METODOLOGIA PER LA CLASSIFICAZIONE DELLE … · UNI EN ISO 13790 e UNI EN ISO 13370 (utilizzando...
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DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRENTO METODOLOGIA PER LA CLASSIFICAZIONE DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI IN REGIME INVERNALE ED ESTIVO IN PROVINCIA DI TRENTO Aggiornamento metodologia di Calcolo del Fabbisogno Energetico Invernale ai fini della Certificazione Energetica nella Provincia Autonoma di Trento Redatto prof .ing. Paolo Baggio arch. Francesca Cappelletti Controllato prof. ing. Paolo Baggio Approvato Responsabile scientifico dello Studio: prof. ing. Paolo Baggio con la collaborazione dell’ ing. Andrea Gasparella Stato Codice Documento Annotazioni Data definitivo Rev: gennaio 2009 30/01/2009
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DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRENTO
METODOLOGIA PER LA CLASSIFICAZIONE DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI IN REGIME
INVERNALE ED ESTIVO IN PROVINCIA DI TRENTO
Aggiornamento metodologia di Calcolo del Fabbisogno Energetico Invernale ai fini della Certificazione Energetica nella Provincia
Autonoma di Trento
Redatto prof .ing. Paolo Baggio arch. Francesca Cappelletti
Controllato prof. ing. Paolo Baggio
Approvato
Responsabile scientifico dello Studio:
prof. ing. Paolo Baggio
con la collaborazione dell’ ing. Andrea Gasparella
Stato Codice Documento Annotazioni Data
definitivo Rev: gennaio 2009 30/01/2009
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Parte A Metodo di calcolo del fabbisogno annuale di energia per
riscaldamento ai fini della valutazione della prestazione energetica degli
edifici
Premessa
Il calcolo del fabbisogno di energia per riscaldamento viene effettuato secondo la norma UNI EN ISO 13790:2008 utilizzando il metodo mensile. Nei paragrafi seguenti vengono illustrati gli aspetti salienti del metodo di calcolo. Per i dettagli si rimanda alla normativa applicabile richiamata nelle referenze bibliografiche
1.1 Metodo di calcolo del fabbisogno di energia termica dell'edificio per
riscaldamento QH,nd
La procedura di calcolo comprende i seguenti passi:
1) definizione dei confini dell'insieme degli ambienti riscaldati e non riscaldati dell'edificio;
2) definizione delle condizioni interne di calcolo e dei dati di ingresso relativi al clima esterno;
3) calcolo, per ogni mese e per ogni zona dell'edificio, dei fabbisogni di energia termica per il riscaldamento (Q H,nd) ;
4) sommatoria dei risultati relativi ai diversi mesi ed alle diverse zone servite dallo stesso impianto.
Fabbisogno mensile ideale di energia termica dell'edificio per riscaldamento
Il fabbisogno ideale di energia termica dell'edificio per riscaldamentoQ H,nd è dato da:
( ) gnuveHtrHndH QQQQ η−+= ,,,
dove:
QH,tr è l’energia dispersa per trasmissione attraverso l’involucro;
QH,ve è lo scambio termico per ventilazione;
Qgn è il contributo dovuto agli apporti termici totali;
ηH,gn il fattore di utilizzo degli apporti termici totali, che tiene conto del comportamento
dinamico dell’edificio (inerzia termica delle strutture).
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A.1 Energia dispersa per trasmissione attraverso l’involucro
L’energia dispersa per trasmissione attraverso l’involucro QH,tr è data da:
( ) tHQieHsetadjtrtrH ×−×= θθ ,int,,,
dove:
Htr,adj è il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione, 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;
θe è la temperatura esterna media mensile secondo UNI 10349;
t è la durata temporale del mese considerato.
Il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione viene calcolato come:
AUgDadjtr HHHHH +++=,
dove:
HD è il coefficiente di scambio termico diretto per trasmissione verso l'ambiente esterno;
Hg è il coefficiente di scambio termico stazionario per trasmissione verso il terreno;
HU è il coefficiente di scambio termico per trasmissione attraverso gli ambienti non
riscaldati;
HA è il coefficiente di scambio termico per trasmissione verso altre zone (interne o
meno all'edificio) climatizzate a temperatura diversa;
Il calcolo dei coefficienti di scambio termico HD , Hg , HU , HA va effettuato secondo la norma UNI EN ISO 13790 e UNI EN ISO 13370 (utilizzando inoltre le altre norme di supporto: UNI EN ISO 6946, 10211, 10077, 13789)
A.2 Energia necessaria per ventilazione
L’energia necessaria per la ventilazione QH,ve (con riferimento imposto al valore di 0,3 vol/h)
è data da:
( ) tHQieHsetadjveveH ×−×= θθ ,int,,,
dove:
Hve,adj è il coefficiente globale di scambio termico per ventilazione, corretto per tenere
conto della differenza di temperatura interno-esterno
e gli altri simboli hanno lo stesso significato visto in precedenza;
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Il coefficiente globale di scambio termico per ventilazione viene calcolato come:
{ }mnkvekvekaaadjve qbcH ,,,, ××××= ∑ρ
dove:
ρa ca è la capacità termica dell’aria per unità di volume pari a 1200 J/(m3 K);
qve,k,mn è la portata mediata sul tempo del flusso d'aria k -esimo;
bve,k è il fattore di correzione della temperatura per il flusso d'aria k -esimo (bve,k ≠ 1
se la temperatura di mandata non è uguale alla temperatura dell'ambiente
esterno, come nel caso di pre-riscaldamento, pre-raffrescamento o di recupero
termico dell'aria di ventilazione).;
La portata mediata sul tempo del flusso d'aria k -esimo, q ve,k,mn, espressa in m3/s, si ricava come:
kvektvemnkve qfq ,,,,, ×=
dove:
qve,k è la del flusso d'aria k –esimo
fvet,,k è la frazione di tempo in cui si verifica il flusso d'aria k-esimo (per una situazione
permanente: f ve,t,k = 1).;
La determinazione di bve,k , qve,k e fve,t,k è effettuata secondo la UNI EN ISO 13790
A.3 Apporti energetici gratuiti
L’energia dovuta agli apporti energetici gratuiti QH,gn è data da:
QH,gn = Qsol + Qint
dove:
Qsol è il contributo dovuto alla radiazione solare;
Qint è l’apporto di energia dovuto alle sorgenti interne valutato in modo convenzionale
in funzione del tipo di edificio secondo le indicazioni della la Raccomandazione
CTI 03/3;
A.3.1 Apporti termici solari
Il contributo dovuto alla radiazione solare Qsol è dato in generale da:
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( ) tbtQl
lumnsolltrk
kmnsolsol
Φ−+
Φ= ∑∑ ,,,,,, 1
dove:
b tr,l è il fattore di riduzione per l'ambiente non riscaldato soggetto al flusso termico
l -esimo di origine solare;
Φ sol,mn,k è il flusso termico k -esimo di origine solare, mediato sul tempo;
Φ sol,mn,u,l è il flusso termico l -esimo di origine solare nell'ambiente non climatizzato
adiacente u, mediato sul tempo.
