132 Prof G Cellai
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La Normativa tecnica per il calcolo La Normativa tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica del fabbisogno di energia termica delldell ’’edificioedificio : le UNI/TS 11300: le UNI/TS 11300
Prof.Arch.Prof.Arch. Gianfranco Cellai Gianfranco Cellai Laboratorio di Fisica Ambientale Laboratorio di Fisica Ambientale
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del Dipartimento Tecnologie delldel Dipartimento Tecnologie dell ’’Architettura e Design Architettura e Design ““ Pierluigi SpadoliniPierluigi Spadolini ””
CORSO Teorico Pratico CORSO Teorico Pratico
VALUTAZIONE E CERTIFICAZIONE VALUTAZIONE E CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICIENERGETICA DEGLI EDIFICI
64 ORE dall64 ORE dall ’’ 11 settembre11 settembre
Verso lVerso l’’ autosufficienza energeticaautosufficienza energetica
Il Comitato Industria, Ricerca, Energia (ITRE) del Parlamento europeo, impegnato a rivedere la Diretti va del 2002 sulle prestazioni energetiche, ha recentem ente votato l'orientamento in base al quale tutti gli im mobili che saranno costruiti dopo il 31 dicembre 2018 dovranno produrre tanta energia quanta ne consumano sul posto, mediante l’installazione di pannelli sol ari, pompe di calore, ecc.
Questo obiettivo dovrà essere perseguito gradualment e non solo per gli edifici di nuova realizzazione ma anche attraverso l’adeguamento delle strutture già esisten ti.
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Relazione tra legislazione e normativa tecnica
Norme serie 10300
UNI 10344 - UNI 10348UNI 10376 UNI 10379 UNI 10389
UNI 10345 UNI 10346 UNI 10347
UNI 10349 UNI 10351 UNI 10355
Direttiva 2002/91/CE
Legge 10/91
DM 6.8.94Recepimento norme UNI
D. Lgs. 192/2005
Aggiornato dal
D. Lgs. 311/2006
Legislazion
ena
zion
ale
Legislazione
eur
opea
Nor
mativa
te
cnica
Rinvio alle norme tecniche Allegato MD.Lgs.D.Lgs. 115/2008115/2008DPR 6 Marzo 2009DPR 6 Marzo 2009Norme serie 11300Norme serie 11300
G. Cellai - A. Martino – P. Baggio Dicembre 2008
UNI 7357
Legge 373/76
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PRINCIPALI ASPETTI PROBLEMATICIPRINCIPALI ASPETTI PROBLEMATICI
sul piano normativo
Rischio di contenzioso !!Rischio di contenzioso !!
situazione confusa con disposizioni cogenti portate in ambiti disciplinari diversi (Min. delle Finanze), e azioni indipendenti delle Regioni e Province
situazione complessa, con norme e procedure di calcolo emanate localmente, dagli esiti incerti e che portano a risultati talora assai diversi.
sul piano legislativo
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NecessitNecessitàà di avere un METODO di calcolo unicodi avere un METODO di calcolo unico
L’ANIT ha pubblicato di recente i risultati di un r obin-test tra diversi 14 software confrontati con il software dinamico TRNSY S per un edificio campione: le differenze registrate sono rappresenta te nei grafici seguenti
BolzanoROMACATANIA
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Differenze oltre il 40% !!!!!
D.Lgs 115/2008 efficienza energetica degli usi finali dell’energia e certificazione energetica degli edifici
Allegato IIIAllegato III
(art. 18, comma 6)(art. 18, comma 6)
METODOLOGIE METODOLOGIE DIDI CALCOLO E REQUISITI DEI SOGGETTI PER CALCOLO E REQUISITI DEI SOGGETTI PER L'ESECUZIONE DELLE DIAGNOSI ENERGETICHE E LA L'ESECUZIONE DELLE DIAGNOSI ENERGETICHE E LA
CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICICERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI
Per le metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici si adottano le norme tecniche nazionali UNI TS UNI TS 11300 11300 Prestazioni energetiche degli edifici Prestazioni energetiche degli edifici
I software commerciali, garantiscono che i valori calcolati abbiano uno scostamento massimo di ± 5 % rispetto ai valori determinati mediante lo strumento nazionale di riferimento. La verifica è fatta dal CTI con rilascio di apposita dichiarazione attestante il risultato.
