasparenti"
I suddetti valori coincidono con quelli consultabili nel caso studio in esame.
Riporto inoltre i risultati specifici e intermedi per ogni componente finestrato utilizzato:
Finestra 120x160
Figura 38 - Finestra 120x160 Particolari foglio Excel con dati e risultati di calcolo
53
Finestra 80x80
Figura 39 -Finestra 80x80 Particolari foglio Excel con dati e risultati di calcolo
54
Finestra 120x260
Figura 40 - Finestra 120x260 Particolari foglio Excel con dati e risultati di calcolo
3.1.2.b Coefficienti di scambio termico per trasmissione e per ventilazione
I coefficienti globali di scambio termico espressi in W/K si ricavano con le formule 7 e
8 della UNI TS 11300-1:
Htr, adj = Hd+Hg+Hu+HA
HVE, adj = ρa*ca* (Σk*bve, k*qve, k, mn)
Dove
DH è il coefficiente di scambio termico diretto per trasmissione verso l'ambiente
esterno;
gH è il coefficiente di scambio termico stazionario per trasmissione verso il terreno;
55
uH è il coefficiente di scambio termico per trasmissione attraverso gli ambienti non
climatizzati;
aH è il coefficiente di scambio termico relativo ai ponti termici;
Nello specifico:
HDtrasp = 43.24 W/K
Figura 41 - Superfici disperdenti dei componenti finestrati della zona climatizzata
HD, opachi, esterno = 197.09 W/K
Figura 42 - Superfici disperdenti opache della zona climatizzata confinanti con l'esterno
HU, opachi, non climatiz = 223.97
Figura 43 - Superfici disperdenti opache della zona climatizzata confinanti con il terreno o con altri ambienti
non climatizzati
56
HD, ponti termici = 84.57 W/K
Figura 44 - Particolare del foglio Excel che mostra il calcolo del calcolo delle perdite dovute ai ponti termici
Per cui si è ottenuto un coefficiente globale di scambio termico per trasmissione uguale
a Htr, adj =548.86 W/K. Per quanto riguarda invece il coefficiente di scambio termico
per ventilazione si è ottenuto un valore pari a HVE, adj = 49.37 W/K. (Figura 45)
Figura 45 - Particolare del foglio Excel che mostra il calcolo del coefficiente di scambio termico
I coefficienti di trasmissione e di ventilazione calcolati mediante l’utilizzo del foglio
Excel coincidono con i valori di riferimento del caso studio in esame.
3.1.2.c Capacità termica interna e costante di tempo
La capacità termica della zona climatizzata è calcolata come prodotto tra capacità
termica interna per unità di superficie pari a 115 KJ/m2K (ricavata precedentemente dal
prospetto 16 della UNI TS 11300-1) e la superficie disperdente dell’involucro.
Il risultato ottenuto è pari a Cm = 53665 KJ/K.
Il valore di costante di tempo calcolata (dalla UNI EN ISO 13790) come
57
τ =
HveHtr
Cm 3600/ risulta pari a 24.92 ore.
3.1.2.d Dispersione termiche per trasmissione verso la volta celeste
Le dispersioni termiche verso la volta celeste sono calcolate in conformità ai punti
11.3.5 e 11.4.6 della UNI EN ISO 13790 considerando:
- Differenza tra temperatura dell’aria esterna e la temperatura apparente del cielo
Δθer=11K;
- Coefficiente di scambio termico per irraggiamento hr = 5ε [W/(m2K)]
- Fattore di forma tra un componente edilizio e la volta celeste pari a
Fr=Fsh,ob,dif(1+cosS)/2 con S= angolo di inclinazione del componente sull’orizzonte
e Fsh,ob,dif fattore di riduzione per ombreggiatura relativo alla sola radiazione diffusa.
Con queste considerazioni le dispersioni termiche verso la volta celeste sono pari a
235W (In questo caso il valore ottenuto è leggermente inferiore al valore riportato nel
caso studio pari a 240W)
Figura 46 - Particolare del foglio Excel per il calcolo dell'extra flusso termico per radiazione infrarossa verso
la volta celeste.
58
3.1.2.e Scambi termici nel periodo invernale
A questo punto non rimane che riportare i valori relativi allo scambio termico del
periodo invernale (Figura 47).
Figura 47 - Parti del foglio Excel che mostrano i risultati di calcolo per gli scambi termici nel periodo invernale
I simboli e le sigle presenti nelle tabelle sono:
Qsol [MJ] = Apporti termici solari
Qint [MJ] = Apporti termici interni
Qve [MJ] = Perdite per ventilazione
Qtr [MJ] = Perdite per trasmissione
Qgn [MJ] = Apporti termici totali
QH,ht [MJ] = Scambio termico totale per il riscaldamento
QH [MJ] = fabbisogno ideale di energia termica per riscaldamento
γ [-] = rapporto tra apporti termici e scambio termico totale per il riscaldamento
η [-] = fattore di utilizzazione degli apporti termici per il calcolo del fabbisogno di
riscaldamento.
3.1.3 Risultati di calcolo Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione
invernale del sistema edificio - impianto (applicazione della UNI TS 11300-2).
Tutti i calcoli riguardanti la norma UNI TS 11300-2 sono stati effettuati considerando
un fattore di conversione dell’energia elettrica in energia primaria pari a 2,18.
59
3.1.3.a Fabbisogno di energia primaria per la produzione di ACS
I risultati del fabbisogno di energia primaria per la produzione di ACS sono riassunti
nello schema in Figura 48.
Figura 48 - Diagramma riassuntivo dei sottosistemi dell'impianto di Acqua Calda Sanitaria
3.1.3.b Fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento
Lo schema in Figura 49 riassume il calcolo del Fabbisogno globale di energia primaria
per il riscaldamento.
Figura 49 - Diagramma riassuntivo dei sottosistemi dell'impianto di riscaldamento
60
Riporto inoltre tutti i risultati di calcolo del fabbisogno dei vari sottosistemi
Mese QH,nd [KW] Qe,IN [KW] Qreg,IN [KW] Qd,IN [KW] Qgen,IN [KW]
Gennaio 7651 8685 9126 9284 11052
Febbraio 5727 6500 7005 7127 8484
Marzo 3842 4357 5051 5138 6117
Aprile 1001 1129 1472 1497 1782
Ottobre 1404 1587 1895 1928 2295
Novembre 4690 5321 5765 5865 6982
Dicembre 7067 8022 8436 8582 10217
Periodo di riscaldamento 31382 35602 38750 39420 46929
Il rendimento medio stagionale per il riscaldamento con i calcoli effettuati tramite il
foglio Excel è il seguente:
mese QH,nd [KW] QP,H [KW] ηg,H [KW]
Gennaio 7651 11214 0,682
Febbraio 5727 8631 0,664
Marzo 3842 6279 0,612
Aprile 1001 1861 0,538
Ottobre 1404 2384 0,589
Novembre 4690 7139 0,657
Dicembre 7067 10379 0,681
Periodo di riscaldamento 31382 47886 0.655 Figura 50 - Rendimento medio stagionale per il riscaldamento
3.1.4 Confronto Caso studio 1E – Risultati Excel
In questo paragrafo riporto tutti i risultati presenti nel caso studio 1E e li confronto con
quelli ottenuti dalla compilazione del foglio Excel.
Figura 51 - Scambio termico per trasmissione.