Il flusso termico di origine solare attraverso il k –esimo elemento edilizio, Φsol,k , espresso in W, è dato dalla seguente relazione:
krkrksolksolkobshksol FIAF ,,,,,,, Φ−=Φ
dove:
Fsh,ob,k è il fattore di riduzione per ombreggiatura relativo a schermi esterni per l'area di
captazione solare effettiva della superficie k -esima;
Asol,k è l'area di captazione solare effettiva della superficie k -esima con dato
orientamento e angolo d'inclinazione sul piano orizzontale, nella zona ambiente
considerata;
Isol,k è l'irradianza solare media mensile, sulla superficie k -esima, con dato orientamento
e angolo d'inclinazione sul piano orizzontale espressa in W (ricavabile dalla UNI
10349 come rapporto tra l’irradiazione solare giornaliera media mensile H e la
durata di tempo corrispondente a 24 ore) ;
Fr,k è il fattore di forma tra il componente edilizio k -esimo e la volta celeste (in prima
approssimazione pari a 1 per i tetti e le altre strutture orizzontali non schermate e
a 0,5 per le pareti verticali non schermate- cfr. UNI ENN ISO 13790:2008 p.to
11.4.6);
Φr,k è l'extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa emessa verso la volta
celeste dal componente edilizio k -esimo, espresso in W (vedi. UNI ENN ISO
13790:2008 p.to 11.4 e 11.3.5)
A.3.1.1 Irradiazione solare
L’irradiazione solare giornaliera media mensile H nelle varie direzioni per la provincia di
Trento (Lat. 46° 03’ Long. 11° 07` Est ) può essere desunta dalle tabelle seguenti (valori in
MJ/m2) che riportano i valori ricavati dalla norma UNI 10349.
Tabella A.1: Irradiazione solare media mensile per la provincia di Trento (valori in MJ / m2).
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Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno
Orizz. diffusa
71,30 95,20 145,70 195,00 238,70 243,0
Orizz. diretta
80,60 140,00 279,00 336,00 409,20 453,0
S 297,60 352,80 443,30 357,00 325,50 306,0
SO-SE 229,40 291,20 415,40 396,00 399,90 393,0
O-E 127,10 187,60 322,40 372,00 430,90 453,0
NO-NE 55,80 92,40 182,90 261,00 344,10 381,0
N 49,60 70,00 114,70 165,00 244,90 291,0
Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre
Orizz. diffusa
226,3 207,7 156,00 117,80 78,00 62,00
Orizz. diretta
536,3 418,5 309,00 173,60 87,00 65,10
S 347,2 368,9 408,00 384,40 294,00 254,20
SO-SE 446,4 434,0 411,00 328,60 231,00 198,40
O-E 505,3 430,9 342,00 226,30 135,00 105,40
NO-NE 409,2 316,2 210,00 120,90 63,00 46,50
N 291,4 201,5 126,00 86,80 57,00 43,40
Tabella A.2: Valori medi mensili della temperatura media giornaliera dell’aria esterna (°C).
gennaio febbraio marzo aprile maggio giugno luglio agosto settembre ottobre novembre dicembre
1,5 4,5 9,0 13,7 17,2 21,2 23,5 22,7 19,5 13,6 7,4 2,9
A.3.1.2 Fattore di schermatura
Il fattore di schermatura Fsh,ob , può essere calcolato secondo le indicazioni del punto G.5.4
dell’Appendice G della norma UNI EN ISO 13790, come segue:
finovhorsh FFFF =
dove:
Fhor è il coefficiente di ombreggiatura dovuto ad ostruzioni esterne (es. orografia o
fabbricati limitrofi) che limitano la visibilità dell’orizzonte;
Fov è il coefficiente di ombreggiatura dovuto ad aggetti orizzontali sovrastanti
l’apertura;
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Ffin è il coefficiente di ombreggiatura dovuto ad aggetti verticali disposti lateralmente
rispetto all’apertura;
Il coefficienti di ombreggiatura stagionali per periodi di riscaldamento compresi tra ottobre ed
aprile sono indicati nelle tabelle seguenti. Valori per angoli e orientazione intermedi si
possono ottenere per interpolazione.
Tabella A3: coefficiente di ombreggiatura Fhor per ostruzioni esterne (da tabella G5- UNI EN ISO 13790).
Angolo con
l’orizzonte
Sud
Est/Ovest
Nord
0° 1,00 1,00 1,00
10° 0,97 0,95 1,00
20° 0,83 0,81 0,98
30° 0,61 0,69 0,94
40° 0,45 0,60 0,90
Tabella A4: coefficiente di ombreggiatura Fov per aggetti orizzontali (da tabella G6- UNI EN ISO 13790).
Angolo con
l’aggetto
orizzontale
Sud
Est/Ovest
Nord
0° 1,00 1,00 1,00
30° 0,90 0,89 0,91
45° 0,74 0,76 0,80
60° 0,51 0,58 0,66
Tabella A5: coefficiente di ombreggiatura Ffin per aggetti verticali (da tabella G7- UNI EN ISO 13790)
Angolo con
l’aggetto
verticale
Sud
Est/Ovest
Nord
0° 1,00 1,00 1,00
30° 0,94 0,92 1,00
45° 0,84 0,84 1,00
Angolo conl’or izzonte
Ango lo conl’aggettoorizzontale
Angolo conl’agge ttove rticale
Sezion e orizzontale
9
60° 0,72 0,75 1,00
A.3.2 Area di captazione solare effettiva di un componente trasparente
L’area di captazione effettiva di un componente trasparente Asol , quale una finestra, viene
determinata come segue:
( ) wpFglglshsol AFgFA −= 1,
dove:
Fsh,gl è Il fattore di riduzione degli apporti solari relativo all'utilizzo di schermature
mobili;
ggl è la trasmittanza 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 trasparente (in assenza di informazioni più
dettagliate può essere assunto un valore convenzionale pari a 0,2);
Aw,p è l'area proiettata totale del componente vetrato (l'area complessiva del vano
finestra).
A.3.2.1 Coefficiente di riduzione dovuto a schermi mobili interni o esterni
Per edifici destinati a uso civile abitazione aventi volume inferiore a 1500 m3 si può assumere
per il coefficiente di riduzione Fsh,gl un valore pari a 0,8 (tende bianche interne).
Negli altri casi il coefficiente di riduzione Fsh,gl dovuto a schermi interni e/o esterni (quali
tendaggi o similari) può, in assenza di dati forniti dal costruttore, essere desunto dalla tabella
seguente:
Tabella A.6: Coefficiente di riduzione FC dovuto a schermi interno o esterni (da tabella G3- UNI EN ISO
13790).
Tipo schermatura Coeff. di
assorbimento
ottico
Coeff. di
trasmissione
ottico
Coefficente di
riduzione FC
per schermo
interno
Coefficente di
riduzione FC
per schermo
esterno
Tende alla veneziana
0,1
0,05
0,10
0,30
0,25
0,30
0,45
0,10
0,15
0,35
Tende bianche
0,1
0,50
0,70
0,65
0,80
0,55
0,75
10
0,90 0,95 0,95
Tessuti colorati
0,3
0,10
0,30
0,50
0,42
0,57
0,77
0,17
0,37
0,57
Tessuti rivestiti di
alluminio
0,2 0,05 0,20 0,08
I valori indicati in tabella si riferiscono a schermi completamente abbassati. In caso di
schermatura parziale va effettuata una media pesata in base alla porzione di superficie
effettivamente coperta
A.3.2.2 Trasmittanza solare media
La trasmittanza solare totale media ggl è il valore medio su tutti gli angoli di incidenza che,
mancando dati specifici, può essere assunto pari all’90% del coefficiente di trasmissione
solare gn determinato per radiazione solare che incide perpendicolarmente alla superficie del
vetro.
In assenza di dati forniti dal costruttore la trasmittanza solare totale media del vetro ggl può
essere desunta dalla tabella seguente per alcuni tipi di vetro di uso più comune.
