Aspetti generali ed esempi di calcolo - Saie Academy · Elementi di novità delle UNI TS 11300‐1...

05/10/2015

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Gli aggiornamenti delle UNI TS 11300:2014 Aspetti generali ed esempi di calcolo

Elementi di novità delle UNI TS 11300‐1 e 2

Confronto tra calcoli effettuati con la UNI TS 11300‐1:2014 e 2008 per mettere in risalto l'importanza degli aggiornamenti e le ricadute sui risultati del calcolo del fabbisogno di energia termica.

Prof. Ing. Anna MagriniDipartimento di Ingegneria Civile e ArchitetturaUniversità di Pavia

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Metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici – Basi normative

UNI/TS 11300-1:2014 “Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale”UNI/TS 11300-2:2014 “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, per la ventilazione e per l'illuminazione in edifici non residenziali”UNI/TS 11300-3:2010 “Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 3: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva” in revisioneUNI/TS 11300-4:2012 “Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria” Conclusa revisione e inchiesta pubblica UNI al 14 settembre 2015UNI/TS 11300-5 -Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 5: Calcolo dell’energia primaria e dalla quota di energia da fonti rinnovabiliUNI/TS 11300-6 - Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 6: Determinazione del fabbisogno di energia per ascensori e scale mobili

Prof. Ing. Anna Magrini - Università di Pavia

Metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici – Basi normative

Nell'aggiornamento sono state, inoltre, eliminate le appendici della parte 1, riguardanti la determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti opachi in edifici esistenti e l’abaco delle strutture murarie utilizzate in Italia in edifici esistenti, sostituite dalla pubblicazione contestuale della UNI TR11552 “Abaco delle strutture murarie costituenti l’involucro opaco degli edifici. Parametri termofisici”.

Focalizzando l'attenzione sulle prime due parti della specifica tecnica, le prime ad essere state aggiornate dopo la prima edizione, esse sono state utilizzate fin da subito per i calcoli relativi alla certificazione energetica.

Può quindi essere interessante poter valutare se e quanto gli aggiornamenti abbiano influito sui risultati delle valutazioni ed in particolare sulla classe energetica finale dell'immobile.


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Metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici – Variazioni 2014 - 2008

UNI TS 11300 Parte 1• Variazione del numero dei dati necessari per i calcoli• Durata delle stagioni di riscaldamento e raffrescamento• Casistica relativa ai calcoli degli scambi di energia termica per ventilazione e criteri di calcolo• Modalità di calcolo delle irradiazioni per qualunque orientamento ed esposizione• Calcolo del fabbisogno di energia termica latente (umidificazione e deumidificazione)• Indicazioni sul calcolo del volume netto dell’ambiente climatizzato• Precisazioni sulla temperatura degli edifici confinanti climatizzati• Calcolo dell’ombreggiamento in presenza di più aggetti verticali• Calcolo analitico dei ponti termici• Calcolo del coefficiente di scambio termico per irraggiamento con la volta celeste• Calcolo degli apporti solari sui componenti opachi e trasparenti• Contributi per il calcolo del fabbisogno di energia termica per riscaldamento e raffrescamento• Espressione di calcolo degli apporti interni


Metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici – Variazioni 2014 - 2008UNI TS 11300 Parte 2• L’eliminazione della valutazione basata sul rilievo dei consumi effettivi di combustibile.• Sottosistema di distribuzione: correzione della temperatura di mandata• Generazione: scelta della metodologia di calcolo più indirizzata • Impianti ad aria: dettagli sul calcolo del fabbisogno e calcolo delle perdite di distribuzione • Calcolo dei consumi elettrici degli ausiliari del sistema di ventilazione meccanica• Parametri di calcolo del fabbisogno di acqua calda sanitaria• Calcolo del fabbisogno energetico per l'illuminazione degli ambienti (non residenziale)• Calcolo della prestazione energetica di edifici non dotati di impianto di climatizzazione invernale e/o di produzione di acqua calda sanitaria


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Calcolo del fabbisogno netto di energia (UNI TS 11300-1) Le differenze potrebbero ripercuotersi sul valore dell'indice di prestazione ed anche sulla classe energetica dell'immobile.Per quantificare per qualche aspetto l'entità delle modifiche si è considerato un esempio di calcolo: appartamento in un edificio residenziale anni'60, con pareti non isolate a cassa vuota, nelle condizioni climatiche di Genova (zona climatica D) e, per alcuni calcoli, per Catania.