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
Scambio termico per
trasmissione [MJ]
Caso studio Excel
QHtr [MJ]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 27545 27532 0,05 %
Febbraio 21560 21548 0,06 %
Marzo 16520 16506 0,08 %
Aprile 5433 5426 0,13 %
Ottobre 6419 6391 0,43 %
Novembre 17836 17823 0,07 %
Dicembre 25487 25473 0,05 %
Periodo di
riscald. 120800 120699 0,08 %
61
Figura 52 - Scambio termico per ventilazione
Figura 53 - Apporti termici interni
Figura 54 - Apporti termici Solari
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Scambio termico per
ventilazione [MJ]
Caso studio Excel
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000 Apporti termici interni [MJ]
Caso studio Excel
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Apporti termici Solari [MJ]
Caso studio Excel
QH,VE [MJ]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 2420 2420 0,00 %
Febbraio 1887 1887 -0,01 %
Marzo 1428 1428 -0,01 %
Aprile 461 461 0,07 %
Ottobre 546 544 0,39 %
Novembre 1548 1548 -0,03 %
Dicembre 2235 2235 0,01 %
Periodo di
riscald. 10525 10523 0,02 %
Qint [MJ]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 1175 1175 -0,01 %
Febbraio 1061 1061 -0,04 %
Marzo 1175 1175 -0,01 %
Aprile 569 569 0,07 %
Ottobre 644 644 -0,07 %
Novembre 1137 1137 -0,02 %
Dicembre 1175 1175 -0,01 %
Totale
Riscald. 6937 6937 0,00 %
Qsol [MJ]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 1270 1236 2,66 %
Febbraio 1805 1766 2,16 %
Marzo 2987 2994 -0,22 %
Aprile 1729 1854 -7,25 %
Ottobre 1154 1283 -11,22 %
Novembre 1397 1359 2,70 %
Dicembre 1129 1094 3,10 %
Totale
Riscald. 11472 11587 -1,00 %
62
Figura 55 - Fabbisogno ideale di energia termica per riscaldamento
Figura 56 - Fattore di utilizzazione degli apporti termici
Figura 57 - Rendimento di regolazione
Il rendimento di emissione come anche il rendimento di distribuzione e di generazione,
è lo stesso per ogni mese. I valori ottenuti con il foglio Excel, coincidono con quelli del
caso studio e sono: ηe = 0.88 ηd = 0.983 ηgn = 0.84.
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
Fabbisogno ideale di energia
termica per riscaldamento [MJ]
Caso studio Excel
0,00
0,50
1,00
Fattore di utilizzazione degli
apporti termici [-]
Caso studio Excel
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
Rendimento di regolazione
Caso studio Excel
QH,nd [MJ]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 27523 27543 -0,07 %
Febbraio 20590 20616 -0,13 %
Marzo 13851 13832 0,14 %
Aprile 3714 3603 2,98 %
Ottobre 5203 5054 2,87 %
Novembre 16860 16884 -0,14 %
Dicembre 25420 25442 -0,09 %
Periodo di
riscald. 113161 112974 -0,16 %
ηH,gn[-]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 1,00 1,00 0,11 %
Febbraio 1,00 1,00 0,32 %
Marzo 0,98 0,98 -0,42 %
Aprile 0,95 0,94 0,81 %
Ottobre 0,98 0,98 0,42 %
Novembre 1,00 1,00 0,37 %
Dicembre 1,00 1,00 0,12 %
ηrg [-]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 0,95 0,95 -0,18 %
Febbraio 0,93 0,93 0,23 %
Marzo 0,86 0,86 -0,32 %
Aprile 0,78 0,77 1,50 %
Ottobre 0,85 0,84 1,42 %
Novembre 0,92 0,92 -0,32 %
Dicembre 0,95 0,95 -0,10 %
63
Figura 58 - Fabbisogno di energia per la produzione di ACS
Figura 59 - Fabbisogno di energia degli ausiliari elettrici di distribuzione
0 30 60 90
120 150 180 210 240 270
Gen
nai
o
Feb
bra
io
Mar
zo
Ap
rile
Mag
gio
Giu
gn
o
Lu
gli
o
Ago
sto
Set
tem
bre
Ott
ob
re
No
vem
bre
Dic
emb
re
Fabbisogno di energia per la
produzione di ACS [KWh]
Caso studio Excel
0
1000
2000
3000
4000
Periodo riscald. tot annuo
Fabbisogno di energia per la
produzione di ACS [KWh]
Caso studio Foglio Excel
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
Fabbis. di energia degli ausiliari
elettrici di distribuzione [KWh]
Caso studio Foglio Excel
QPw [KWh]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 257 257 0,00 %
Febbraio 232 232 -0,06 %
Marzo 257 257 0,00 %
Aprile 258 249 3,60 %
Maggio 267 257 3,74 %
Giugno 258 249 3,60 %
Luglio 267 257 3,74 %
Agosto 267 257 3,74 %
Settembre 258 249 3,60 %
Ottobre 267 257 3,74 %
Novembre 267 249 6,85 %
Dicembre 258 257 0,39 %
Per.riscald 1796 1758 2,14 %
Tot annuo 3114 3026 2,82 %
Qgn,in [KWh]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 11051 11052 -0,01 %
Febbraio 8482 8484 -0,02 %
Marzo 6123 6117 0,10 %
Aprile 1825 1782 2,35 %
Ottobre 2345 2295 2,13 %
Novembre 6992 6982 0,14 %
Dicembre 10227 10217 0,10 %
Periodo di
riscald. 47044 46929 0,24 %
64
Figura 60 - Fabbisogno energia ausiliari elettrici di distribuzione
Figura 61 - Fabbisogno di energia primaria per riscaldamento
Figura 62 - Rendimento medio stagionale impianto di riscaldamento
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Fabbisogno energia ausiliari
elettrici di distribuzione [KWh]
Caso studio Excel
0 5000
10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
Fabbisogno di energia primaria
per riscaldamento [KWh]
Caso studio Excel
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
Rendimento medio stagionale
impianto di riscaldamento[-]
Caso studio Excel
Qaux,d [KWh]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 162 162 -0,12 %
Febbraio 146 146 -0,34 %
Marzo 162 162 -0,12 %
Aprile 78 78 -0,62 %
Ottobre 89 89 0,06 %
Novembre 157 157 0,03 %
Dicembre 162 162 -0,12 %
Periodo
Riscald. 957 957 -0,05 %
QP,H [KWh]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 11214 11214 0,00 %
Febbraio 8628 8631 0,03 %
Marzo 6285 6279 -0,10 %
Aprile 1903 1861 -2,28 %
Ottobre 2434 2384 -2,10 %
Novembre 7149 7139 -0,14 %
Dicembre 10389 10379 -0,10 %
Periodo
Riscald. 48002 47886 -0,24 %
ηg,H[-]
Mese Caso
studio Excel errore %
Gennaio 0,68 0,68 0,00 %
Febbraio 0,66 0,66 0,00 %
Marzo 0,61 0,61 0,00 %
Aprile 0,54 0,54 0,00 %
Ottobre 0,59 0,59 0,00 %
Novembre 0,66 0,66 0,00 %
Dicembre 0,68 0,68 0,00 %
Periodo
Riscald. 0,655 0,655 0,00 %
65
Come si evince dai grafici precedenti, l’errore commesso utilizzando il foglio Excel è
molto piccolo, per il periodo di riscaldamento il fabbisogno di energia primaria
calcolato con il foglio Excel è inferiore di solo lo 0.24% del valore riportato nel caso
studio del CTI.. Per quanto riguarda il rendimento medio stagionale, non c’è differenza
tra quello indicato dal caso studio e quello calcolato con il foglio Excel.