Il CTI predispone uno strumento nazionale di calcolo di riferimento basato sulle norme suddette.
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Esempio di autocertificazione
Perché la UNI/TS 11300 ?
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La Specifica Tecnica (TS) consente la riproducibilità e confrontabilità dei risultati per ottemperare alle condizioni richieste dal D.lgs 115/2008 e dal DPR 6 Marzo 2009.
La norma consente l’accesso alle deroghe in materia di volumi (serre), superfici, altezze e distanze ai sensi dell’art.11 del D.lgs 115/2008.
UNI TS 11300: energie rinnovabili e UNI TS 11300: energie rinnovabili e certificazione energeticacertificazione energetica
Servono per soddisfare l’obbligo del 50% del fabbisogno annuo di energia primaria richiesta per la produzione di acqua calda sanitaria con l’utilizzo di energia solare o fonti rinnovabili.
Servono per determinare le prestazioni su progetto: certificazione di progetto
Servono per la diagnosi energetica di edifici esist enti
Servono per redigere l’attestato di certificazione/qualificazione energetica degli edif ici.
Servono per la verifica delle prestazioni energetic he per il raffrescamento estivo di involucro in regime estivo EP e invol
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D. D. LgsLgs. 115/08 . 115/08 -- Deroghe a volumi Deroghe a volumi
In base alla L.RIn base alla L.R.1/2.1/2005 005 le serre solari non sono le serre solari non sono computate ai fini del computate ai fini del volume edificabile e volume edificabile e quindi quindi èè maggiormente maggiormente permissivapermissiva
Per i nuovi edifici le serre solari non sono computate ai fini Per i nuovi edifici le serre solari non sono computate ai fini del volume edificabile a condizione che il fabbisogno di del volume edificabile a condizione che il fabbisogno di energia primaria energia primaria EpEp sia ridotto del 10%sia ridotto del 10%
Epserra < 90% Ep
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Edifici nuovi Edifici nuovi -- Deroghe altezze e distanzeDeroghe altezze e distanze
2.7
0
Spessore + 25 oltre 30 cm = 55 cm
Spessore + 25 oltre 30 cm = 55 cm Spessore + 15
oltre 30 cm = 45 cm
deroghe valide per riduzione deroghe valide per riduzione EpEp ≥≥≥≥≥≥≥≥ 10%10%
Deroga : distanza min. 9,50 m
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stradadistanza ridotta di 0,25 m
Edifici esistenti Edifici esistenti -- Deroghe altezze e distanzeDeroghe altezze e distanze
2.7
0
Spessore + 20 cmSpessore + 25 cm
deroghe valide per riduzione deroghe valide per riduzione trasmittanzatrasmittanza limite U limite U ≥≥≥≥≥≥≥≥ 10%10%
Deroga : distanza min. 9,60 m
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stradadistanza ridotta di 0,20 m
Valori limite Valori limite EPiEPi per la climatizzazione per la climatizzazione invernale (kWh/minvernale (kWh/m22 anno)anno)
dal 1/1/2008
al 1/1/2010
dal
1/1/2010
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Valori limite Valori limite EPeEPe per la climatizzazione estiva per la climatizzazione estiva (DPR 6 Marzo 2009 (DPR 6 Marzo 2009 da pubblicareda pubblicare))
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a) a) per gli edifici residenzialiper gli edifici residenziali di cui alla classe E1, di cui alla classe E1, esclusi collegi, conventi, case di pena e caserme, si esclusi collegi, conventi, case di pena e caserme, si applicano i seguenti valori limite:applicano i seguenti valori limite:
1) 40 kWh/m1) 40 kWh/m 22 anno nelle zone climatiche A e B;anno nelle zone climatiche A e B;2) 30 kWh/m2) 30 kWh/m 22 anno nelle zone climatiche C, D, E, e F.anno nelle zone climatiche C, D, E, e F.
b) b) per tutti gli altri edificiper tutti gli altri edifici si applicano i seguenti valori si applicano i seguenti valori limite:limite:
1) 14 kWh/m1) 14 kWh/m 33 anno nelle zone climatiche A e B;anno nelle zone climatiche A e B;2) 10 kWh/m2) 10 kWh/m 33 anno nelle zone climatiche C, D, E, e F.anno nelle zone climatiche C, D, E, e F.