Tabella A.7: Trasmittanza solare totale normale per alcuni tipi di vetro (da tabella G2- UNI EN ISO 13790) Va
corretta applicando il fattore di riduzione che permette di ottenere la trasmittanza solare media.
Tipo di vetro g
Vetro singolo 0,85
Doppio vetro normale 0,75
Doppio vetro con riv. basso-emissivo 0.67
Triplo vetro normale 0,70
Triplo vetro con riv. basso-emissivo 0,50
Doppia finestra 0,75
A.3.3 Area di captazione solare effettiva di un componente opaco
L’area di captazione effettiva di un componente opaco Asol viene determinata come segue:
11
ccsecsolsol AURA ×××= ,α
dove:
αsol,c è il fattore di assorbimento solare del componente opaco;
Rse è la resistenza termica superficiale esterna del componente opaco, determinato
secondo la norma UNI EN ISO 6946;
Uc è la trasmittanza termica del componente opaco determinata secondo la norma UNI
EN ISO 6946;
Ac è l'area proiettata del componente opaco.
In assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, il fattore di
assorbimento solare di un componente opaco αsol,c può essere assunto pari a 0,3 per colore
chiaro della superficie esterna, 0,6 per colore medio e 0,9 per colore scuro
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Parte B Calcolo del fattore di utilizzo stagionale secondo EN ISO 13790
Il fattore di utilizzazione mensile degli apporti gratuiti ηu, che tiene conto del comportamento dinamico dell’edificio (capacità termica delle strutture), calcolato secondo EN ISO 13790 è dato da:
101
11, ≠>
−−= + HHa
H
aH
gnH eseH
H
γγγγη
11, =
+= H
H
HgnH se
a
a γη
01, <= HHgnH seγγη
dove:
γH è il rapporto tra l’energia dovuta gli apporti gratuiti presenti nella zona riscaldata e
l’energia dispersa per trasmissione e ventilazione (rapporto guadagni/perdite) ovvero:
veHtrH
gnHH QQ
Q
,,
,
+=γ ;
aH è un parametro numerico adimensionale che dipende dalla costante di tempo
dell’edificio, definito come:
0,0,
HHH aa
ττ+= ;
aH,0 = 1 per il calcolo mensile;
τH,0 = 15 per il calcolo mensile;
τ è la costante di tempo dell’edificio espressa in ore;
13
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
rapporto guadgni/perdite γ
fatt
ore
di u
tiliz
zazi
on
e η u
8 h
24 h
48 h1 sett.
inf.
Figura B.1: Andamento del fattore di utilizzazione stagionale al variare del rapporto guadagni/perdite γ per
alcuni valori della costante di tempo tc .
La costante di tempo τ, che caratterizza l’inerzia termica degli spazi interni riscaldati è
definita come:
adjH
C 3600=τ ;
dove:
Cm è la capacità termica efficace dei componenti edilizi in contatto con la zona
riscaldata calcolata come indicato nella norma UNI EN ISO 13790 o 13786;
Hadj è il coefficiente globale di scambio termico, corretto per tenere conto della
differenza di temperatura interno-esterno calcolato secondo la norma UNI EN 13790 e
le altre norme di supporto UNI EN ISO 6946, 10211, 10077, 13370, 13789;
Il valore della capacità termica dei componenti edilizi in contatto con la zona si può calcolare
come:
∑= jjm AC κ
dove:
Aj è l’area del j-esimo elemento dell’involucro che delimita la zona riscaldata comprese
le partizioni interne espressa in metri quadri;
κj è il calore specifico per unità di area del j-esimo elemento dell’involucro che delimita
la zona riscaldata comprese le partizioni interne espresso in J/(m2 K);
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Limitatamente agli edifici esistenti, in assenza di dati di progetto attendibili o comunque
di informazioni più precise sulla reale costituzione delle strutture edilizie, ove non si
possa di conseguenza determinare con sufficiente approssimazione la capacità termica
areica dei componenti della struttura edilizia, la capacità termica interna della zona
termica può essere stimata in modo semplificato sulla base delle tabelle seguenti.
Tabella B.1: Capacità termica per unità di area di strutture edilizie con intonaco a base di malta (da UNI/TS
11300-1).
isolamento pareti
esterne
pavimenti 1 piano 2 piani ≥ 3piani
Capacità termica per unità di area
[kJ /( m2 K)]
interno qualsiasi tessile 105 105 105
interno qualsiasi legno 115 125 135
interno qualsiasi piastrelle 125 125 135
assente/esterno leggere tessile 125 125 115
assente/esterno medie/ tessile 135 135 125
assente/esterno pesanti tessile 145 135 125
assente/esterno leggere legno 145 145 145
assente/esterno medie legno 155 155 155
assente/esterno pesanti legno 165 165 165
assente/esterno leggere piastrelle 145 155 155
assente/esterno medie piastrelle 155 165 165
assente/esterno pesanti piastrelle 165 165 165
Tabella B.2: Capacità termica per unità di area di strutture edilizie con intonaco a base di gesso (da UNI/TS
11300-1).
isolamento pareti
esterne
pavimenti 1 piano 2 piani ≥ 3piani
Capacità termica per unità di area
[kJ /( m2 K)]
interno qualsiasi tessile 75 75 85
interno qualsiasi legno 85 95 105
interno qualsiasi piastrelle 95 105 115
assente/esterno leggere tessile 95 95 95
assente/esterno medie/ tessile 105 95 95
assente/esterno pesanti tessile 105 95 95
assente/esterno leggere legno 115 115 115
15
assente/esterno medie legno 115 125 125
assente/esterno pesanti legno 115 125 125
assente/esterno leggere piastrelle 115 125 135
assente/esterno medie piastrelle 135 135 135
assente/esterno pesanti piastrelle 135 135 135
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Parte C - Calcolo del rendimento termico dei componenti dei sistemi
impiantistici impiegati nel riscaldamento
La norma tecnica UNI 10348 descrive la procedura per il calcolo dei rendimenti medi riferiti
ad un periodo prefissato dei componenti dei sistemi impiantistici impiegati nel riscaldamento
ambientale. Tra i parametri in essa determinati vi sono:
� rendimento del sistema di emissione (ηe): rapporto tra il fabbisogno energetico utile di
riscaldamento degli ambienti con un sistema di emissione di riferimento in grado di
fornire una temperatura perfettamente uniforme ed uguale nei vari ambienti ed il sistema
di emissione reale nelle stesse condizioni di temperatura interna di riferimento e di
temperatura esterna;
� rendimento del sistema di controllo o regolazione (ηc): rapporto tra il fabbisogno
energetico utile di riscaldamento degli ambienti con una regolazione teorica perfetta e
quello richiesto per il riscaldamento degli stessi ambienti con l’impianto di regolazione
reale;
� rendimento medio mensile del sistema di distribuzione (ηd): rapporto tra il fabbisogno
energetico utile reale della zone e l’energia termica fornita dal sistema di produzione.
� rendimento medio stagionale del sistema di produzione (ηp): rapporto tra l’energia termica
fornita dal sistema di produzione nella stagione di riscaldamento ed il fabbisogno di
energia primaria nella stagione.
1 Rendimento di emissione
Il rendimento di emissione caratterizza l’influenza che ha il tipo di scambio termico tra il
terminale di erogazione e l’ambiente interno sulla quantità di energia che il terminale di
erogazione deve fornire. Tale fattore considera inoltre le disuniformità di temperatura che
vengono indotte all’interno delle zone e dell’incremento delle dispersioni termiche per
trasmissione e ventilazione dovute al tipo di terminale di erogazione.