66
CAPITOLO QUARTO
CALCOLO DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA
MEDIATE L’UTILIZZO DEL SOFTWARE
B.E.S.T. (Building Energy Sizing Techniques)
Nel capitolo precedente mi sono sincerato della bontà del foglio Excel (che è stato
comunque tarato con successo su altri due casi studio ). A questo punto non resta che
utilizzare il software BEST e confrontare i risultati ottenuti con quelli del foglio
elettronico.
4.1 Il software B.E.S.T.
Il software B.E.S.T. è un software applicativo sviluppato dall’azienda GeoStru.
GeoStru s.r.l. è un’azienda italiana che sviluppa software tecnico professionale per
ingegneria, geotecnica, geologia, geomeccanica, idrologia e prove sui terreni.
Il software di geostru, attualmente tradotto in cinque lingue e compatibile con le
normative di calcolo internazionali, è utilizzato in più di 100 paesi in tutto il mondo.
B.E.S.T (Building Energy Sizing Techniques) è il software con il quale GeoStru allarga
i propri orizzonti operativi anche alla certificazione energetica. Il programma opera
secondo le Linee Guida nazionali in conformità al DPR N°59/09 e alle norme
tecniche UNI TS 11300-1-2 e 4. Consente la progettazione energetica di edifici di nuova
costruzione, l'analisi energetica di edifici oggetto di ristrutturazioni totali e/o parziali
dell’involucro, di ristrutturazione degli impianti di riscaldamento e sostituzione del
generatore di calore.
In questo elaborato, ho testato la parte del software che tratta le parti 1 e 2 della
norma UNI TS 11300.
L’interfaccia grafica (Figura 63) è molto intuitiva e di semplice utilizzo.
67
Figura 63 - Interfaccia grafica programma B.E.S.T.
La compilazione del programma inizia cliccando sull’icona dati generali (evidenziata in
giallo nella Figura 64), nella finestra che appare (Figura 64) si inserisce la località
dell’edificio in esame selezionandola da un elenco. Si specifica il tipo di edificio, le
modalità di calcolo da effettuare e si inserisce l’efficienza del sistema elettrico
nazionale.
Figura 64 – Scheda dati generali
68
Un ricco database permette di cercare direttamente dagli elenchi la tipologia di parete (Figura 65), finestra
(Figura 66), porta (
Figura 67) che si desidera. E’ inoltre possibile inserire nuovi componenti da salvare e
utilizzare all’occorrenza.
Figura 65 - Scheda pareti
Figura 66 - Scheda finestra
69
Figura 67 - Scheda porte
Le pareti ed i solai possono quindi essere selezionati dagli elenchi o creati ad oc
inserendo le stratigrafie. L’inserimento delle stratigrafie è aiutato da un database di
materiali ampliabile con materiali personalizzati.
Dopo aver trovato (o creato) i componenti da utilizzare, si inseriscono nel menù
“elementi” e da questo punto in poi possono essere inserite le piante dei vari piani
costituenti l’edificio. Le piante dei vari piani devono essere necessariamente costruite (o
importate) per permettere al programma di eseguire i calcoli necessari.
A questo punto vanno identificate le zone termiche e non termiche presenti nei vari
piani disegnati. Per ogni zona vanno inseriti i ponti termici (facilmente selezionabili da
un database completo), l’impianto di riscaldamento e di ACS che serve la zona
considerata, i solai, i dati utili per la ventilazione e per i rendimenti degli impianti. La
Figura 68 mostra la scheda per l’inserimento dei dati relativi la zona in esame.
70
Figura 68 - Scheda dettaglio zona
Terminata questa prima fase di acquisizione dei dati, si passa al calcolo vero e proprio
cliccando sull’icona “Calcoli”. Eseguita questa operazione saranno a disposizione i vari
“cruscotti energetici” e tutti i risultati dei calcoli eseguiti.
71
Il Programma inoltre permette la costruzione automatica della relazione e del certificato
di qualificazione e di certificazione energetica semplicemente cliccando sulle icone
dedicate (cerchiate in verde nella Figura 69 )
Figura 69 - menu “calcola” del programma BEST
4.2 Risultati di calcolo del Software BEST per il caso studio 1E
Prendendo in considerazione il caso studio 1E, ho inserito i dati necessari
nell’interfaccia grafica e ho costruito le piante dei vari piani costituenti l’edificio:
Figura 70 - Pianta piano interrato non climatizzato
72
Figura 71 - Piano terra climatizzato
Figura 72 - Piano sottotetto non climatizzato
Dopo aver disegnato le piante dell’edificio, assegnato le zone termiche e non termiche,
inserito i dati necessari per la ventilazione, inserito i dati relativi all’impianto di
riscaldamento e di acqua calda sanitaria non resta che cliccare sull’icona “Calcola”.
73
I risultati ottenuti (visibili cliccando sull’icona “Risultati”) sono i seguenti:
Figura 73 - Risultati di calcolo studio di caso 1E programma BEST
Le tabelle in Figura 73 riportano i risultati da confrontate.
74
CAPITOLO QUINTO
CONFRONTO RISULTATI DÌ CALCOLO
A questo punto non resta che confrontare i risultati ottenuti dalla compilazione del
software BEST con quelli ottenuti utilizzando il Foglio Excel.
Calcoli ottenuti con l’applicazione della norma UNI TS 11300-1:
Figura 74 - Scambio termico per trasmissione
Figura 75 - Scambio termico per ventilazione
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Scambio termico per
trasmissione [MJ]
BEST Excel
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Scambio termico per
ventilazione [MJ]
BEST Excel
QHtr [KWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 7741 7648 1,23 %
Febbraio 6058 5985 1,21 %
Marzo 4638 4585 1,15 %
Aprile 1284 1507 -14,82 %
Ottobre 1454 1775 -18,11 %
Novembre 5009 4951 1,17 %
Dicembre 7162 7076 1,22 %
Periodo di
riscald. 33345 33528 -0,54 %
QVE [KWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 700 672 4,15 %
Febbraio 546 524 4,15 %
Marzo 413 397 4,15 %
Aprile 111 128 -13,21 %
Ottobre 126 151 -16,68 %
Novembre 448 430 4,15 %
Dicembre 647 621 4,15 %
Periodo di
riscald. 2991 2923 2,31 %
75
Figura 76 - Scambio termico totale periodo di riscaldamento
Figura 77 - Apporti termici interni
Figura 78 - Apporti termici solari
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Scambio termico totale
periodo di riscaldam.[KWh]
BEST Excel
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000 Apporti termici interni [KWh]
BEST Excel
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500 Apporti termici solari [KWh]
BEST Excel
QHht [kWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 8441 8320 1,46 %
Febbraio 6604 6510 1,44 %
Marzo 5051 4982 1,39 %
Aprile 1394 1635 -14,75 %
Ottobre 1580 1926 -17,99 %
Novembre 5457 5381 1,41 %
Dicembre 7809 7697 1,45 %
Periodo di
riscald. 36335 36451 -0,32 %
Qint [KWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 328 326 0,54 %
Febbraio 296 295 0,54 %
Marzo 328 326 0,54 %
Aprile 159 158 0,54 %
Ottobre 180 179 0,54 %
Novembre 318 316 0,54 %
Dicembre 328 326 0,54 %
Totale
Riscald. 1937 1927 0,54 %
Qsol [KWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 341 343 -0,82 %
Febbraio 484 491 -1,38 %