Valori limite della trasmittanza termica U delle Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture opache orizzontali o inclinatestrutture opache orizzontali o inclinate
Strutture opache verticali
Strutture opache orizzontali e inclinate
Pavimenti su locali non riscaldati o verso esterno
Ulteriore verifica in regime dinamico(DPR 6 Marzo 2009 (DPR 6 Marzo 2009 da pubblicareda pubblicare))
1) relativamente a tutte le pareti verticali opache da est a ovest, si esegue almeno una delle seguenti verifiche:• 1.1 che il valore della massa superficiale Ms, sia superiore a 230 kg/m2;• 1.2 che il valore del modulo della trasmittanza termica periodica YIE, sia inferiore a 0,12 W/m2 °K ;
2) relativamente a tutte le pareti opache orizzontali ed inclinate si verifica che il valore del modulo della trasmittanzatermica periodica YIE, sia inferiore a 0,20 W/m2K
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YIE valuta la capacità di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nell’arco delle 24 ore, (norma UNI EN ISO 13786:2008)
Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche
Uw
Ug
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Ad es. nel 2011 zona D Ad es. nel 2011 zona D
UUgg ≤≤ 1,9 W/m1,9 W/m²²K K
UUww ≤≤ 2,4 W/m2,4 W/m²²KK
• UNI/TS 11300 - 1 Prestazioni energetiche degli edifici –Determinazione del fabbisogno di energia dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale
• UNI/TS 11300 - 2 Prestazioni energetiche degli edifici –Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria.
• UNI/TS 11300 - 31 Prestazioni energetiche degli edifici –Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva
• UNI/TS 11300 - 41 Prestazioni energetiche degli edifici –Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria 1 in corso di preparazione
Composizione della UNI/TS 11300Composizione della UNI/TS 11300
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Il bilancio energetico degli edifici
1 23
E’ basato sulle caratteristiche dell’edificio e degli impianti installati ed è strutturato su tre livelli:
1. calcolo energia netta utilizzata dall’edificio QH (TS 1);
2. calcolo energia fornita Qd = QH/rendimenti (TS 2);
3. calcolo energia primaria Qp (per fp = 1 eguale a Qd ) (TS 2)
fp = 1 fattore di conversione in energia primaria per comb. fossili
fp,el = 11,86· 103 fattore di conversione in energia primaria per elettricità
fp
Non ci scordiamo il ruolo dellNon ci scordiamo il ruolo dell’’edificioedificioAssicurare condizioni di benessere in condizioni mediamente Assicurare condizioni di benessere in condizioni mediamente
gravose di carico termico (impianti di piccola potenza )gravose di carico termico (impianti di piccola potenza )
7°
23°
°C
invernoinverno
autunnoautunno
estateestate
primaveraprimavera
15° edificio
raffrescamento
riscaldamento
τProf. Gianfranco Cellai
Calcolo dellCalcolo dell’’energia fornita energia fornita QQdd
comprensiva dei rendimenti dcomprensiva dei rendimenti d’’impiantoimpiantoL’energia annuale fornita Qd,i per ciascun combustibile i-esimo (gas, elettricità, ecc.) è calcolata addizionando il fabbisogno energetico dei vari utilizzi :
Qd,i = Qh,i + Qc,i + Qv,i + Qw,i+ QQll,i,idove
QQhh,i,i è l’energia per il riscaldamentoriscaldamento
QQcc,i,i è l’energia per il raffrescamentoraffrescamento
QQvv,i,i è l’energia per la ventilazioneventilazione
QQww,i,i è l’energia per acqua calda sanitariaacqua calda sanitaria
QQll,i,i è l’energia per l’illuminazioneilluminazione
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Gli obblighi oggi esistentiGli obblighi oggi esistentiOccorre verificare :
- il RENDIMENTORENDIMENTO DIDI IMPIANTOIMPIANTO STAGIONALESTAGIONALE ηηηηηηηηgg