In generale il rendimento di emissione è dato da:
ηe = Qh / Qhae
dove:
Qh rappresenta la quantità di energia richiesta dalla zona termica in condizioni ideali;
Qhac rappresenta l’energia termica fornita dal terminale di erogazione in condizioni reali.
17
La normativa riporta i valori convenzionali del rendimento di emissione per diversi tipi di
terminali di erogazione (vedi Tabella successiva).
Tabella C.1: Valori convenzionali del rendimento di emissione (UNI 10348).
Terminale di erogazione ηηηηe
termoconvettori 0,99
ventilconvettori 0,98
bocchette aria calda 0,97
radiatori* 0,96
pannelli radianti isolati dalle strutture** 0,97
pannelli radianti annegati nella struttura* * 0,95
* Riferito ad una temperatura di mandata dell’acqua di 85 °C, ad una
installazione su parete divisoria interna oppure a ridosso di parete
esterna isolata come sopra e con presenza di superficie riflettente sul
lato interno. In assenza di superficie riflettente il valore riportato deve
essere diminuito di 0,02. In presenza di parete esterna non isolata (U >
0,8 W/m2K) il valore deve essere ulteriormente ridotto di 0,04. Per
temperatura di mandata dell’acqua di 65 °C il valore del prospetto
deve essere incrementato di 0,03; le altre correzioni assumono gli
stessi valori.
**Riferiti ad una installazione tra ambienti riscaldati oppure in una
struttura muraria isolata esternamente e avente un coefficiente globale
di trasmissione termica minore di 0,8 W/m2K.
2 Rendimento di regolazione
Un sistema di regolazione che non risponde accuratamente e velocemente alla richiesta di
energia genera oscillazioni di temperatura all’interno dell’ambiente che causano incrementi di
scambi termici per trasmissione e ventilazione con l’esterno.
In generale il rendimento di regolazione, che dipende dalla qualità dei dispositivi di
regolazione (precisione, sensibilità, velocità di risposta e corretta taratura) e dall’adeguatezza
del sistema alle caratteristiche dell’impianto e dell’edificio, è dato dalla seguente espressione:
ηc = Qh / Qhac
dove:
Qh rappresenta la quantità di energia richiesta dalla zona termica in condizioni ideali;
Qhac rappresenta la quantità di energia richiesta in condizioni reali di regolazione.
La normativa inoltre riporta dei valori convenzionali di ηc da assumere ogni qualvolta non
siano noti dati precisi sulle effettive caratteristiche del sistema di regolazione.
18
Tabella C.2: Valori del rendimento di regolazione.
Impianto di riscaldamento
Sistema di regolazione Tipologia di prodotto radiatori e
convettori
pannelli radianti isolati dalla struttura
pannelli radianti
annegati nella struttura
Regolazione manuale
Termostato di caldaia 0,96-(0,6.ηu.γ) 0,94-(0,6.ηu
.γ) 0,90-(0,6.ηu
.γ)
Climatico centralizzato
Regolatore climatico e/o ottimizzatore 1-(0,6.ηu
.γ) 0,98-(0,6.ηu
.γ) 0,94-(0,6.ηu
.γ)
Solo per singolo ambiente
Regolatore sì/no a differenziale
Regolatore modulante (banda proporzionale 1°C)
Regolatore modulante (banda proporzionale 2 °C)
0,94
0,98
0,96
0,92
0,96
0,94
0,88
0,92
0,90
Climatico + singolo ambiente
Regolatore sì/no a differenziale
Regolatore modulante (banda proporzionale 1 °C)
Regolatore modulante (banda proporzionale 2 °C)
0,97
0,99
0,98
0,95
0,98
0,97
0,93
0,96
0,95
Solo di zona
Regolatore sì/no a differenziale
Regolatore modulante (banda proporzionale 1 °C)
Regolatore modulante (banda proporzionale 2 °C)
0,93
0 97
0,95
0,91
0 96
0,93
0,87
0 92
0,89
Climatico + zona
Regolatore sì/no a differenziale
Regolatore modulante (banda proporzionale 1 °C)
Regolatore modulante (banda proporzionale 2 °C)
0,96
0 98
0,97
0,94
0 97
0,96
0,92
0 95
0,94
I dati del prospetto si riferiscono al funzionamento continuo dell’impianto in regime di temperatura interna costante od attenuata. In regime intermittente ed in assenza di ottimizzatore (spegnimento notturno dell’impianto) i valori devono essere ridotti di 0,02. Tale riduzione non si applica in presenza di un ottimizzatore.
3 Rendimento di distribuzione
Il rendimento di distribuzione caratterizza l’influenza della rete di distribuzione sulla perdita
di energia termica non direttamente ceduta agli ambienti da riscaldare.
In generale tale fattore è dato da:
∑
+=
=
Z
jjhr
nrdd
Q
Q
1,
1
1η
19
dove:
Z è il numero di zone termiche nelle quali è suddiviso l’edificio;
Qhr rappresenta l’energia termica richiesta dalla ogni singola zona:
ce
hhr
ηη ⋅=
in cui Qh è il fabbisogno energetico utile per ogni zona (desumibile dalla UNI EN ISO
13790);
Qnrd rappresenta l’energia termica scambiata dalla rete di distribuzione con l’ambiente
circostante e non recuperata (dalla UNI 10347). Nel caso di generatore posto all’interno
dell’edificio e in assenza di dati sulle caratteristiche costruttive della rete di distribuzione del
fluido vettore, si possono assumere i valori del rendimento di distribuzione indicati dalla UNI
10348 e riportati nella seguente tabella.
Altezza edificio (m) Tipo di edificio Volume edificio (m3)
5 15 25
a,c
1000
5000
10000
15000
20000
0,96
0,96
0,97
0,97
0,98
0,95
0,95
0,96
0,96
0,97
0,94
0,94
0,95
0,95
0,96
b
1000
5000
10000
15000
20000
0,95
0,93
0,91
0,89
0,86
0,94
0,93
0,92
0,90
0,87
0,94
0,93
0,93
0,91
0,88
Tabella C.3: Valori del rendimento di distribuzione per tre casi:
a) colonne montanti e raccordi con i terminali di erogazione sono all’interno degli ambienti riscaldati e le
tubazioni orizzontali che collegano la centrale termica alle colonne montanti sono disposte nel cantinato;
b) colonne montanti e raccordi con i terminali di erogazione, non isolati termicamente, sono inseriti in traccia nel
paramento interno dei tamponamenti esterni e le tubazioni orizzontali che collegano la centrale termica alle
colonne montanti scorrono nel cantinato;
c) le colonne montanti, in traccia o nelle intercapedini, sono isolate con gli spessori di isolante previsti dalla
specifica normativa ed ubicate all’interno dell’isolamento termico delle pareti.
20
4 Rendimento di produzione medio mensile
Il rendimento di produzione del sistema di generazione dell’energia termica è dato da:
ηp = Qp / Q
dove:
Qp rappresenta l’energia termica fornita dal sistema di produzione nel periodo considerato ed
è legata al fabbisogno di ciascuna zona tramite la definizione del rendimento di distribuzione:
d
Z
jjhr
p
Q
Qη
∑== 1
,
Q rappresenta il fabbisogno di energia primaria nel periodo considerato ed è dato da:
Q = Qc + Qe
dove:
Qc è l’energia primaria richiesta per la conversione nel generatore;
Qe è l’energia primaria richiesta per il funzionamento degli ausiliari.
Il calcolo è riferito ad un periodo di tempo prefissato (mese), ad un modello di conduzione
definito ed al sistema di regolazione dell’impianto; inoltre include i contributi di ogni
componente dell’impianto di produzione.