Marzo 820 832 -1,33 %
Aprile 500 515 -2,98 %
Ottobre 354 357 -0,74 %
Novembre 374 378 -1,03 %
Dicembre 302 304 -0,71 %
Totale
Riscald. 3174 3219 -1,39 %
76
Figura 79 - Apporti termici totali
Figura 80 - Fattore di utilizzazione degli apporti termici
Figura 81 - Fabbisogno ideale energia termica per riscaldamento
0
1000
2000
3000
4000
5000
Apporti termici totali [KWh]
BEST Excel
0,000
0,250
0,500
0,750
1,000
Fattore di utilizzazione degli
apporti termici [-]
BEST Excel
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Fabbis. ideale energia termica
per riscaldamento[KWh]
BEST Excel
Qgn[KWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 669 670 -0,16 %
Febbraio 780 785 -0,66 %
Marzo 1149 1158 -0,80 %
Aprile 659 673 -2,15 %
Ottobre 534 536 -0,31 %
Novembre 691 693 -0,32 %
Dicembre 630 630 -0,06 %
Totale
Riscald. 5111 5146 -0,67 %
ηH,gn[-]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 0,999 0,999 0,013 %
Febbraio 0,997 0,997 0,016 %
Marzo 0,984 0,984 -0,012 %
Aprile 0,921 0,942 -2,265 %
Ottobre 0,961 0,976 -1,521 %
Novembre 0,996 0,996 -0,027 %
Dicembre 0,999 0,999 0,018 %
QH,nd[KWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 7773 7651 1,60 %
Febbraio 5826 5727 1,73 %
Marzo 3920 3842 2,03 %
Aprile 787 1001 -21,36 %
Ottobre 1067 1404 -24,02 %
Novembre 4768 4690 1,66 %
Dicembre 7179 7067 1,59 %
Totale
Riscald. 31321 31382 0,19 %
77
Calcoli ottenuti con l’applicazione della norma UNI TS 11300-2:
Figura 83 - Fabbisogno ideale netto per il riscaldamento
Figura 84 - Perdite sottosistema di emissione
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Fabbisogno ideale netto per il
riscaldamento [kWh]
BEST Excel
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Perdite sottosistema di
emissione [kWh]
BEST Excel
Altri risultati di calcolo
Grandezza u.m. BEST Excel Err.%
Htrasm Coefficiente globale di scambio
termico per trasmissione [W/K] 556 549 1,28%
Hve Coefficiente globale di scambio
termico per ventilazione [W/K] 51,4 49,4 4,08%
CT Carico termico [W/m3] 11.4 12.6 -9,98%
Cm Capacità termica interna [J/K] 53511231 53665900 -0,29%
τ Costante di tempo [ore] 24.5 24.9 -1,61% Figura 82 – altri risultati di calcolo per l’applicazione della norma UNI TS 11300-2
Qh' [kWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 7773 7643 1,70 %
Febbraio 5826 5720 1,86 %
Marzo 3920 3835 2,24 %
Aprile 787 994 -20,78 %
Ottobre 1067 1396 -23,60 %
Novembre 4768 4683 1,82 %
Dicembre 7179 7060 1,70 %
Totale
Riscald. 31321 31330 -0,03 %
Ql,e [kWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 769 1042 -26,24 %
Febbraio 576 780 -26,13 %
Marzo 388 523 -25,85 %
Aprile 78 135 -42,54 %
Ottobre 105 190 -44,59 %
Novembre 472 639 -26,15 %
Dicembre 710 963 -26,24 %
Totale
Riscald. 3098 4272 -27,49 %
78
Figura 85 – Rendimento di regolazione
Figura 86 - Perdite sottosistema di regolazione
Figura 87 - Perdite sottosistema di distribuzione
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1 Rendim.di regolazione [kWh]
BEST Excel
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Perdite sottosistema di
regolazione [kWh]
BEST Excel
0
100
200
300
400
500
600
700
Perdite sottosistema di
distribuzione [kWh]
BEST Excel
ηreg[-]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 0,953 0,952 0,13 %
Febbraio 0,929 0,928 0,12 %
Marzo 0,866 0,863 0,38 %
Aprile 0,739 0,767 -3,69 %
Ottobre 0,805 0,837 -3,85 %
Novembre 0,924 0,923 0,11 %
Dicembre 0,952 0,951 0,11 %
Ql,reg [kWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 426 440 -3,30 %
Febbraio 487 506 -3,71 %
Marzo 668 693 -3,59 %
Aprile 306 342 -10,70 %
Ottobre 284 308 -8,02 %
Novembre 429 444 -3,35 %
Dicembre 401 414 -3,20 %
Totale
Riscald. 3000 3148 -4,69 %
Ql,d [kWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 91 158 -42,60 %
Febbraio 70 121 -42,56 %
Marzo 50 87 -42,45 %
Aprile 12 25 -53,53 %
Ottobre 15 33 -55,13 %
Novembre 57 100 -42,57 %
Dicembre 84 146 -42,60 %
Totale
Riscald. 378 670 -43,60 %
79
Figura 88 - Perdite sottosistema di generazione
Figura 89 - Fabbisogno di energia primaria per riscaldamento
Figura 90 - Rendimento medio stagionale impianto di riscaldamento
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Perdite sottosistema di
generazione [kWh]
BEST Excel
0
10000
20000
30000
40000
50000
Fabbisogno di energia primaria
per riscaldamento [KWh]
BEST Excel
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
Rendimento medio stagionale
impianto di riscaldamento[-]
BEST Excel
QI,gn [kWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 1725 1768 -2,42 %
Febbraio 1325 1357 -2,36 %
Marzo 957 979 -2,17 %
Aprile 225 285 -21,00 %
Ottobre 280 367 -23,72 %
Novembre 1091 1117 -2,37 %
Dicembre 1595 1635 -2,43 %
Totale
Riscald. 7199 7509 -4,12 %
QPH[kWh]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 11084 11214 -1,16 %
Febbraio 8555 8631 -0,87 %
Marzo 6284 6279 0,09 %
Aprile 1664 1861 -10,54 %
Ottobre 2019 2384 -15,30 %
Novembre 7107 7139 -0,45 %
Dicembre 10269 10379 -1,06 %
Totale
Riscald. 46985 47886 -1,88 %
ηg,H[-]
Mese BEST Excel errore %
Gennaio 0,701 0,681 -2,92 %
Febbraio 0,681 0,663 -2,71 %
Marzo 0,624 0,613 -1,73 %
Aprile 0,600 0,550 -8,98 %
Ottobre 0,633 0,594 -6,51 %
Novembre 0,671 0,657 -2,18 %
Dicembre 0,699 0,680 -2,81 %
Totale
Riscald. 0,671 0,655 -2,51 %
80
Figura 91 - Fabbisogno di energia primaria per la produzione di ACS
Figura 92 - Fabbisogno di energia primaria per la produzione di ACS
0 25 50 75
100 125 150 175 200
Fabbisogno di energia termica per
la produzione di ACS [KWh]
BEST Excel
0
300
600
900
1200
1500
1800
2100
2400
Per.Riscald. Tot annuo
Fabbisogno di energia primaria
per la produzione di ACS [KWh]
BEST Foglio Excel
0
40
80
120
160
200
240
280
Fabbisogno di energia primaria
per la produzione di ACS [KWh]
BEST Excel
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
Periodo riscald. tot annuo
Fabbisogno di energia primaria per
la produzione di ACS [KWh]
Caso studio Foglio Excel
Qh,w [KWh]
Mese BEST Excel errore%
Gennaio 184 180 -1,71 %
Febbraio 166 163 -1,71 %
Marzo 184 180 -1,71 %
Aprile 178 175 -1,71 %
Maggio 184 180 -1,71 %
Giugno 178 175 -1,71 %
Luglio 184 180 -1,71 %
Agosto 184 180 -1,71 %
Settembre 178 175 -1,71 %
Ottobre 184 180 -1,71 %
Novembre 178 175 -1,71 %
Dicembre 184 180 -1,71 %
Per.riscal. 1255 1234 -1,71 %
Tot.anno 2161 2125 -1,71 %
QPw [KWh]
Mese BEST Excel errore%
Gennaio 257 257 0,00 %
Febbraio 232 232 0,06 %
Marzo 257 257 0,00 %
Aprile 258 249 -3,73 %
Maggio 267 257 -3,89 %
Giugno 258 249 -3,73 %
Luglio 267 257 -3,89 %
Agosto 267 257 -3,89 %
Settembre 258 249 -3,73 %
Ottobre 267 257 -3,89 %
Novembre 267 249 -7,35 %
Dicembre 258 257 -0,39 %
Per.riscal. 1796 1758 -2,19 %
Tot anno 3113 3026 -2,87 %
81
CONCLUSIONI
Nel confronto tra il caso studio 1E e la cartella Excel per il calcolo del fabbisogno di
energia primaria per il riscaldamento e per l’acqua calda sanitaria, non sono stati
individuati errori particolari da inficiare il risultato finale.