EP = Qp/Sup.utile (kWh/m²anno)
- l ’’ INDICE DI PRESTAZIONE ENERGETICA EP INDICE DI PRESTAZIONE ENERGETICA EP (nuove costruzioni e assimilate)
QQpp = fabbisogno d= fabbisogno d’’ energia primariaenergia primaria
- La trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti
- Utilizzare l’energia solare (50% fabbisogno ACS 50% fabbisogno ACS -1 kWp di solare fotovoltaico solare fotovoltaico (rinviato al 2010)(rinviato al 2010)
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- Contenimento consumi acqua potabile Legge 24.12.07 n °°°°244
Fornisce linee guida e dati d’ingresso per calcolare:
�lo scambio termico per trasmissione e ventilazione dell’edificio quando riscaldato o raffrescato a temperatura interna costante
�il contributo delle sorgenti di calore interne e solari al bilancio termico dell’edificio
�i fabbisogni annuali di energia per riscaldamento e raffrescamento per mantenere le temperature di set-point
UNI/TS 11300-1
Prestazioni energetiche degli edifici Prestazioni energetiche degli edifici –– Determinazione del fabbisogno di Determinazione del fabbisogno di energia dellenergia dell ’’edificio per la climatizzazione estiva ed invernaleedificio per la climatizzazione estiva ed invernale
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UNI/TS 11300-1: In pratica cosa cambia ?
La metodologia per il calcolo del fabbisogno per riscaldamento Q H con il metodo mensile rimane quasi invariata (aggiustamenti su intermittenza e ventilazione).
Le novità principali sono:
- Metodo di calcolo per il fabbisogno per raffrescamento (sensibile)
- Approccio semplificato per valutazione consumi negli edifici esistenti.
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UNI/TS 11300-1: tipo di valutazione
Scopo della valutazioneDati di ingressoTipo di
valutazione
Ottimizzazione, diagnosi e programmazione di interventi di riqualificazione
realea seconda dei casiAdattataAdattataallall ’’utenzautenza
(Tailored Rating)
Certificazione o qualificazione energetica
realestandardstandardStandardStandard(Asset Rating)
Permesso di costruire,Certificazione o qualificazione energetica del progetto
elaborati diprogetto
standardstandardDi ProgettoDi Progetto(Design Rating)
EdificioClimaUtenza
L’ art. 288 della L. 24.12.2007 n °°°°244 imponeimpone la certificazione per il rilascio del permesso a costruire . L’art. 6 del D.lgs. 192/05 e s.m.i,, prescrive che gli edifici, siano dotati, al termine della costruzione ed a cura del costruttore, di un attestato di certificaz ione energetica, o di qualificazione energetica. Prof. Gianfranco Cellai
UNI/TS 11300 UNI/TS 11300 ––1: parametri di calcolo1: parametri di calcolo� Temperatura interna� Dati climatici� Durata della stagione di riscaldamento (DPR 412/93) e
raffrescamento (periodo nel quale è necessario l’intervento dell’impianto per non superare la temperatura interna di progetto)
� Parametri tipologici e di trasmissione termica (con indicazioni su come procedere per valutare ponti termici e dispersioni verso il terreno negli edifici esistenti)
� Ventilazione naturale e/o meccanica� Apporti termici interni� Apporti termici solari� Parametri dinamici (con indicazioni su come procedere per
valutare la capacità termica negli edifici esistenti)
�� Parametri impiantistici Parametri impiantistici (temperature di set-pont, ricambi d’aria, durata dei periodi di raffrescamento e riscaldamento; regime di funzionamento dell’impianto di climatizzazione assunto continuo per le valutazioni di progetto e standard)
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PiPiùù edifici serviti da unedifici serviti da un ’’unica centrale unica centrale termicatermica