A titolo di riferimento vengono riportati i valori minimi previsti dal D.P.R. n.660 del 15
novembre 1996 per il rendimento minimo in condizioni nominali, in funzione della tipologia
di caldaia e dell’attribuzione delle marcature di rendimento energetico. Il rendimento effettivo
sarà ovviamente minore di quello nominale a causa del funzionamento a carico parziale,
specialmente in caso di regolazione ON-OFF della caldaia.
Peraltro, le caldaie di nuova installazione devono in ogni caso consentire il conseguimento del
rendimento minimo di impianto fissato dal D.L. 192/2005 (vedi Appendice A).
21
Tabella C.4: Rendimenti utili.
Tipo di
caldaia
Intervallo
di
potenza
rendimento A potenza
nominale rendimento
A carico
parziale
kW Temperatura
media
dell’acqua
nella caldaia
(°C)
Espressione del
requisito di
rendimento (%)
Temperatura
media
dell’acqua
nella caldaia
(°C)
Espressione del
requisito di
rendimento (%)
standard 4-400 70 ≥ 84 + 2 log Pn ≥ 50 ≥ 80 +3 log Pn
a bassa
temperatura (a) 4-400 70 ≥ 87,5+1,5 log Pn 40 ≥ 87,5+1,5 log Pn
a
condensazione 4-400 70 ≥ 91 + 1 log Pn 30 (b) ≥ 97 + 1 log Pn
(a) Comprese le caldaie a condensazione che utilizzano i combustibili liquidi.
(b) Temperatura dell’acqua di alimentazione della caldaia.
Tabella C.5: Attribuzione delle marcature di rendimento energetico.
5 Generatore a combustione
Nel generatore a combustione l’energia primaria, Qc, richiesta per la conversione in energia
termica utile, Qu, è l’energia primaria richiesta per la combustione. Gli ausiliari di una certa
rilevanza energetica sono le pompe di circolazione del fluido termovettore ed il bruciatore.
Marcatura
Requisito di rendimento alla
potenza nominale Pn e ad
una temperatura media
dell’acqua della caldaia di
70°C (%)
Requisito di rendimento a
carico parziale di 0,3 Pn e ad
una temperatura media
dell’acqua della caldaia
≥50°C (%)
* ≥ 84 + 2 log Pn ≥ 80 + 3 log Pn
** ≥ 87 + 2 log Pn ≥ 83 + 3 log Pn
*** ≥ 90 + 2 log Pn ≥ 86 + 3 log Pn
**** ≥ 93 + 2 log Pn ≥ 89 + 3 log Pn
22
Tra questi solo le pompe di circolazione forniscono un contributo di energia termica
direttamente al fluido termovettore, mentre il contributo del bruciatore è implicitamente
incluso nella definizione di rendimento termico utile ηtu così come riportato nella UNI 7936.
L’energia primaria richiesta per la combustione è data da:
Qc = (Qp — Qaux) / ηtu = (Qp — Qpo. ηpo) / ηtu
dove:
Qp è l’energia termica fornita dal sistema di produzione nel mese;
Qpo è l’energia elettrica assorbita dalle pompe di circolazione nel periodo di funzionamento;
ηpo è la frazione utile dell’energia elettrica assorbita dalle pompe di circolazione o similari
effettivamente trasferita al fluido (convenzionalmente assunta pari a 0,85);
ηtu è il rendimento termico utile medio mensile del generatore.
L’energia primaria richiesta per il funzionamento degli ausiliari è data da:
Qe = (Qbr + Qpo) / ηsen
dove:
Qbr è l’energia elettrica assorbita dal bruciatore nel periodo di funzionamento;
ηsen è il rendimento del sistema elettrico nazionale (in assenza di obblighi specifici si può
assumere pari a 0,36).
Il rendimento termico utile di un generatore a combustione riferito ad un periodo temporale
prefissato è dato da:
ηtu = Qu / Qc
dove:
Qu è l’energia termica utile prodotta dal generatore nel periodo considerato;
Qc è l’energia primaria richiesta per la combustione nel periodo considerato.
Il rendimento termico utile medio mensile ηtu in funzione delle perdite di combustione,
all’involucro e del tipo di conduzione dell’impianto, è dato da:
100/)1(
1 ''
'
−++−+=FC
FCP
FC
PPF fbs
dfbrtuη
dove:
Fbr è la frazione utile dell’energia elettrica utilizzata dal bruciatore riferita all’energia
primaria necessaria per la combustione, essa è data da:
23
c
brbrbr Q
QF
⋅=
η
tale frazione è solitamente minore dell’l % dell’energia primaria richiesta per la
combustione ed è quindi trascurabile;
P’f sono le perdite termiche percentuali al camino con bruciatore funzionante;
P‘d sono le perdite termiche percentuali verso l’ambiente attraverso l’involucro;
FC è il fattore di carico al focolare (sotto definito);
P’fbs sono le perdite termiche percentuali al camino con bruciatore spento.
Le perdite termiche si determinano utilizzando le equazioni sotto riportate in funzione della
differenza tra la temperatura media dell’acqua in caldaia e la temperatura della zona (∆θ).
2.0'
50
∆= θff PP
∆=50
' θdd PP
∆=50
' θfbsfbs PP
dove Pf, Pd, Pfbs sono o dati noti forniti dal costruttore o desunti dai prospetti di seguito
riportati.
Il fattore di carico al focolare, FC, è dato da:
cn
c
Q
QFC =
dove:
Qc è l’energia primaria richiesta dal generatore nel periodo considerato;
Qcn è l’energia primaria richiesta dal generatore funzionante sempre al massimo carico ed in
regime continuo per lo stesso periodo.
Il fattore FC è funzione del carico parziale e delle perdite termiche al camino, a bruciatore
acceso e spento, e verso l’ambiente attraverso l’involucro del generatore secondo la relazione:
( )[ ]( ) ''
''
1001
1001
fbsfbr
dfbrfbsd
PPF
CPPPFPPFC
−−⋅+⋅−−⋅+++
=
Il fattore di carico utile CP è definito come rapporto tra l’energia utile prodotta da un
generatore funzionante in regime discontinuo e l’energia prodotta dal generatore nello stesso
periodo di funzionamento in regime continuo alla potenza nominale:
aun
popop
un
u
t
Q
QCP
⋅Φ⋅−
==η
dove:
24
Φun è la potenza nominale utile del sistema di produzione;
ta è la durata del periodo in cui il sistema di generazione è attivo.
Il periodo di attivazione del generatore è dato dal tempo in cui il generatore è predisposto al
funzionamento. Con riferimento ai tempi di attivazione del generatore ed al tipo di
regolazione, devono essere determinate ed espresse come percentuale della potenza al
focolare le seguenti quantità:
� le perdite termiche al camino con bruciatore funzionante, Pf;
� le perdite termiche al camino a bruciatore spento, Pfbs;
� le perdite termiche verso l’ambiente attraverso l’involucro del generatore, Pd.
Nel caso di centrali termiche di nuova progettazione le perdite al camino, Pf, e quelle verso
l’ambiente attraverso l’involucro del generatore, Pd, in condizioni nominali, sono dichiarate
dal costruttore.