I risultati finali coincidono con quelli del caso studio in esame perciò è lecito utilizzare i
risultati del foglio Excel come base di confronto per i valori ottenuti con il software
BEST.
Il confronto con il software commerciale ha mostrato che l’errore commesso rientra nei
limiti prescritti dal CTI che prevede un errore massimo di ±5% valutato sul fabbisogno
di energia primaria. In particolare, il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento
calcolato con il software BEST, risulta essere inferiore dell’1.88% rispetto a quello
calcolato con il foglio elettronico.
Nonostante questo, dall’osservazione dei grafici si possono comunque notare dei punti
con errori maggiori.
La prima cosa che si osserva è l’errore sistematico commesso nei mesi in cui il
riscaldamento è attivo per solo una frazione di essi (in questo caso Aprile e Ottobre).
Questo errore è stato identificato. Deriva dal fatto che il programma BEST utilizza
come temperature medie mensili i valori del prospetto VI della UNI 10349 anche per le
frazioni di mese mentre, in questi casi, la cartella Excel (come del resto anche il caso
studio in esame) utilizza le temperature mediate, attribuendo i valori medi mensili di
temperatura del prospetto VI della UNI 10349 al quindicesimo giorno del mese.
Per provare questa affermazione ho inserito sul foglio Excel le temperature del mese di
aprile e di ottobre che considera il programma BEST. Così facendo ho ottenuto risultati
molto più vicini a quelli del software BEST (Figura 93 e Figura 94).
82
Figura 93
Figura 94
Percentuali di errori alte si notano soprattutto nel confronto dei risultati relativi
all’applicazione della norma UNI TS 11330-2. Esaminando con attenzione le parti del
software BEST che riguardano i rendimenti degli impianti, ho capito che l’ errore è
dovuto ad un bug informatico nella scheda di compilazione per il tipo di impianto. Il
programma permette la selezione dei dati relativi all’impianto di riscaldamento e di
acqua calda sanitaria, ma in realtà non salva i dati selezionati ed usa nel calcolo sempre
la stessa tipologia di impianto (impianto di riscaldamento + ACS integrati ). Un’altra
imprecisione è commessa nel calcolo dell’Epi. Il programma divide il fabbisogno di
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Aprile Ottobre
Qhnd [KWh] con temperature del mese differenti
Excel con T corretta
BEST
Excel con T usata in BEST
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Aprile Ottobre
Qhnd [KWh] con temperature del mese differenti
Excel con T corretta
BEST
Excel con T usata in BEST
83
energia primaria per il riscaldamento con un valore di Superficie utile errato in quanto
nel computo di tale superficie considera anche le superfici calpestabili dei piani non
climatizzati.
Per il resto con questo specifico caso studio non si sono evidenziati particolari errori.
Oltre agli errori individuati grazie all’utilizzo del caso studio 1E, durante la
compilazione del programma ho trovato un altro errore che non riguarda lo specifico
caso studio esaminato ma che è comunque degno di nota. L’errore in questione è un bug
informatico che salta fuori se si sceglie una ventilazione meccanica.
Quando nella scheda “ventilazione della zona” si seleziona la ventilazione meccanica,
per il calcolo della portata d’aria di progetto si compila un’apposita sezione conforme
alla UNI ISO 10339 perfettamente funzionante (Figura 95). Il problema è che il valore
della portata d’aria di progetto, non viene salvato ed tale valore diventa nullo. Infatti,
nei risultati di calcolo si ottiene un valore di scambio termico per ventilazione nullo
(Figura 96). Per la ventilazione naturale invece questo problema non sussiste.
Figura 95 - Compilazione della scheda ventilazione meccanica
Figura 96
84
La maggior parte degli altri errori riscontrati sono bug informatici o errori di scrittura.
Tutti i difetti individuati sono stati inseriti nell’allegato A.
In conclusione, alla luce di questi risultati, posso affermare che per il caso studio
esaminato il software BEST si è rilevato efficace.
Il punto di forza del software è, senza ombra di dubbio, la semplicità di utilizzo dovuta
soprattutto ad un’interfaccia grafica essenziale ed intuitiva. Un’altra caratteristica
positiva è la completezza del programma che permette il suo utilizzo per diversi casi.
Sebbene il software si sia dimostrato efficace per il caso studio 1E, dopo le correzioni
suggerite nell’allegato A, ulteriori prove dovranno necessariamente essere eseguite per
stabilire la validità dello stesso anche per casi studio che implicano difficoltà maggiori.
85
ALLEGATO A
Errori riscontrati
nel programma B.E.S.T
- Non è possibile eliminare un piano. Quando si va sull’icona “piani”, si seleziona e si
elimina il piano, invece di eliminarlo ne crea una copia.
- Nel dettaglio zona, quando si inserisce il ponte termico del solaio inferiore, invece del
ponte termico selezionato, appare il nome del solaio inferiore.
- Nelle impostazioni delle finestre, se si seleziona “materiale telaio personalizzato”,
nella cella in cui va inserito il valore, non permette l’inserimento dei decimali, consente
solo valori interi.
- Nella parete definita dall’utente, quando si inseriscono materiali definiti dall’utente,
questi ultimi vengono sostituiti con altri materiali (solitamente asfalto e bitume)
nonostante la parete sia stata salvata con materiali diversi. Questo problema non
sussiste se la modifica avviene nel menù elementi.
- Nel menù “generatore” non salva le impostazioni che si inseriscono per il generatore
di acqua calda sanitaria perciò, considera sempre un generatore unico
riscaldamento+ACS.
- Calcolando il rendimento di distribuzione con il metodo analitico, escono valori di
trasmittanza termica per i tubi troppo elevati. Credo che il probabile errore sia nelle
unità di misura per dj [mm] quando in realtà dovrebbe essere in metri. Inoltre il
diametro del tubo d0 viene invece chiamato dj.
- Nella scheda ventilazione della zona, se si inserisce la ventilazione meccanica,
permette l’inserimento di tutti i dati ma non salva il valore della portata d’aria di
progetto. Tale portata viene considerata pari a zero annullando così tutti i valori relativi
alla ventilazione. Per la ventilazione naturale invece il problema non sussiste.
86
- Per quanto riguarda i mesi di riscaldamento non considerati per intero, il programma
utilizzi i valori di temperatura del mese per intero quando invece dovrebbe utilizzare i
valori mediati ai quindici giorni.