Edificio servito da unEdificio servito da un ’’unica unica centrale termicacentrale termica
Porzione di edificio con Porzione di edificio con impianto termico autonomoimpianto termico autonomo
UNI/TS 11300–1: Individuazione del sistema edificio-impianto
Al fine dei calcoli Il sistema edificioAl fine dei calcoli Il sistema edificio --impianto impianto èècostituito da uno o picostituito da uno o pi ùù edifici (involucri edilizi) o da edifici (involucri edilizi) o da porzioni di edificio, climatizzati attraverso un un ico porzioni di edificio, climatizzati attraverso un un ico sistema di generazione ad essi asservitosistema di generazione ad essi asservito
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• La zonizzazione non è richiesta se si verificano le seguenti condizioni:– le temperature interne di regolazione per il
riscaldamento differiscono di non oltre 4 K;– gli ambienti non sono raffrescati o
comunque le temperature interne di regolazione per il raffrescamento differiscono di non oltre 4 K;
– gli ambienti sono serviti dallo stesso impianto di riscaldamento;
– se vi è un impianto di ventilazione meccanica, almeno l’80% dell’area climatizzata è servita dallo stesso impianto di ventilazione con tassi di ventilazione nei diversi ambienti che non differiscono di un fattore superiore a 4.
Zona 1 Zona 2
Zona 3 Zona 4
Zona 5 Zona 6
UNI/TS 11300–1: Individuazione delle zone termicheper il calcolo
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Confini tra zone termiche e relativi volumiConfini tra zone termiche e relativi volumi
confini tra zone termiche
NB. Le superfici di calcolo sono tutte quelle di se parazione verso l’esterno o ambienti non riscaldati
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Rivalutare la ventilazione naturale in regime Rivalutare la ventilazione naturale in regime estivoestivo
La ventilazione naturale è prescritta al punto 9 c) dell’Allegato I al D.lgs.311/06 e dal DPR 06/03/09:……….il progettista, al fine di limitare i fabbisogni energetici per la climatizzazione estiva e di contenere la temperatura interna degli ambienti, ……………utilizza al meglio le condizioni ambientali esterne e le caratteristiche distributive degli spazi per favorire la ventilazione naturale dell’edificio .
360
400
265 200 360
250
140
430
370
100
320
180
250
140
140
400
100
320
260
590
s.p. mq 9.54s.f. mq 2.88r.i. 0.301
s.p. mq 14.40s.f. mq 2.88r.i. 0.200
s.p. mq 15.91s.f. mq 2.88r.i. 0.181
s.p. mq 5.76s.f. mq 1.92r.i. 0.333
752
1155
570
140
Ovvero si ricorre alla ventilazione trasversale o a lla Ovvero si ricorre alla ventilazione trasversale o a lla ventilazione meccanica, che diviene cosventilazione meccanica, che diviene cos ìì obbligatoria.obbligatoria.
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I requisiti igienici: la ventilazione (Gazz. Uff. 26 giugno 1999, n. 148)
Idonee condizioni igienico-sanitarie dell'alloggio, sono ottenibili prevedendo ………… la possibilità di una adeguata ventilazione naturale favorita …… .. dai riscontri d'aria trasversali e dall'impiego di mezzi di ventilazione naturale ausiliaria(camini).
D.M. min. SanitD.M. min. Sanit àà 9 giugno 19999 giugno 1999
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UNI/TS 11300UNI/TS 11300––1: Ventilazione meccanica 1: Ventilazione meccanica
Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica a semplice flusso (aspirazione)
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Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica a doppio flusso
Ventilazione meccanica notturna (Ventilazione meccanica notturna ( freefree --coolingcooling )) L'opzione della ventilazione notturna può essere considerata per tutti i giorni del periodo di raffrescamento.