In particolare:
� le perdite percentuali al camino con bruciatore funzionante, Pf, sono costituite dal
complemento al 100 del rendimento termico convenzionale (rendimento di combustione);
� le perdite percentuali verso l’ambiente attraverso le pareti del generatore, Pd, sono
costituite dalla differenza fra il rendimento termico convenzionale ed il rendimento
termico utile (secondo UNI 7936);
� per le perdite percentuali al camino a bruciatore spento, Pfbs, in assenza di dati più precisi
forniti dal costruttore, possono essere utilizzati i valori convenzionali riportati in seguito,
riferiti ad una differenza di temperatura media dell’acqua in caldaia e quella ambiente di
50 °C.
Tabella C.6: Valori delle perdite al camino a bruciatore spento.
Tipo di generatore Pfbs (%)
a combustibile liquido o a gas con bruciatore ad aria soffiata
con serranda sull’aspirazione dell’aria comburente 0,1
a combustibile liquido o a gas con bruciatore ad aria soffiata
senza serranda sull’aspirazione dell’aria comburente:
- con camino di altezza fino a 10 m
- con camino di altezza maggiore di 10 m
0,6
0,8
a gas con bruciatore atmosferico e rompitiraggio 0,6
25
Nel caso di centrali termiche esistenti possono essere utilizzati i seguenti valori:
� perdite al camino a bruciatore acceso alla potenza nominale:
il dato si rileva dal libretto di centrale o si determina attraverso un minimo di tre misure
dei parametri di combustione, adottando il valore medio;
� perdite al camino a bruciatore spento:
si utilizzano i valori validi per le centrali di nuova progettazione aumentati dello 0,2%;
� perdite verso l’ambiente attraverso l’involucro del generatore:
si utilizzano i dati convenzionali riportati in seguito dove Φcn è la potenza nominale del
focolare espressa in Watt e log è il logaritmo in base 10:
Tabella C.7: Valori delle perdite per trasmissione attraverso l’involucro.
Tipo di generatore Pd (%)
in ottimo stato, ad alto rendimento 1,72 - 0,44. log (Φcn /1000)
in ottimo stato 3,45 - 0,88. log (Φcn /1000)
obsoleto e mediamente isolato 6,90 - 1,76. log (Φcn /1000)
obsoleto e male isolato 8,63 - 2,20. log (Φcn /1000)
obsoleto e privo di isolamento 10,35 - 2,64. log (Φcn /1000)
5.1 Sottosistema di produzione con generatore a condensazione (secondo CTI-R 03/3)
Nel caso di generatori a condensazione le perdite a camino a bruciatore funzionante si
determinano come segue:
RPP ff −= '''
Dove R è il fattore di recupero per condensazione dato da:
max100
c
c
PCI
PCIPCSR ⋅−⋅=
dove:
PCS è il potere calorifico superiore del combustibile in MJ/Nm³;
PCI è il potere calorifico inferiore del combustibile in MJ/Nm³;
c è la produzione effettiva di condensa in kg/Nm³;
cmax è la massima produzione di condensa per il combustibile considerato in kg/Nm³.
c si calcola come segue:
( )5030
3050 5,15,220
CCCC
C r −+⋅−
=θ
dove:
c50 è la produzione di condensa alla potenza nominale con temperatura θr = 50 °C;
26
c30 è la produzione di condensa alla potenza nominale con temperatura θr = 30 °C;
θr è la temperatura di ritorno effettiva alla caldaia
c30 e c50 sono valori dichiarati dal fabbricante. In mancanza di tali dati, si utilizzano i seguenti
valori di default:
c30 = 0,8 kg/Nm³
c50 = 0,1 kg/Nm³
NOTA: per il corretto utilizzo delle formule, occorre che la potenza utile del generatore sia
ricalcolata in funzione del recupero. Relazione da utilizzare:
100
100)(
'df
brbrcnuPRP −+−
⋅⋅Φ+Φ=Φ η
6 Calcolo della temperatura di ritorno e mandata al generatore
Per determinare i fattori di perdita corretti del generatore e della produzione di condensa sono
richiesti i seguenti dati:
� θav [°C] temperatura media dell'acqua nel generatore;
� θr [°C] temperatura media dell'acqua di ritorno al generatore;
Il calcolo parte dal sottosistema di emissione e segue la struttura fisica dell'impianto di
riscaldamento.
Il calcolo procede nel seguente ordine:
� calcolo delle temperature di mandata e ritorno delle unità terminali;
� calcolo delle temperature di mandata e ritorno dei circuiti di distribuzione;
� calcolo delle temperature di mandata e ritorno dei generatori.
1) Temperature medie di una unità terminale o di gruppi di unità terminali
Se vi è una regolazione continua della portata e/o della temperatura delle unità terminali, il
risultato sarà una temperatura media degli stessi in funzione del fabbisogno di potenza medio.
La potenza media delle unità terminali Φem durante l'intervallo di calcolo è data da:
e
hrem t
Q=Φ [W]
dove:
Qhr è l'energia totale fornita dal circuito di distribuzione [J];
te è il tempo di attivazione delle unità terminali durante l'intervallo di calcolo [s];
La temperatura media delle unità terminali θe,av è data da:
n
n
n
emave θθθ ∆⋅
ΦΦ
+=/1
int, [°C]
dove:
θint è la temperatura del locale di installazione dell'unità terminali [°C];
27
Φn è la potenza nominale dell'unità terminali [W];
∆θn è il salto termico nominale dell'unità terminale (differenza fra la temperatura media
dell'unità terminale e la temperatura dell'ambiente in condizioni di prova) [°C];
n è l'esponente caratteristico dell'unità terminale (valori di default riportati nel CTI-R 03/3);
nel foglio di calcolo si assume n pari ad 1 ipotizzando quindi una variazione lineare.
2) Temperature medie di mandata e ritorno delle unità terminali
Se le unità terminali funzionano a portata costante, la differenza di temperatura ∆θe fra
mandata e ritorno è data da:
d
eme V&
86,0⋅Φ=∆θ [°C]
dove:
dV& è la portata d’acqua attraverso l'unità terminale [kg/h].
La temperatura di mandata θe,f è data da:
2,,e
avefeθθθ ∆
+= [°C]
La temperatura di ritorno θe,r è data da:
2,,e
avereθθθ ∆
−= [°C]
3) Calcolo delle temperatura di mandata e ritorno dei circuiti di distribuzione 1
Se vi è connessione diretta, temperature e portate delle unità terminali e del circuito di
distribuzione coincidono.
edrerdfefd VV && === ,,,, θθθθ
4) Temperature di mandata e ritorno al generatore1
Se vi è connessione diretta, temperature e portate del generatore e del circuito di generazione
coincidono.
edrgrbfgfb VV && === ,,,, θθθθ
La temperatura media nel generatore è data da:
2,,
,rbfb
avbθθ
θ+
=
1 Le temperature ai capi delle unità terminali e quelle ai capi dei corrispondenti circuiti di distribuzione o del generatore possono essere diverse, in quanto ogni circuito di distribuzione e generazione può includere connessioni di miscelazione, ricircolo o by-pass. Questa possibilità verrà implementata nel foglio di calcolo in una prossima versione.
28
7 Pompa di calore
I sistemi di produzione a pompa di calore si differenziano a seconda del tipo di energia
utilizzata per il loro funzionamento:
a) energia elettrica (pompe di calore a compressione di vapore azionate da motore elettrico);
b) energia chimica di un combustibile (pompe di calore a compressione di vapore azionate
da motore a combustione e pompe di calore ad assorbimento);
e per il tipo di sorgente esterna dalla quale si preleva l’energia all’evaporatore.
Si considerano quindi le due seguenti situazioni tipologiche all’evaporatore:
c) temperatura esterna costante;
d) temperatura esterna variabile.