- Non salva il valore dell’altezza dei piani se inserito dall’icona piani. Se si è già inserita
l’altezza delle pareti e si clicca sull’icona piani, tutte le pareti di tutti i piani diventano di
270 cm vanificando le altezze inserite precedentemente.
- L’irradiazione nei dati generali è scritta in MJ/m2 ma in realtà è espressa in w/m
2 .
-nel calcolo di Ep, se c’è qualche piano “non riscaldato” e che quindi non rientra nel
computo della superficie utile climatizzata, nel calcolo considera invece questa
superficie come superfici utile.
87
ALLEGATO B
Descrizione della cartella Excel utilizzata
per il calcolo della prestazione energetica
B.1 Foglio Dati edifici - dati climatici.
In questo foglio vanno inseriti i dati di contesto dell’edificio e i dati ricavabili dalle
norma UNI 10349 (le temperature medie mensili della località, Irradiazione solare
giornaliera media mensile su superficie verticale nelle varie orientazioni sulla superficie
orizzontale). Per valori di frazione di mese vi è una tabella di supporto che aiuta nel
calcolo dei dati da inserire per quei giorni di mese interessati.
B.2 Foglio Componenti trasparenti
Qui si considerano i componenti trasparenti per effettuare il calcolo delle loro
trasmittanze in conformità alla norma UNI 10077 con una serie di menù a tendina che
facilitano l’inserimento dei dati (Figura 97). Si tiene conto inoltre della presenza o meno
di schermature mobili (Figura 98).
Figura 97 - Parte del foglio Excel per il calcolo dei componenti trasparenti
88
Figura 98 - Parte del foglio Excel per il calcolo dei componenti trasparenti
Oltre alle trasmittanze delle finestre, in questo foglio si effettua il calcolo dell’area
solare delle finestre stesse (secondo la norma UNI 11300-1).
Figura 99 - Parte del foglio Excel per il calcolo dei componenti trasparenti
I prospetti utilizzati per il calcolo delle trasmittanze, sono riportati in un foglio Excel
nascosto perciò, inserendo i dati d’ingresso selezionandoli dagli appositi menù a tendina,
otteniamo automaticamente i valori di trasmittanza. Le parti cerchiate in rosso della
Figura 99 sono inserite da un menù a tendina che contiene i valori presenti nei prospetti
dell’appendice C della norma UNI 11300-1.
89
Figura 100 - Parte del foglio Excel per il calcolo dei componenti trasparenti
Inserendo i valori come visto nella Figura 99, si ottiene il valore di trasmittanza del
componente finestrato in esame. I risultati conformi alla norma UNI EN ISO 10077-1
sono quelli cerchiati in rosso nella Figura 100.
Un altro calcolo svolto all’interno del foglio è quello dell’area solare della finestra in
esame per ogni eventuale orientamento (questo calcolo servirà in seguito per il calcolo
degli apporti termici solari).
Così come predisposto il foglio può contenere tredici diversi tipi di componenti
finestrati, nel caso in cui servissero più componenti è comunque facilmente ampliabile.
B.3 Foglio componenti opachi verticali
Questo foglio è diviso in quattro parti (di differenti colori).
- Nella prima parte di color rosso si effettua il calcolo delle trasmittanze delle pareti
opache verticali, si può inserire direttamente il valore nel caso si utilizzino i prospetti
dell’appendice A della UNI 11300-1, oppure permette il calcolo a partire dalle
stratigrafie secondo la norma UNI 6946. La cella in cui si sceglie se effettuare il calcolo
con i prospetti o con la norma UNI 6946 è quella cerchiata in verde nella Figura 101.
90
Figura 101 - Parte del foglio componenti opachi verticali riguardante le pareti.
Sempre nella stessa parte del foglio, nel caso in cui si utilizzi il metodo basato sulle
stratigrafie, viene effettuato il calcolo della matrice dei coefficienti del componente in
esame, (questa matrice sarà utilizzata successivamente nel foglio “Calcolo trasmittanze
e capacità”) La matrice dei coefficienti e le rispettive impedenze sono cerchiate in blu
nella Figura 101.
Figura 102 - Parte del foglio “componenti opachi verticali” riguardante i cassonetti delle finestre
91
- Nella seconda parte di colore verde (Figura 102) si considerano altri componenti
opachi verticali quali i cassonetti delle finestre. Si inseriscono le grandezze ed il valore
di trasmittanza riportato dalla Norma UNI 11300-1 prospetto A2 di ciascun cassonetto.
- Nella terza parte di colore blu (Figura 103) si considerano le porte. Si inseriscono le
grandezze ed il valore di trasmittanza.
Figura 103 - Parte del foglio “componenti opachi verticali” riguardante le porte opache
- Nella quarta parte di colore arancio (Figura 104) si considerano eventuali altri
componenti opachi verticali non contemplati nelle precedenti parti. .
Figura 104 - Parte del foglio “componenti opachi verticali” riguardante eventuali altri componenti
92
B.4 Foglio componenti opachi orizzontali
Nel foglio “componenti opachi orizzontali” si calcolano le trasmittanze termiche dei
componenti orizzontali. E’ possibile scegliere se effettuare il calcolo in base alle
stratigrafie dei componenti oppure in base all’appendice A della norma UNI 11300-1
nel caso in cui non vi siano informazioni chiare sulla composizione dei componenti
stessi (la cella in cui si effettua questa scelta è quella cerchiata in verde nella Figura
105). Sempre nello stesso foglio, nel caso in cui si utilizzi il metodo basato sulle
stratigrafie, viene effettuato il calcolo della matrice dei coefficienti del componente in
esame, (questa matrice sarà utilizzata successivamente nel foglio “Calcolo trasmittanze
e capacità”) La matrice dei coefficienti e le rispettive impedenze sono cerchiate in blu
nella Figura 105
Figura 105- Parte del foglio componenti opachi orizzontali riguardante le pareti.
B.5 Foglio calcolo trasmittanza e capacità
Questo foglio è necessario per tener conto della direzione del flusso termico in quanto
identici componenti strutturali opachi hanno differenti proprietà termiche a causa della
direzione del flusso termico (ascendente, discendente, orizzontale) e di conseguenza
delle diverse resistenze superficiali da utilizzare nei calcoli.
Da un menù a discesa è possibile scegliere la direzione del flusso e automaticamente si
impostano i valori di resistenza superficiale.
Per quanto riguarda gli altri elementi come finestre, porte, cassonetti, ecc., in questo
93
foglio vengono semplicemente elencati con le loro proprietà termiche precedentemente
calcolate per avere una visuale d’insieme di ciascun elemento.
Figura 106 - Parte alta del foglio "calcolo trasmittanze e capacità"
In riferimento alla Figura 106, la prima colonna serve per tener conto del caso in cui i
valori di trasmittanza siano assegnati come dati di ingresso.
La seconda è necessaria per tenere eventualmente conto del componente di pavimento
su terreno. I nomi dei componenti strutturali si selezionano da un elenco a tendina
costruito con i dati dei precedenti fogli. Anche la direzione del flusso si seleziona da un
menù a tendina. Compilando queste celle, le restanti verranno calcolate
automaticamente.
Nella Figura 107 possiamo vedere in alto il riepilogo dei componenti finestrati
precedentemente presi in considerazione ed in basso vi è un esempio di calcolo della
trasmittanza del pavimento su terreno in conformità alla norma UNI 13370
94
Figura 107 - Parte bassa del foglio "calcolo trasmittanze e capacità"
In questo foglio inoltre si calcola la capacità termica aerica interna ed esterna per ogni
singolo componente moltiplicando automaticamente le matrici necessarie.
