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2.3.3. Gradi giorno di riscaldamentoL’impianto di riscaldamento di un edificio è chiamato a compensare con l’energia termica da esso prodotta le dispersioni
di calore che si presentano per mantenere l'edificio in condizioni tali da poter consentire lo svolgimento delle normali
attività umane. Queste dispersioni appartengono a due grandi categorie:
• le dispersioni termiche attraverso le superfici opache e trasparenti che costituiscono l’involucro edilizio; esse sono
legate all’esistenza di una differenza di temperatura fra l'esterno e l'ambiente interno;
• l’immissione di aria fredda esterna per infiltrazioni o ventilazione dei locali; anche questo termine è proporzionale
alla differenza di temperatura interna-esterna.
Contribuiscono in parte ad alleviare il compito dell’impianto gli apporti gratuiti di calore interni (luci, persone,
apparecchiature elettriche e di combustione) ed esterni (radiazione solare). Di questi termini in genere si tiene conto
attraverso una riduzione forfetaria del termine che rappresenta le dispersioni per trasmissione e ventilazione, adottando
una temperatura di riferimento più bassa di quella di set-point.
I termini principali che definiscono il bilancio termico dell’edificio dipendono dunque dalla differenza di temperatura.
Quando si passa dalle potenze al fabbisogno stagionale di energia termica per riscaldamento si ottiene la seguente
relazione:
dove:
Et è il fabbisogno annuo di energia termica;
Cg è il coefficiente volumico globale di dispersione termica [W/m3°C] ;
V è il volume riscaldato lordo dell’edificio [m3] ;
a è un fattore di conversione dimensionale dipendente dalle unità di misura dell’energia. Vale 0.024 se Et è espresso in
kWh, vale 0,0864 se Et è espresso in MJ;
GG è il numero di gradi-giorno per il territorio comunale in esame.
I gradi giorno sono la sommatoria estesa a tutto il periodo di riscaldamento della differenza tra la temperatura di
riferimento interna1 e la temperatura media giornaliera esterna:
in cui t è il periodo in cui è in funzione il riscaldamento, determinato sulla base della fascia climatica del comune di
appartenenza (la sommatoria prevede solo i contributi positivi), che dipende a sua volta dai gradi-giorno calcolati con
Trif = 20 °C. I gradi-giorno rivestono dunque la doppia veste di indicatore climatico, e di termine di proporzionalità fra i
consumi e la caratteristica di dispersione dell’edificio (CgV).
Il riferimento normativo è il DPR 412/93 che prevede l’individuazione di sei fasce climatiche:
• Fascia A gradi giorno da 0 a 600
• Fascia B gradi giorno da 600 a 900
• Fascia C gradi giorno da 900 a 1400
• Fascia D gradi giorno da 1400 a 2100
• Fascia E gradi giorno da 2100 a 3000
• Fascia F gradi giorno superiori a 3000
Dati climatici
34 4°rapporto sull’energia
1) Come detto sopra, la temperatura di riferimento è in genere più bassa di quella che si vuole ottenere negli ambienti riscaldati (tipicamente 20-22°C). La riduzione è tanto maggiore quanto maggiore è il grado di isolamento dell’edificio e l’entità degli apporti solari e interni. In Italia ilvalore adottato è 20°C
Per la Provincia di Torino la totalità dei Comuni ricade nelle fasce E ed F, oscillando fra un minimo di 2478 gradi per la
località S. Mauro ed un massimo di 5165 gradi per la località Sestriere. Per i comuni in fascia E il periodo convenzionale
di riscaldamento va dal 15 Ottobre al 15 Aprile (183 giorni), mentre per i comuni in fascia F non esiste alcun limite. Per
questi ultimi il calcolo è stato esteso a tutti i mesi dell’anno. Per questo motivo vi sono cospicue differenze fra i risultati
ottenuti e quelli riportati nel DPR 412/93.
I valori dei gradi-giorno invernali misurati nell’anno 2003 sono riportati in Tabella 2.8 per alcuni comuni della Provincia
di Torino, mentre la distribuzione dei gradi giorno per tutti i comuni della Provincia di Torino, riferita al capoluogo
comunale, è descritta dalla cartina di Figura 2.9.