UNI/TS 11300UNI/TS 11300––1: 1: Apporti solari
Apporti solari sui componenti opachi
Apporti solari sui componenti trasparenti
Effetto di schermature mobili (solo se integrate nella struttura)
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Apporti solari all’interno di ambienti non climatizzati (serre)
UNI/TS 11300UNI/TS 11300––1: 1: Parametri dinamici
Si devono calcolare:
- Fattore di utilizzazione degli apporti termici per il calcolo del fabbisogno di riscaldamento ;
- Fattore di utilizzazione dello scambio termico per il calcolo del fabbisogno di raffrescamento ;
- capacità termica interna (per gli edifici esistenti è dato il prospetto 16);
- intermittenza e attenuazione, assunta inesistente per le valutazioni di progetto e standard (regime continuo).
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Nelle appendici A e B vengono fornite indicazioni relativamente alle strutture opache più diffuse.
I dati riportati sono utilizzabili solo per valutazioni energetiche di edifici esistenti, in assenza di dati derivanti da ispezioni o da altre fonti piùattendibili.
Appendici A – B – C – Edifici esistenti
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Nell’ appendice C vengono fornite alcune indicazioni per la determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti.
UNI/TS 11300-2 Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizza zione invernale e per la produzione di acqua calda sanita ria.
La parte 2 consente di determinare:
� fabbisogno di energia utile per la preparazione dell’acqua calda sanitaria ;
�� rendimentorendimento dei sottosistemi dell’impianto;
�� rendimentorendimento globale medio stagionale;
� fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione invernale e per la preparazione ACS (obbligatorio per dimensionare gli impianti solari termici).
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RENDIMENTI DEL SISTEMA
IMPIANTO
Prof. Gianfranco Cellai D.Lgs 192 e s.m.i
UNI/TS 11300-2 Bilancio dei sottosistemi
Ai fini del calcolo delle prestazioni, gli impianti si considerano suddivisi nei seguenti sottosistemi
Impianti di riscaldamento in condominio:
- sottosistema di emissione ηe;
- sottosistema di regolazione ηrg;
Impianto condominiale
Zona termica (abitazione in condominio)
- sottosistema di distribuzione ηd;- sottosistema di generazione ηgn.
Qhr = Qh/ηeηrg
Fabbisogno energia primaria QH = Qhr/(ηgn·ηd)
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UNI/TS 11300-2: In pratica cosa cambia ?
La metodologia per il calcolo del fabbisogno di ene rgia primaria Q p e dei rendimenti ηηηη nel caso di impianti tradizionali è simile a quanto previsto da UNI 10347 e 10348.
Le novità sono:
• Metodo di calcolo semplificato per caldaie certificate dal produttore secondo Direttiva 92/42/CEE in aggiunta al metodo analitico
• Caldaie a condensazione
• Consumi acqua calda sanitaria
• Richiesto maggiore dettaglio per consumi elettrici degli ausiliari (i.e. pompe di circolazione)
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UNI/TS 11300 -3
UNI/TS 11300 - 3 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva
La parte 3 consente di determinare:
�rendimento dei sottosistemi dell’impianto di climatizzazione
�rendimento globale medio stagionale�fabbisogno annuo di energia primaria per la
climatizzazione estiva
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UNI/TS 11300 -4
• Utilizzo di energie rinnovabili� Solare termico� Biomasse� Fotovoltaico
• Altri metodi generazione� Pompe di calore� Cogenerazione� Teleriscaldamento
UNI/TS 11300 - 4 Prestazioni energetiche degli edif ici –Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi d i generazioneper riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria.
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CONCLUSIONI
� La norma costituisce un metro di misura univoco per determinare e verificare le prestazioni degli edifici su tutto il territorio nazionale con:
�ripetibilità dei risultati di calcolo e di valutazione;
�confrontabilità su basi omogenee delle prestazione degli edifici.
� La norma è richiamata nel Dlgs 30 maggio 2008 N. 115 attuativo della Direttiva 2006/32/CE dal DPR 06.03.09
attuativo del Dlgs.192/05.
�La norma sarà richiamata dalle linee guida ministerialilinee guida ministerialiper la certificazione energetica degli edifici, comemetodo di riferimentometodo di riferimento per gli edifici nuovi e ristrutturati
Prof. Gianfranco Cellai
Grazie per lGrazie per l ’’attenzione !attenzione !