Figura 108 – Parte del foglio relativa al calcolo delle capacità termiche aeriche interne ed esterne di un
componente
B.6 Foglio zone non climatizzate
Con questo foglio si considerano le zone non climatizzate confinanti con le zone
climatizzate dell’edificio per calcolare i fattori di correzione dello scambio termico tra
ambienti climatizzati e non.
La parte superiore è costituita da una tabella (Figura 109), nella seconda colonna si può
scegliere se effettuare il calcolo analitico (in questo caso andrà compilato l’intero
foglio) oppure se utilizzare i valori del prospetto 5 della UNI 11300-1, in questo caso,
95
basterà scegliere il tipo di zona non climatizzata dall’elenco che appare nella terza
colonna (cerchiato in rosso nella Figura 109).
Figura 109 - Tabella riepilogativa del foglio "zone non climatizzate"
Nel caso in cui si effettui il calcolo analitico, si deve compilare la parte inferiore del
foglio, nella compilazione si è facilitati da un elenco a discesa che permette di
selezionare i componenti (sia opachi che trasparenti) e dalla compilazione automatica
delle proprietà degli elementi stessi.
Questa parte del foglio è divisa (per ogni zona non climatizzata) in quattro sezioni.
- Nella prima sezione (Figura 110) si prendono in considerazione le superfici
disperdenti trasparenti e si calcola il rispettivo coefficiente di scambio termico, basta
selezionare il componente ed inserirne la quantità presente nella zona considerata.
Figura 110- Foglio "zone non climatizzate “-calcolo del coefficiente di scambio termico delle superfici
trasparenti
- Nella seconda sezione (Figura 111) si calcolano gli scambi termici della zona non
riscaldata considerando le superfici opache confinanti con l’esterno o con il terreno.
Nella colonna “tipo di componente” si sceglie da un menù a tendina il tipo di
96
componente (solaio, pavimento, parete, altro componente). Nella seconda colonna si
seleziona da un elenco automatico il componente e automaticamente appariranno i dati
relativi ad esso.
Figura 111 - Foglio "zone non climatizzate “-calcolo del coefficiente di scambio termico delle superfici
disperdenti opache, confinanti con l’esterno o con il terreno.
- Nella terza sezione (Figura 112) la compilazione è la stessa di quella illustrata nella
sezione due solo che in questo caso si tratta del calcolo del coefficiente di scambio
termico delle pareti opache confinanti con zone climatizzate.
Figura 112 - Foglio "zone non climatizzate “- calcolo del coefficiente di scambio termico delle superfici
disperdenti opache, confinanti con zone riscaldate.
- La quarta sezione (Figura 113) serve per la compilazione dei ponti termici presenti
nella zona non climatizzata in esame. Nell’ultima colonna si possono selezionare solo i
caratteri “SI” “NO” da una menù a tendina ed è necessaria per suddividere il contributo
97
che i ponti termici danno ai componenti confinanti con l’esterno e a quelli confinanti
con zone climatizzate.
Figura 113 - Foglio "zone non climatizzate “- Tabella per il calcolo delle perdite dovute ai ponti termici
- La quinta sezione (Figura 114) serve al calcolo del coefficiente di scambio termico
per ventilazione all’interno della zona non climatizzata in esame.
Figura 114 - Foglio "zone non climatizzate “- Calcolo del coefficiente di scambio termico per ventilazione
Questo foglio consente l’inserimento di massimo otto zone non climatizzate (nel caso
dovessero servirne in numero maggiore è comunque facilmente ampliabile).
B.7 Foglio Zona climatizzata 1
Questo foglio può essere definito come il cuore della cartella Excel. E’ suddiviso
fondamentalmente in cinque parti.
La prima parte circondata in verde, serve a calcolare i coefficienti globali di scambio
termico per trasmissione e per ventilazione ed è a sua volta divisa in:
-Calcolo Hb, per il calcolo del coefficiente di scambio termico diretto verso
l’ambiente esterno, basta inserire i componenti scegliendoli dall’elenco automatico che
riporta gli elementi descritti nei fogli precedenti nella seconda colonna (Figura 115).
98
Figura 115 – Foglio “Zona climatizzata 1” - calcolo del coefficiente di scambio termico diretto per trasmissione
verso l’ambiente esterno
La colonna “ombra” serve a prendere in considerazione l’eventualità di elementi
ombreggianti grazie che verrano gestite da un apposito foglio.
-Calcolo Hu il calcolo del coefficiente di scambio termico per trasmissione attraverso
ambienti non riscaldati viene effettuato automaticamente compilando le colonne
bianche nella Figura 116. Tutte le altre colonne si calcolano automaticamente.
Figura 116 - Foglio “Zona climatizzata 1” - calcolo del coefficiente di scambio termico per trasmissione attraverso
gli ambienti non climatizzati
-Calcolo Ponti termici
Figura 117 - Foglio "Zone climatizzata 1”. Tabella per il calcolo delle perdite dovute ai ponti termici
99
-Calcolo Hg Per il calcolo del coefficiente di scambio termico stazionario per
trasmissione verso il terreno, si devono compilare le celle bianche della terza colonna
ed inserire “SI” la dove chiede se il pavimento sul terreno è presente (Figura 118).
Figura 118 - Foglio “Zona climatizzata 1”. Calcolo del coefficiente di scambio termico stazionario per trasmissione
verso il terreno
-Calcolo Extraflusso Per il calcolo dell’extra flusso termico (Figura 119) dovuto alla
radiazione infrarossa verso la volta celeste dei singoli componenti edilizi, basta inserire
l’angolo d’inclinazione sull’orizzonte del componente in esami espresso in gradi.
Figura 119 - Foglio “Zona climatizzata 1”. Calcolo dell’extraflusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso
la volta celeste.
In conformità alla norma UNI TS 11300-1, l’extra flusso viene considerato come un
incremento dello scambio termico per trasmissione invece che una riduzione degli
apporti termici solari.
100
-Calcolo Hve
Figura 120 - Foglio “Zona climatizzata 1”. Calcolo del coefficiente globale di scambio per ventilazione.
La seconda parte in arancio serve per il calcolo degli apporti termici solari (Figura
121). La compilazione è tutta automatica, l’unica cosa da inserire manualmente è il
nome dell’ombra, selezionabile da un menù a tendina che si riferisce al foglio “ombre”.
Figura 121 – Foglio “Zona climatizzata 1”. Tabelle per il calcolo degli apporti termici solari
101
Nella terza parte in azzurro si effettua il calcolo delle perdite per trasmissione e per
ventilazione la compilazione è completamente automatica.
Figura 122 - Foglio “Zona climatizzata 1”. Tabella per il calcolo delle perdite di trasmissione e di ventilazione.
Nella quarta parte in rosso si effettua il calcolo degli apporti termici interni. Anche in
questo caso la compilazione è completamente automatica.
Figura 123 - Foglio “Zona climatizzata 1”. Tabella per il calcolo degli apporti termici interni.
L’ultima parte del foglio, di colore blu serve al calcolo della capacità termica e della
costante di tempo dell’edificio. Prevede tre diverse possibilità di calcolo, il calcolo
analitico (secondo la norma UNI EN ISO 13786……), il calcolo mediante prospetto 16
della UNI TS 11300-1 e l’inserimento del valore della capacità termica per unità di
superficie in caso di valore noto.
Se si effettua il calcolo analitico vanno compilate le due tabelle indicate con la freccia
verde nella Figura 124, la compilazione è aiutata da menù a tendina e fa riferimento ad
altri fogli di supporto.