Tabella 2.8 - Gradi giorno invernali nel 2003, per alcuni comuni della Provincia di Torino
354°rapporto sull’energia
Dati climatici
COMUNE
ALA DI STURA
ANDRATE
ANGROGNA
AVIGLIANA
BALME
BARDONECCHIA
BOBBIO PELLICE
BORGOFRANCO D'IVREA
BORGONE DI SUSA
BROSSO
CALUSO
CANDIA CANAVESE
CARMAGNOLA
CASELLE TORINESE
CASTAGNETO PO
CERESOLE REALE
CESANA TORINESE
CHIOMONTE
CLAVIERE
COAZZE
COLLERETTO CASTELNUOVO
CONDOVE
CUMIANA
CUORGNE'
FENESTRELLE
FRONT
GIAGLIONE
GROSCAVALLO
LANZO TORINESE
LEMIE
LOCANA
LUSERNA SAN GIOVANNI
MARENTINO
MASSELLO
GG
4328
4712
4204
2820
7121
3928
4123
2537
2813
4161
2691
2956
2838
658
3045
5519
5934
3387
5698
3911
4018
3481
2669
2673
4987
2891
3967
4526
2991
4283
3798
3376
2655
4405
COMUNE
MEUGLIANO
MONASTERO DI LANZO
MONCALIERI
OULX
PARELLA
PERRERO
PINEROLO
PINO TORINESE
PIVERONE
POIRINO
PRAGELATO
PRALI
PRALORMO
RONCO CANAVESE
SALBERTRAND
SANTENA
SAUZE DI CESANA
SAUZE D'OULX
SESTRIERE Fraiteve
SESTRIERE Principi di Piemonte
SPARONE
SUSA
TORINO Buon Pastore
TRANA
TRAVERSELLA
USSEAUX
VALPRATO SOANA
VARISELLA
VENARIA REALE
VENAUS
VEROLENGO
VIALFRE'
VIU'
GG
3724
4833
2596
3956
2729
3710
1049
2889
2615
2863
4997
5351
2983
4192
4186
2910
6314
6265
5706
5060
3586
2928
2671
2813
4003
5181
5151
3244
2804
4616
2968
2645
4416
Dati climatici
36 4°rapporto sull’energia
Figura 2.9 - Distribuzione dei gradi giorni nella Provincia di Torino
2.3.4. Proposta di gradi giorno di condizionamentoIn modo analogo a quanto fatto per il periodo di riscaldamento si può cercare una relazione fra il fabbisogno di energia
per condizionamento e un parametro climatico opportunamente determinato. Una corretta valutazione del fabbisogno
di energia per la climatizzazione estiva deve tener conto dei seguenti termini:
• apporti o dispersioni di calore legate alla temperatura;
• apporti per irraggiamento solare, dovuti sia alla radiazione solare assorbita dalle pareti opache che quella trasmessa
all’interno dalle pareti vetrate;
• apporti o dispersioni per ventilazione, che in questo caso devono tener conto anche dell’umidità dell’aria;
• apporti per carichi endogeni, dovuti al calore generato da persone e apparecchiature all’interno dell’edificio.
Occorre fare alcuni commenti e precisazioni.
1. Nel periodo estivo le condizioni interne di set-point sono: temperatura a 26°C e umidità relativa del 50%.
2. Il termine per apporti endogeni, essendo indipendente dalle condizioni climatiche esterne, verrà trascurato.
3. Dei termini in precedenza citati il più complesso da trattare è quello dell’irraggiamento. La radiazione incidente scalda
le pareti, che cedono in un secondo tempo l’energia ricevuta all’ambiente: si ha dunque una prima fase di accumulo
ed una fase successiva di graduale cessione di calore agli ambienti. Di tutto questo complesso fenomeno si è tenuto
conto attraverso il concetto di area solare equivalente, definita come la superficie orizzontale perfettamente trasparente
e non ombreggiata attraverso la quale penetra la stessa quantità di energia solare che penetra effettivamente attraverso
l’involucro trasparente e opaco dell’edificio.
Per poter descrivere questa serie di fenomeni seguendo una linea simile a quella del periodo invernale, si è utilizzato
ancora il concetto di gradi-giorno, definiti come rapporto fra il «carico termico sensibile e latente» da rimuovere nell’arco
della stagione estiva e la caratteristica di dispersione dell’edificio.