1 – Apporti solari sui componenti trasparenti2 – Ponti termici3 – Extraflusso termico per radiazione infrarossa

verso la volta celeste4 – Calcolo del fabbisogno ideale di energia

termica


1 –Apporti solari sui componenti trasparentiLa valutazione degli apporti solari diventa più accurata: la trasmittanza di energia solare totale degli elementi vetrati viene calcolata attraverso un fattore di esposizione (Fw):Fw(2008) = 0.9Fw(2014) da prospetto (funzione del mese, dell'orientamento e del tipo di vetro)

Il calcolo analitico dettagliato in questo caso non sembra portare a significativi scostamenti in termini di trasmittanza di energia solare totale degli elementi vetrati.Prof. Ing. Anna Magrini - Università di Pavia

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1 – Apporti solari sui componenti trasparenti. Un’osservazione su un aspetto rimasto invariatoMetodo di calcolo del fattore telaio (1-FF)

In assenza di dati attendibili o di informazioni più precise si considera sempre la possibilità di assumere un valore convenzionale pari a 0.8.

Sarebbe meglio indicare sempre il valore calcolato e non quello convenzionale (o comunque sarebbe stato auspicabile che quello indicato come convenzionale fosse stato modificato con un valore inferiore a 0.8).


1 – Apporti solari sui componenti trasparenti. Un’osservazione su un aspetto rimasto invariato

In termini più generali, sempre nelle stesse condizioni climatiche, si può mettere in evidenza l'entità dell'incidenza di questo parametro sul fabbisogno netto invernale: più del 2% per ogni variazione di 0.1 del fattore finestra, per il clima di Genova.


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1 – Apporti solari sui componenti trasparenti. Un’osservazione su un aspetto rimasto invariato

Se si considera il clima di Catania, si ha circa il 5% di differenza per ogni variazione di 0.1.


2 – Calcolo dei ponti termici

La revisione della norma ha portato all'eliminazione del metodo forfettario e della possibilità di calcolo mediate l'abaco dell’allegato A della UNI EN ISO 14683.

Nella UNI EN ISO 13790:2008, nel caso di edifici esistenti è presente la possibilità di ricorreread una valutazione semplificata, per la redazione del certificato di prestazione energetica:possibilità di utilizzare una trasmittanza media corretta da un valore che tenga contoforfettariamente dell'effetto dei ponti termici, secondo la seguente espressione:

Uop,corr = Uop,mn + Utb

Uop,mn = valore medio della trasmittanza W/(m2K);Utb = valore di correzione per la presenza di ponti termici W/(m2K).

Uop,mn < 0.4 Utb = 0.1 0.4 ≤ Uop,mn ≤ 0.8, Utb = 0.05

Per valori più elevati di Uop,mn non è considerata alcuna correzione.


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2 – Calcolo dei ponti termici

I ponti termici, nella UNI TS 11300:2014, possono essere calcolati mediante atlanti conformi alla UNI EN ISO 14683 (es. Abaco di Regione Lombardia), oppure occorre procedere applicando metodi agli elementi finiti.

Questo aspetto può determinare una significativa incertezza nei risultati, dovuta principalmente al fatto che non ci sono informazioni nella grande maggioranza di casi su questo tipo di dettaglio, almeno per gli edifici costruiti prima del 1991 (rif.Legge n.10/91) e che quindi occorre procedere con ipotesi non verificabili se non in modo invasivo.