L’energia primaria direttamente richiesta dall’apparato generatore, tenuto conto del contributo
di energia termica fornito direttamente dalle pompe di circolazione al fluido termovettore, è
data da:
COP
COP
QQQ
popopauxpc
η⋅−=
−=
dove:
Qp è l’energia termica fornita dal sistema di produzione nel mese;
Qpo è l’energia elettrica assorbita dalle pompe di circolazione nel periodo di funzionamento;
ηpo è la frazione utile dell’energia elettrica assorbita dalle pompe di circolazione o similari
effettivamente trasferita al fluido (convenzionalmente assunta pari a 0,85);
COP è il coefficiente di effetto utile medio mensile della pompa di calore valutato in termini
di energia primaria.
L’energia primaria richiesta per il funzionamento degli ausiliari è data da:
sen
poave
QQQ
η+
=
dove:
Qav è l’energia elettrica assorbita da ausiliari vari nel periodo di funzionamento;
ηsen è il rendimento del sistema elettrico nazionale (in assenza di obblighi specifici si può
assumere pari a 0,36).
Il coefficiente di effetto utile medio mensile della pompa di calore valutato in termini di
energia primaria è dato da:
c
uT
Q
QCOPCOP ==
se utilizzanti energia chimica di combustibile,
senme
usenE
Q
QCOPCOP ηη ⋅=⋅=
dove Qme è l’energia elettrica assorbita dal motore, se utilizzanti energia elettrica.
29
Il valore del coefficiente di effetto utile, COPT o COPE, si determina dai dati di
funzionamento della pompa di calore una volta definite le temperature di funzionamento della
stessa.
Ai fini della valutazione del coefficiente di effetto utile medio mensile della pompa di calore
sono necessari i seguenti dati:
� temperatura di funzionamento dell’evaporatore;
� temperatura di funzionamento del condensatore.
7.1 Temperatura esterna costante
Questa situazione si realizza quando la sorgente esterna è costituita da acqua di fiume, lago,
aria di estrazione. Il valore del coefficiente di effetto utile medio mensile si può ritenere
costante nel tempo. Esso è desumibile dalle caratteristiche di funzionamento della pompa di
calore una volta definiti i valori delle temperature di funzionamento. In assenza di dati
specifici si può ammettere che le prestazioni del sistema varino linearmente con le
temperature di funzionamento.
7.2 Temperatura esterna variabile
Questa situazione si realizza quando la sorgente esterna è costituita da aria esterna o da altri
sistemi in cui la temperatura varia durante il periodo di funzionamento. In questo caso il
coefficiente di effetto utile della pompa di calore varia istante per istante. In assenza di dati
specifici sull’analisi di frequenza della variazione delle temperature esterne durante il periodo
considerato, si può determinare il valore medio mensile del coefficiente di effetto utile
facendo riferimento ai valori medi mensili della temperatura dell’aria esterna.
In assenza di dati specifici si può ammettere che le prestazioni variano linearmente con la
temperatura esterna.
Se θr rappresenta la temperatura di riferimento della sorgente fredda (temperatura nominale
rispetto alla quale sono calcolate le prestazioni della macchina) il coefficiente di effetto utile
si calcola come:
( ) ( )80
80
20
20
++
⋅++⋅=
θθ
θθθθ r
rrCOPCOP
dove:
COP( θr) è il coefficiente di effetto utile alla temperatura esterna nominale θr;
θ è la temperatura media mensile dell’aria esterna.
30
Parte D - Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di
acqua calda sanitaria
Il documento CTI-R 03/3 propone, per il calcolo del fabbisogno di energia primaria per la
produzione di acqua calda sanitaria, un metodo che è orientato al dimensionamento degli
impianti ma che può portare ad una sovrastima dei consumi medi. Sulla base quindi delle
valutazioni riportate al paragrafo 4 si ritiene, ai soli fini della certificazione energetica, di
fissare un fabbisogno di acqua calda convenzionale pari a 1 litro/m2giorno. Di conseguenza
l’energia necessaria si può ricavare da:
Q load,s = 1 . S . 4,1868 . (θhw – θcw) tmonth s [kWh]
dove:
θhw è la temperatura dell’acqua calda utilizzata ed è assunta pari a 48°C;
θcw è la temperatura dell’acqua fredda che entra nel sistema di produzione ed è in funzione
della zona in esame; nel calcolo è stata assunta pari a 13°C.
tmonth è l’intervallo di tempo, espresso in ore, corrispondente alla durata del mese considerato
1 Contributo dei collettori solari
La norma europea EN 15316 "Heating systems in buildings. Method for calculation of system
energy requirements and system efficiencies. Part 4-3: space heating
generation systems, thermal solar systems" riporta le espressioni da utilizzare per il calcolo
dei contributi da collettori solari.
L’output del sistema termico solare è calcolato, per ogni mese, attraverso la relazione:
Q out,s = ( aY + bX + cY² + dX² + eY3 + fX3 )*Q load,s [kWh]
dove:
Q load,s è il carico applicato al sistema solare termico (fabbisogno termico utile) [kWh];
a, b, c, d, e, f sono coefficienti di correlazione, definiti nell’Allegato B della norma:
Coefficiente
a 1.029
b -0.065
c -0.245
d 0.0018
e 0.0215
f 0
31
X e Y sono valori adimensionali; X è in funzione del coefficiente di perdita termico del ciclo
del collettore, dalla differenza di temperatura
X = A UC ηloop ∆Τ ccap tmonth / (Q load,s *1000)
dove:
∆T è la differenza di temperatura, rispetto la temperatura di riferimento che è assunta pari a:
θref = 11.6 + 1.18 θhw + 3.86 θcw – 2.32 θa [°C]
dove:
θhw è la temperatura dell’acqua calda utilizzata ed è assunta pari a 48°C;
θcw è la temperatura dell’acqua fredda che entra nel sistema di produzione ed è in funzione
della zona in esame; nel calcolo è stata assunta pari a 13°C;
θa è la temperatura media diurna per il periodo considerato;
ccap è un coefficiente correttivo, calcolato come segue:
ccap = ( Vref / VS)0.25
dove:
Vref è il volume di riferimento ed è assunto pari a 75 litri per m²;
VS è il volume di accumulo;
tmonth è la durata del mese espressa in ore;
Uc è il coefficiente di perdita termica del ciclo del collettore ed è calcolato attraverso la
seguente equazione:
UC = a1 + UL/A [W/(m²K)]
dove:
a1 è il coefficiente di perdita di calore di prim’ordine del collettore solare (dall'en 12975-2) e
relativo alla zona dell'apertura; l’allegato B della norma riporta i valori di riferimento:
- a1 = 3.5 W/m²K per collettore piano vetrato a flusso diretto e collettore piano vetrato con
scambiatore;
- a1 = 1.8 W/m²K per collettore a tubi evacuati a flusso diretto e collettore a tubi evacuati
con scambiatore;
UL rappresenta le perdite termiche del circuito dei tubi del collettore;
UL = 5 + 0.5 A [W/(m2K)]
dove:
A è l’area di apertura del collettore [m2].
Y è invece calcolato dalla seguente espressione, in funzione dell’irradiazione solare sulla
superficie del collettore:
Y = A IAM η0 ηloop Gmonth tmonth / (Qload,s*1000)
dove:
IAM rappresenta l’angolo di incidenza ed è funzione del tipo di collettore:
32
- per collettore piano vetrato: IAM = 0.94;
- per collettore a tubi evacuati: IAM = 0.97;
l’efficienza del collettore a perdita zero η0 è indicato pari 0,8 (in accordo con EN 12975-2);
ηloop è l’efficienza del ciclo del collettore, che considera l’influenza dello scambiatore di
calore e delle perdite termiche dal ciclo ed è indicato pari 0,8;
Gmonth è l’irradiazione solare media sul piano del collettore durante il periodo considerato
[W/m2];
33
2 Riferimenti Normativi
1. Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo e del consiglio del 16 dicembre 2002 sul rendimento energetico nell'edilizia. Gazzetta Ufficiale delle Comunità europee n. L1 del 4 gennaio 2003.