Tale valore è stato calcolato a partire dai valori medi giornalieri di temperatura, grado igrometrico e irraggiamento solare,
ed è stato poi cumulato considerando anche in questo caso solo i contributi positivi, cioè quelli in cui la differenza di
temperatura equivalente nel periodo giugno-settembre risulta essere maggiore di zero.
2.3.5. Risultati, composizione e dinamica dei gradi giorno estiviIl calcolo dei gradi-giorno estivi è stato svolto soltanto per nove stazioni meteorologiche, in cui erano disponibili i dati
di temperatura, irraggiamento solare e umidità dell’aria:
• Avigliana;
• Candia;
• Carmagnola;
• Pino Torinese;
• Cumiana;
• Cuorgné;
• Susa;
• Torino;
• Verolengo.
Il calcolo è stato esteso al periodo giugno-settembre, ma nei diversi anni analizzati il contributo dei vari mesi è molto
diverso.
Ad esempio, nel 1992 gli unici mesi che danno contributi positivi estivi sono luglio e agosto, come si può vedere dal
successivo grafico di Figura 2.10. Nel 1995, invece, anche il mese di giugno ha dato qualche contributo, soprattutto a
Carmagnola e Torino, anche se l’unico mese che incide in modo apprezzabile è luglio (Figura 2.11). Nel 1997, anno meno
caldo dei precedenti, sono presenti contributi di tutti e quattro i mesi (Figura 2.12). Infine, davvero anomalo il 2003
(Figura 2.13), con valori elevatissimi dei gradi-giorno e contributi dei mesi di giugno, luglio e agosto. La località più
sfavorita è stata la città di Torino.
374°rapporto sull’energia
Dati climatici
Dati climatici
38 4°rapporto sull’energia
Figura 2.10 - Distribuzione tra i mesi dei GGE nel 1992 Figura 2.11 - Distribuzione tra i mesi dei GGE nel 1995
Figura 2.12 - Distribuzione tra i mesi dei GGE nel 1997 Figura 2.13 - Distribuzione tra i mesi dei GGE nel 2003
Un altro aspetto interessante è il contributo dei vari fattori meteorologici ai gradi-giorno. Infatti, a differenza del periodo
invernale in cui il fabbisogno energetico è legato solo alle differenza di temperatura interno-esterno, nel periodo estivo
il carico termico è legato, oltre che alle differenze di temperatura, all’irraggiamento solare e all’umidità. Questi tre
contributi sono stati calcolati separatamente ed hanno prodotto nel 2003 per la città di Torino i risultati riportati in
Figura 2.14.
Figura 2.14 - Torino 2003: distribuzione fra le componenti dei GGE
394°rapporto sull’energia
Dati climatici
Come evidenzia la Figura 2.14, il contributo più significativo non è la temperatura bensì l’irraggiamento, mentre l’umidità
risulta in questo caso l’elemento meno significativo. In molti altri casi, il contributo della temperatura è risultato addirittura
negativo in quanto la temperatura media giornaliera raramente risulta essere superiore a 26°C. Si veda ad esempio il
caso di Cumiana riportato in Figura 2.15 o il caso di Pino Torinese riportato in Figura 2.16.
Figura 2.15 - Cumiana 2003: distribuzione fra le com-ponenti dei GGE
Figura 2.16 - Pino Torinese 2003: distribuzione fra lecomponenti dei GGE
Si riportano in Tabella 2.9 e Figura 2.17 in valori dei gradi-giorno estivi dell’anno 2003, posti a confronto, a titolo di
esempio, con quelli rilevati con la stessa metodologia negli anni 1992, 1995 e 1997.
Dati climatici
Tabella 2.9 - Valori dei gradi-giorno estivi in alcune località della Provincia di Torino
Figura 2.17 - Gradi-giorno estivi negli anni 1992,1995, 1997 e 2003
40 4°rapporto sull’energia
COMUNE
AVIGLIANA
CANDIA C.SE
CARMAGNOLA
CUMIANA
CUORGNE'
PINO T.SE
SUSA
TORINO
VEROLENGO
1992
86
0
0
124
47
46
30
140
95
1995
54
0
110
65
35
56
23
107
67
2003
160
128
249
264
188
224
126
361
207
1997
25
0
60
45
15
34
7
60
16