IL BILANCIO ENERGETICO · dati climatici mensili definiti dalla UNI 10349 comprendenti le medie...

Ing. Valentina Russo - 05.12.2013

IL BILANCIO ENERGETICO

DELL’EDIFICIO SECONDO

SECONDO LE NORME

UNI TS/ 11300

Modulo III


BILANCIO TERMICO INVERNALE DELL’EDIFICIO


DA ENERGIA PRIMARIA A FABBISOGNO SPECIFICO


STRUTTURA DELLE UNI TS 11300


CAMPO DI APPLICAZIONE


PROCEDURA DI CALCOLO


Tipo di valutazione Dati di ingresso Scopo della valutazione

Uso Clima Edificio

Di progetto

Valutazione A1

standard standard progetto Permesso di costruire

Certificazione o Qualificazione

energetica del progetto

Standard

Valutazione A2

standard standard reale Certificazione o Qualificazione

energetica

Adattata all’utenza

Valutazione A3

Valutazione B

In funzione dello scopo reale

rilievo dei

consumi

Ottimizzazione, Validazione,

Diagnosi e programmazione di

interventi di riqualificazione

Tab.1 : tipi di valutazione energetica e di calcolo previsti dalla norma

La norma definisce le modalità per l'applicazione nazionale della UNI EN ISO 13790:2008 considerandone

le diverse metodologie di valutazione previste:

calcolo di progetto (design rating ),

valutazione energetica di edifici attraverso il calcolo in condizioni standard (asset rating )

in particolari condizioni climatiche e d'esercizio (tailored rating ).

TIPI DI VALUTAZIONE CONSIDERATI


Il metodo di calcolo è mensile, per ogni zona termica dell’edificio, in regime stazionario e con le seguenti

condizioni standard :

temperatura interna invernale 20°C per tutte le destinazioni d’uso tranne :

E 6 (1) piscine, saune o assimilabili dove Ti= 28 °C

E 6 (2) palestre o assimilabili e E 8 edifici industriali dove Ti= 18 °C

temperatura interna estiva 26°C per tutte le destinazioni d’uso tranne :

E 6 (1) piscine, saune o assimilabili dove Ti= 28 °C

E 6 (2) palestre o assimilabili dove Ti= 24 °C

Osservazioni:

estensione del calcolo agli edifici industriali, ma mancano dati relativi ad una utenza standardizzata

come ad esempio ricambi d’aria e fabbisogno di acqua calda sanitaria;

dati climatici mensili definiti dalla UNI 10349 comprendenti le medie mensili delle temperature esterne,

l’irradianza solare totale media mensile sia sul piano orizzontale che per ciascun orientamento;

IPOTESI DI CALCOLO NORMALIZZATE


PERIODI DI RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO


Dati relativi alle caratteristiche tipologiche dell'edificio

volume lordo dell'ambiente climatizzato (V l);

il volume interno (o netto) dell'ambiente climatizzato (V );

la superficie utile (o netta calpestabile) dell'ambiente climatizzato (A f);

le superfici di tutti i componenti dell'involucro e della struttura edilizia (A );

le tipologie e le dimensioni dei ponti termici (l );

gli orientamenti di tutti i componenti dell'involucro edilizio;

le caratteristiche geometriche di tutti elementi esterni (altri edifici, aggetti, ecc.)

che ombreggiano i componenti trasparenti dell'involucro edilizio.

DATI DI INGRESSO


DATI DI INGRESSO


1/2

1/2

1/2

per definire i confini del volume

lordo climatizzato si

considerano le dimensioni

esterne dell'involucro mentre,

per definire

i confini tra le zone termiche, si

utilizzano le superfici di

mezzeria degli elementi divisori

DEFINIZIONE DEL VOLUME LORDO


DA VOLUME LORDO A NETTO

DA AREA LORDA A NETTA

In assenza di informazioni sull'area netta di pavimento, al fine di determinare gli apporti termici

interni, l'area climatizzata (netta) di ciascuna zona termica può essere ottenuta moltiplicando la

corrispondente area lorda per un fattore f n, ricavabile in funzione dello spessore medio delle

pareti esterne, d m:

VALORI NETTI SEMPLIFICATI DI VOLUME E SUPERFICIE


le trasmittanze termiche dei componenti dell'involucro edilizio (U );

le capacità termiche areiche dei componenti della struttura dell'edificio (κ );

le trasmittanze di energia solare totale dei componenti trasparenti dell'involucro

edilizio (g );

i fattori di assorbimento solare delle facce esterne dei componenti opachi

dell'involucro edilizio (αsol,c) e le emissività (ε );

i fattori di riduzione della trasmittanza di energia solare totale dei componenti

trasparenti dell'involucro edilizio in presenza di schermature mobili (Fsh);

i fattori di riduzione dovuti al telaio dei componenti trasparenti dell'involucro

edilizio (1 - FF);

i coefficienti di trasmissione lineare dei ponti termici (ψ ).