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Figura 124 - Particolare del foglio "Zona climatizzata 1" - Calcolo capacità termica
Nel caso in cui si effettui il calcolo come da prospetto 16 della UNI TS 11300-1, basta
compilare le parte cerchiata in rosso nella Figura 124 per ottenere il valore della
capacità termica per unità di superficie.
Se invece si conosce già questo valore (e quindi si sceglie nella modalità di calcolo
“valore noto”), basta inserire questo valore nella cella cerchiata in giallo nella Figura
124. Sempre in questa ultima parte del foglio, in basso (Figura 125) vi è la compilazione
automatica di tutti i campi, ottenendo il valore della capacità termica della zona in
esame e la costante di tempo
Figura 125- Particolare del foglio "Zona climatizzata 1" - Capacità termica e costante di tempo .
In fine è utile ricordare che all’inizio del foglio in esame, vi è una tabella riassuntiva
(Figura 126) per la zona termica con tutti i principali risultati di calcolo.
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Figura 126 - Particolare del foglio "Zona climatizzata 1"- Tabella riassuntiva dei risultati di calcolo
Il foglio Excel qui descritto (“Zona climatizzata 1”) è solo il primo di 10 fogli del tutto
uguali che consentono il calcolo di un massimo di dieci zone climatizzate. Nel caso
servissero più zone, è comunque facilmente ampliabile costruendo altri fogli “gemelli”
ed apportando piccole modifiche alla cartella Excel.
B.8 Foglio Fabbisogno ACS
In questo foglio vengono inseriti i dati per il calcolo dei rendimenti, dei fabbisogni e
degli eventuali recuperi dell’impianto dell’acqua calda sanitaria. La compilazione è
intuitiva, facilitata da elenchi automatici e da una serie di indicazioni e note di
commento esplicative. I calcoli vengono riportati sia per ogni zona termica e sia per
l’intero edificio e seguono fedelmente le prescrizioni dalla UNI TS 11300-2.
B.9 Foglio Rendimento distribuzione e generazione
Questo foglio è necessario per prevedere il calcolo del rendimento di distribuzione e/o
di generazione con i metodi analitici e non dai prospetti semplificativi.
Nella prima parte del foglio si effettua il calcolo del rendimento di distribuzione
seguendo l’appendice A della UNI TS 11300-2.
Nella seconda parte invece si effettua il calcolo del rendimento di generazione seguendo
l’appendice B della UNI TS 11300-2.
Nel caso in cui il calcolo di questi rendimenti sia effettuato con i prospetti
semplificativi, questo foglio non deve essere compilato.
B.10 Foglio Fabbisogno Riscaldamento
Questo foglio serve al calcolo del fabbisogno energetico per il periodo di
climatizzazione invernale. Segue fedelmente la UNI TS 11300-2 e per ogni sottosistema
calcola rendimento, fabbisogno, perdite ed eventualmente recuperi. La compilazione è
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semplice ed intuitiva. Tutti i prospetti per i calcoli dei vari rendimenti presenti nella
UNI TS 11300-2 sono riportati in celle nascoste. Basta quindi solo inserire i dati
(facilmente selezionabili da appositi elenchi automatici) e grazie ad una serie di
operatori logici il rispettivo rendimento viene calcolato automaticamente.
Viene effettuato inoltre il calcolo del fabbisogno degli ausiliari elettrici e del rendimento
stagionale.
Nella parte finale del foglio viene calcolata la classe energetica dell’edificio.
B.11 Fogli di supporto
In questo ultimo paragrafo riporto semplicemente l’esistenza di altri quattro fogli di
supporto che servono come appoggio ai fogli principali.
Tre di questi fogli,
- Calcoli nascosti;
- Calcolo capacità componenti orizzontali;
- Calcolo capacità componenti verticali,
non necessitano di alcuna compilazione manuale e risultano nascosti alla vista
principale.
Il quarto foglio “Angoli d’ombra” serve invece al calcolo dei fattori d’ombra. Vi sono
delle tabelle di supporto che effettuano l’interpolazione per aiutare nel calcolo di tali
fattori per angoli intermedi ai valori riportati nei prospetti della norma 11300-1.
Naturalmente la compilazione di questo foglio è necessaria solo nel caso vi siano
componenti ombreggianti.
Nei due fogli dove si effettua il calcolo della capacità, vi è una serie di calcoli matriciali
conformi alla norma UNI TS 13786 che restituiscono per ogni componente la capacità
termica aerica del lato interno e del lato esterno che verranno utilizzate in altri fogli.
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Riferimenti bibliografici
- Statistics Explained (2013/11/4 Eurostat ) , Produzione e importazioni di energia;
- Giorgio S. Frankel, Dal carbone all'energia pulita, n 39 di “Dossier Europa”, pubblicazione della
Commissione UE;
- Piero Angela (2006), La sfida del secolo energia: 200 domande sul futuro dei nostri figli;
- Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16 dicembre 2002 sul rendimento
energetico nell'edilizia;
- Comunicazione della Commissione al Parlamento europeo, al Consiglio, al Comitato economico e
sociale europeo e al Comitato delle regioni(2009), Secondo riesame strategico della politica
energetica: Piano d'azione dell'UE per la sicurezza e la solidarietà nel settore energetico;
- M.Presutto, M.G.Villani, D.Scarano, S.Fumagalli(2010), Il mercato degli elettrodomestici e la sua
evoluzione temporale, ENEA 2010;
- UNI TS 11300-1 (2008), Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la
climatizzazione estiva ed invernale;
- UNI TS 11300-2 (2008), Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la
climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria;
- Direttiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo e del consiglio del 19 maggio 2010 sulla prestazione
energetica nell’edilizia;
- Legge ordinaria del Parlamento Italiano n. 373/76;
- Legge 10 del 09/01/1991, Norme per l’attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso
razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia
- D.P.R. 412 del 26-08-1993, Regolamento recante norma per la progettazione, l’installazione,
l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento energetico
dei consumi di energia, in attuazione all’articolo 4, comma 4, della legge n° 10/91;
- Decreto Legislativo n°192 del 19 agosto 2005, Attuazione della Direttiva 2002/91/CE relativa al
rendimento energetico nell’edilizia;
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- Decreto Legislativo n°311 del 29 dicembre 2006, Disposizioni correttive ed integrative al Decreto
legislativo 19 agosto 2005, n. 192, recante attuazione della Direttiva 2002/91/CE, relativa al
rendimento energetico nell'edilizia;
- D.lgs. n°115 del 30 maggio 2008, Attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all'efficienza degli
usi finali dell'energia e i servizi energetici e abrogazione della direttiva 93/76/CEE;
- D.lgs. n°112 del 25 giugno 2008, Disposizioni urgenti per lo sviluppo economico, la
semplificazione, la competitività, la stabilizzazione della finanza pubblica e la perequazione
tributaria;
- Decreto Ministeriale del 26/6/2009, Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli
edifici; Decreto legge n°63 del 4 giugno 2013, Disposizioni urgenti per il recepimento della
Direttiva 2010/31/UE del Parlamento europeo e del Consiglio del 19 maggio 2010, sulla
prestazione energetica nell'edilizia per la definizione delle procedure d'infrazione avviate dalla
Commissione europea, nonché altre disposizioni in materia di coesione sociale;
- Legge n.90 del 3 agosto 2013, Conversione in legge con modificazioni del d.lg. 4 giugno 2013.
Siti internet
- http://ec.europa.eu/eurostat
- http://europa.eu
- http://www.sviluppoeconomico.gov.it/
- http://www.geostru.it/
- http://www.enea.it
- http://www.efficienzaenergetica.enea.it