2. Decreto Legislativo del 19 agosto 2005, n. 192, Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico dell’edilizia. Gazzetta Ufficiale n. 222 del 23/09/2005 – Supplemento Ordinario n. 158.
3. D.P.R. del 15 novembre 1996, n. 660, Regolamento per l’attuazione della direttiva 92/42/CEE concernente i requisiti di rendimento delle nuove caldaie ad acqua calda, alimentate con combustibili liquidi o gassosi. Supplemento Ordinario alla Gazzetta Ufficiale n. 302 del 27/12/1996.
4. Decreto Legislativo 30 maggio 2008 , n. 115, 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.“Gazzetta Ufficiale” n. 154 del 3 luglio 2008.
5. UNI EN ISO 6946:2008, Componenti ed elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolo (Building components and building elements — Thermal resistance and thermal transmittance — Calculation method).
6. UNI EN ISO 10077-1:2007, Prestazione termica di finestre, porte e chiusure oscuranti - Calcolo della trasmittanza termica - Parte 1: Generalità (Thermal performance of windows, doors and shutters - Calculation of thermal transmittance - Part 1: General).
7. UNI EN 12831:2006, - Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo di calcolo del carico termico di progetto (Heating systems in buildings - Method for calculation of the design heat load)
8. UNI EN ISO 13370:2008, Prestazione termica degli edifici Trasferimento di calore attraverso il terreno Metodi di calcolo (Thermal performance of buildings - Heat transfer via the ground - Calculation methods)
9. UNI EN ISO 13786:2008, Prestazione termica dei componenti per edilizia - Caratteristiche termiche dinamiche - Metodi di calcolo (Thermal performance of building components — Dynamic thermal characteristics — Calculation methods).
10. UNI EN ISO 13789:2008, Prestazione termica degli edifici - Coefficienti di trasferimento del calore per trasmissione e ventilazione - Metodo di calcolo (Thermal performance of buildings - Transmission and ventilation heat transfer coefficients - Calculation method).
11. UNI EN ISO 13790:2008, Prestazione energetica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento (Energy performance of buildings - Calculation of energy use for space heating and cooling).
12. UNI EN ISO 14683:2008, Ponti termici in edilizia - Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimento (Thermal bridges in
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building construction - Linear thermal transmittance - Simplified methods and default values).
13. UNI EN 15217:2007, Prestazione energetica degli edifici - Metodi per esprimere la prestazione energetica e per la certificazione energetica degli edifici (Energy performance of buildings - Methods for expressing energy performance and for energy certification of buildings).
14. UNI EN 15241:2008, Ventilazione degli edifici - Metodi di calcolo delle perdite di energia dovute alla ventilazione e alle infiltrazioni in edifici commerciali (Ventilation for buildings - Calculation methods for energy losses due to ventilation and infiltration in commercial buildings).
15. UNI EN 15242:2008, Ventilazione degli edifici - Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d’aria negli edifici, comprese le infiltrazioni (Ventilation for buildings - Calculation methods for the determination of air flow rates in buildings including infiltration).
16. UNI EN 15251:2007, Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics
17. UNI EN 15316 -1:2008, Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto - Parte 1: Generalità (Heating systems in buildings - Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies - Part 1: General)
18. UNI EN 15316 -2-1:2008, Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto - Parte 2-1: Sistemi di emissione del calore negli ambienti (Heating systems in buildings - Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies - Part 2-1: Space heating emission systems)
19. UNI EN 15316 -2-3:2008, Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto - Parte 2-3: Sistemi di distribuzione del calore negli ambienti (Heating systems in buildings - Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies - Part 2-3: Space heating distribution systems)
20. UNI EN 15316 -3-1:2008, Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto - Parte 3-1: Impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, caratterizzazione dei fabbisogni (fabbisogni di erogazione) (Heating systems in buildings - Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies - Part 3-1: Domestic hot water systems, characterisation of needs (tapping requirements))
21. UNI EN 15316 -3-2:2008, Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto - Parte 3-2: Impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, distribuzione (Heating systems in buildings - Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies - Part 3-2: Domestic hot water systems, distribution)
22. UNI EN 15316 -3-3:2008, Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto - Parte 3-3: Impianti per
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la produzione di acqua calda sanitaria, generazione (Heating systems in buildings - Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies - Part 3-3: Domestic hot water systems, generation)
23. UNI EN 15316 4-1:2008, Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto Parte 4-1: Sistemi di generazione per il riscaldamento degli ambienti, sistemi a combustione (caldaie) (Heating systems in buildings - Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies - Part 4-1: Space heating generation systems, combustion systems (boilers)).
24. UNI EN 15316 4-3:2008, Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto Parte 4-3: Sistemi di generazione del calore, sistemi solari termici (Heating systems in buildings. Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies - Part 4-3: Heat generation systems, thermal solar systems).
25. UNI EN 15377 -1:2008, Impianti di riscaldamento negli edifici - Progettazione degli impianti radianti di riscaldamento e raffrescamento, alimentati ad acqua integrati in pavimenti, pareti e soffitti - Parte 1: Determinazione della potenza termica di progetto per il riscaldamento e il raffrescamento (Heating systems in buildings - Design of embedded water based surface heating and cooling systems - Part 1: Determination of the design heating and cooling capacity).
26. UNI EN 15377 -2:2008, Impianti di riscaldamento negli edifici - Progettazione degli impianti radianti di riscaldamento e raffrescamento, alimentati ad acqua integrati in pavimenti, pareti e soffitti - Parte 2: Progettazione, dimensionamento e installazione (Heating systems in buildings - Design of embedded water based surface heating and cooling systems - Part 2: Design, dimensioning and installation).
27. UNI EN 15377 -3:2008, Impianti di riscaldamento negli edifici - Progettazione degli impianti radianti di riscaldamento e raffrescamento, alimentati ad acqua integrati in pavimenti, pareti e soffitti - Parte 3: Ottimizzazione per l’utilizzo di fonti di energia rinnovabile (Heating systems in buildings - Design of embedded water based surface heating and cooling systems - Part 3: Optimizing for use of renewable energy sources).
28. UNI EN 15603:2008, Prestazione energetica degli edifici Consumo energetico globale e definizione dei metodi di valutazione energetica (Energy performance of buildings - Overall energy use and definition of energy ratings)
29. UNI 10347:1993, Riscaldamento e raffrescamento degli edifici - Energia termica scambiata tra una tubazione e l’ambiente circostante - Metodo di calcolo
30. UNI 10348:1993, Riscaldamento degli edifici - Rendimenti dei sistemi di riscaldamento - Metodo di calcolo
31. UNI 10349:2004, Riscaldamento e raffrescamento degli edifici - Dati climatici.
32. UNI 10351:2004, Materiali da costruzione - Conduttività termica e permeabilità al vapore.
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33. UNI/TS 11300-1:2008, Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale.
34. UNI/TS 11300-2:2008, Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria.
35. CTI-R 03/3, Prestazioni energetiche degli edifici. Climatizzazione invernale e preparazione acqua calda per usi igienico-sanitari, Raccomandazione CTI;