3 – Extraflusso termico per radiazione infrarossa verso la volta celeste

2008 (e ‐ sky) = 11 K hr = 5 W/(m2K)

2014 sky = 18 – 51,6 exp (‐ Pve/1000) [°C]

in funzione della pressione di vapore esterna Pve

hr [W/(m2K)]:


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3 – Extraflusso termico per radiazione infrarossa verso la volta celeste


4 – Calcolo del fabbisogno ideale di energia termica

Bilancio energetico che porta alla definizione del fabbisogno ideale di energia termica:l'equazione non cambia la sua struttura:

QH,nd = (QH,tr + QH,ve) – ηH,gn Qgn

nei termini dell'equazione si considerano in modo differente gli apporti solari sulle superfici opache e trasparenti.


Equazione UNI TS 11300‐1:2008Qgn = Qint + Qsol

Equazione UNI TS 11300‐1:2014Qgn = Qint+ Qsol,w (contributo solare riferito solo ai componenti vetrati)

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QH,nd = (QH,tr + QH,ve) –ηH,gn Qgn


Equazione UNI TS 11300‐1:2008

Qsol


Qsol,w

Qsol,op


QH,nd = (QH,tr + QH,ve) –ηH,gn Qgn



QH,tr


QH,tr

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Complessivamente la differenza tra i calcoli effettuati si mantiene molto modesta e di per se stessa non comporta sostanziali differenze nei risultati del calcolo né potenziali ripercussioni sul fabbisogno ideale netto, che riporta in questo caso uno scostamento dell'1%.


5 – Effetti combinati sul caso esaminato

Risultati complessivi in termini di fabbisogno ideale netto


Condizioni di calcolo UNI TS 11300‐1: 2008 UNI TS 11300‐1: 2014

1. Fattore di esposizione Fattore telaio (invariato)

Fw = 0.9(1‐FF) = 0.80

Fw calcolato per esposizione (1‐FF) = 0.8

2. Ponti termici Maggiorazione 10% Calcolo mediante Abaco

3. Coefficiente di scambio termico esterno per irraggiamento hr = 5 W/(m2K)

(e ‐ sky) = 11 K

44273 273e skyhr

e sky

sky = 18 – 51,6 exp (‐ Pve/1000)4. Equazione di calcolo del fabbisogno ideale netto, secondo quanto indicato al par. precedente

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5 – Effetti combinati sul caso esaminato

Fabbisogno ideale netto:2014 - 161 kWh/(m2anno) 2008 - 127 kWh/(m2anno). (a parità di condizioni relative all’impianto), in questo caso non cambierebbe la classe energetica G.

Nel caso di immobili che appartengono a classi più elevate? Il "salto di classe" potrebbe avere ricadute più importanti. Gli effetti evidenziati potrebbero avere pesi differenti.


Conclusioni 1/2

• I risultati presentati sono ovviamente dipendenti dalle condizioni di calcolo assunte (dati climatici, geometria dell'immobile e caratteristiche termofisiche dei componenti edilizi).

• La generalizzazione dei risultati presentati non è possibile, ma si può comunque affermare che gli effetti dell'aggiornamento della specifica tecnica possono condurre a variazioni dei risultati.

• E' possibile anche che l'incidenza di alcuni degli aspetti evidenziati sul risultato finale porti a un valore differente della classe energetica finale.


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Conclusioni 2/2

• La maggiore definizione di alcune problematiche, seppure possa produrre una complessità maggiore nei calcoli, conduce ad una migliore descrizione della situazione e quindi ad un calcolo più accurato, che tiene meglio conto del peso di alcuni aspetti, rispetto a quanto considerato in precedenza.

• In ogni caso, la valutazione in condizioni standard e con tutte le approssimazioni che derivano da una più o meno corretta conoscenza dei dati di ingresso conduce ad un valore della prestazione energetica valido per il confronto tra immobili e come indicazione di riferimento.

• Per valutazioni differenti (diagnosi energetica), occorre approfondire l'indagine in modo più accurato.


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