CARATTERISTICHE TERMICHE E COSTRUTTIVE DELL’EDIFICIO


BILANCIO ENERGETICO INVERNALE


Il fabbisogno netto dell’ involucro è definito dalle seguenti relazioni, valutando gli scambi

termici per trasmissione e ventilazione dell’edificio quando esso è riscaldato o raffrescato

alla temperatura interna costante e il contributo (positivo o negativo) degli apporti termici

interni e solari al bilancio termico dell’edificio:

dove:

BILANCIO ENERGETICO INVERNALE ED ESTIVO


DISPERSIONI TERMICHE PER TRASMISSIONE

Per ogni zona dell’edificio e per ogni mese, gli scambi termici si calcolano così:

nel caso di riscaldamento:

nel caso di raffrescamento:

dove:

Htr,adj è il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione della zona considerata, corretto per tenere

conto della differenza di temperatura interno-esterno;

Θint,set,H è la temperatura interna di regolazione per il riscaldamento della zona considerata;

Θint,set,C è la temperatura interna di regolazione per il raffrescamento della zona considerata;

Θe è la temperatura media mensile dell’ambiente esterno;

Fr,k è il fattore di forma tra il componente edilizio k-esimo e la volta celeste;

Фr,mn,k è l’extraflusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste del componente k-esimo

mediato sul tempo;

t è la durata del mese considerato.


In linea generale ogni porzione di edificio, climatizzata a una determinata temperatura con

identiche modalità di regolazione, costituisce una zona termica. Per esempio, le diverse

unità immobiliari servite da un unico generatore, aventi proprie caratteristiche di dispersione

ed esposizione, possono costituire altrettante zone termiche (vedere figura 4).

La zonizzazione non è richiesta se si verificano le seguenti condizioni:

a) le temperature interne di regolazione per il riscaldamento differiscono di non oltre 4 K;

b) gli ambienti non sono raffrescati o comunque le temperature interne di regolazione per il

raffrescamento differiscono di non oltre 4 K;

c) gli ambienti sono serviti dallo stesso impianto di riscaldamento;

d) 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 maggiore di 4k.

È possibile che la zonizzazione relativa al riscaldamento differisca da quella relativa al

raffrescamento.

REGOLE DI SUDDIVISIONE DELL’EDIFICIO


INDIVIDUAZIONE DELLA ZONA TERMICA ZT

Sistema edificio-impianto costituito da più edifici serviti da un’unica centrale


INDIVIDUAZIONE DELLA ZONA TERMICA ZT

Sistema edificio-impianto costituito da un unico edificio


Zone termiche aventi proprie caratteristiche di dispersione ed esposizione

Sistema edificio-impianto costituito da una porzione di edificio servita da un impianto termico autonomo


I COEFFICIENTI DI DISPERSIONE TERMICA

I coefficienti globali di scambio termico si ricavano da:


I COEFFICIENTI DI DISPERSIONE TERMICA

Il coefficiente di dispersione termica dei componenti opachi viene calcolato dalla relazione:

dove:

Ae,i è l’area dell’elemento i dell’involucro;

Ue,i è la trasmittanza termica dell’elemento i dell’involucro (opaco o trasparente); tale trasmittanza

tiene conto anche dei ponti termici eventualmente presenti e risulta superiore, quindi, alla

trasmittanza del solo elemento.


AP

PEN

DIC

E A

– T

RA

SM

ITTA

NZE P

REC

ALC

OLA

TE


CALCOLO DEI PONTI TERMICI

Le dispersioni termiche per trasmissione attraverso i ponti termici possono essere

calcolate secondo la norma EN ISO 14683. In assenza di dati di progetto attendibili o

comunque di informazioni più precise, per alcune tipologie edilizie, le dispersioni attraverso

i ponti termici possono essere determinate forfetariamente secondo quanto indicato in

tabella. Le maggiorazioni si applicano alle dispersioni della parete opaca e tengono conto

anche della presenza dei serramenti e dei ponti termici relativi.



R Coperture

C Angoli

IF Solette intermedie su facciata

IW Pareti interne su facciata

GF Solette su terreno

P Pilastri

W Giunti parete-serramento


DISPERSIONI ATTRAVERSO I SERRAMENTI

La trasmittanza termica di ogni singola finestra si calcola attraverso la relazione riportata nella

norma EN ISO 10077-1, ovvero:

Ag area del vetro, espressa in m2

Ug trasmittanza termica del vetro, espressa in W/m2K

At area del telaio, espressa in m2

Ut trasmittanza termica del telaio, espressa in W/m2K

lg perimetro del vetro, espresso in m

Ψg trasmittanza termica lineare del vetro, espressa in W/mK, valore tabellato


DIS

PER

SIO

NI

ATT

RA

VER

SO

I S

ER

RA

MEN

TI


DISPERSIONI ATTRAVERSO I SERRAMENTI


EFFETTO DELLE CHIUSURE OSCURANTI


SCAMBIO TERMICO VERSO IL TERRENO


Hg DISPERSIONI ATTRAVERSO IL TERRENO_UNI 13370

SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON RISCALDATI


SC

AM

BIO

TER

MIC

O V

ER

SO

AM

BIE

NTI

NO

N R

ISC

ALD

ATI


EXTRAFLUSSO TERMICO

Il calcolo dell’extraflusso termico per radiazione infrarossa verso la volta celeste è effettuato secondo la

UNI EN ISOP 13790:2008

dove :

Rse è resistenza liminare esterna

hr è il coefficiente di scambio termico esterno per irraggiamento

ΔΘer è la differenza di temperatura dell’aria esterna e la temperatura apparente del cielo =11 K


DISPERSIONI PER VENTILAZIONE

Le dispersioni per ventilazione si calcolano, rispettivamente per il riscaldamento e per il

raffrescamento, con le seguenti equazioni:

Dove Hve,adj è il coefficiente globale di scambio termico per ventilazione della zona considerata,

corretto per tenere conto della differenza di temperatura interno-esterno;

Nel caso di aerazione o ventilazione naturale per gli edifici residenziali si assume un numero di ricambi

d’aria n pari a 0,3 vol/h. Non ci sono distinzioni tra serramenti a tenuta e non.


Per tutti gli altri edifici n è definito sulla base dei valori di portata d’aria esterna richiesta nel

periodo di occupazione dei locali riportati nella norma UNI 10339, i valori degli indici di

affollamento sono assunti pari al 60%



APPORTI GRATUITI


AP

PO

RTI

IN

TER

NI G

LOB

ALI

MED

I


APPORTI SOLARI


L’area di captazione solare effettiva di una parte opaca dell’involucro edilizio, Asol, è

calcolata con la formula:

dove

αsol,c è il fattore di assorbimento solare della parte opaca;

Rse è la resistenza termica superficiale esterna della parte opaca, determinato secondo

la norma EN ISO 6946, espressa in m2K/W;

Uc è la trasmittanza termica della parte opaca, espressa in W/(m2K);

Ac è l’area proiettata della parte opaca.

Osservazioni: poiché gli apporti termici dovuti alla radiazione solare incidente sulle chiusure opache

dipendono dalla capacità di assorbimento dello strato finale della parete, un colore chiaro della superficie

esterna ha un assorbimento molto basso pari a 0,3, 0,6 un colore medio e 0,9 un colore scuro. E’

evidente come il comportamento inerziale della parete non venga valutato nell’analisi.

APPORTI SOLARI SU SUPERFICI OPACHE


L’area di captazione solare effettiva di un componente vetrato dell’involucro,Asol, è calcolata

con la formula:

Dove

Fsh,gl è Il fattore di riduzione degli apporti solari relativo all’utilizzo di schermature mobili;

ggl è la trasmittanza di energia solare della parte trasparente del componente;

FF è la frazione di area relativa al telaio, rapporto tra l’area proiettata del telaio e l’area

proiettata totale del componente finestrato;

Aw,p è l’area proiettata totale del componente vetrato (l’area del vano finestra),

espressa in m2.

APPORTI SOLARI SU SUPERFICI TRASPARENTI


dove:

ggl è la trasmittanza di energia solare totale della finestra, quando la schermatura

solare non è utilizzata;

ggl+sh è la trasmittanza di energia solare totale della finestra, quando la schermatura

solare è utilizzata;

fsh,with è la frazione di tempo in cui la schermatura solare è utilizzata, pesata

sull’irraggiamento solare incidente; essa dipende dal profilo dell’irradianza solare

incidente sulla finestra e quindi dal clima, dalla stagione e dall’esposizione.

FATTORE DI RIDUZIONE SCHERMATURE MOBILI


SCHERMATURE MOBILI


Nella valutazione di progetto o nella valutazione standard si prende in considerazione solo l'effetto

delle schermature mobili permanenti, cioè integrate nell'involucro edilizio e non liberamente montabili

e smontabili dall'utente.

FATTORI DI SCHERMATURA PER TIPI DI TENDA


GESTIONE DELLE SCHERMATURE MOBILI


GESTIONE DELLE SCHERMATURE FISSE


FA

TTO

RI D

I O

MB

REG

GIA

MEN

TO


Il calcolo della capacità

termica interna dei

componenti della struttura

edilizia deve essere

effettuato secondo la UNI

EN ISO 13786. La tabella

può essere usata solo per

edifici esistenti.

CA

PA

CIT

A’ TE

RM

ICA

DELL

’IN

VO

LUC

RO


APP

EN

DIC

E A

– T

RA

SM

ITTA

NZE P

REC

ALC

OLA

TE


(STAGIONE INVERNALE) Guadagni

Perdite Costante di tempo

Capacità termica

FATTORE DI UTILIZZAZIONE DEGLI APPORTI GRATUITI


FATTORE DI UTILIZZAZIONE DEGLI APPORTI GRATUITI

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