Prestazioni energetiche degli edifici : le UNI/TS 11300-4 ...
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P. Baggio - dic. 2012
Prestazioni energetiche Prestazioni energetiche degli edificidegli edifici : le : le UNI/TS 11300-4UNI/TS 11300-4(e le energie rinnovabili)(e le energie rinnovabili)
prof. ing. Paolo Baggio - Univ. Trentoprof. ing. Paolo Baggio - Univ. Trento
Comitato Termotecnico Italianowww.cti2000.it
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ENTE DI NORMAZIONE FEDERATO ALL’UNI
Comitato Termotecnico Italiano
Partecipazione all’attività normativa europea
Elaborazione di allegati o documenti di supporto alla normativa europea
Progetti di norme tecniche nazionali
Attività pre-normativa
Partecipazione nei gruppi di studio riguardanti provvedimenti legislativi nazionali
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SC 1 - Trasmissione del calore e fluidodinamicaSC 2 - Fonti convenzionali di energia e processi di conversione
SC 3 - Generatori di calore e impianti in pressione
SC 4 - Turbomacchine e macchine volumetriche
SC 5 - Condizionamento dell'aria e refrigerazione
SC 6 - Riscaldamento e ventilazione
SC 7 - Impianti termoelettrici, nucleari e tecnologie di sicurezza
SC 8 - Misure e strumentazione
SC 9 - Fonti rinnovabili di energia
Struttura del CTI
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Enti di normazione
Italia
Europa
Norme nazionali
Norme mondiali
Norme europeeNorme europee
Mondo
Italia
Europa
Mondo
ALTRI SETTORI SETTORE ELETTRICO
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Relazione tra legislazione e normativa tecnica
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Mandato M343
TC 89 Prestazioni termiche degli edifici e dei componenti edilizi
TC 156 Impianti di ventilazione e di condizionamento negli edifici
TC 169 Luce ed illuminazione
TC 228 Impianti di riscaldamento negli edifici
TC 247 Regolazioni per le installazioni meccaniche negli edifici
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Relazione tra legislazione e normativa tecnica
UNI 7357
UNI 10344 - UNI 10348
UNI 10376 UNI 10379 UNI 10389UNI 10345 UNI 10346 UNI 10347 UNI 10349 UNI 10351 UNI 10355
Direttiva 2002/91/CE
Legge 373/76 Legge 10/91
DM 6.8.94Recepimento norme UNI
D. Lgs. 192/2005Aggiornato dal
D. Lgs. 311/2006
Legislazione nazionale
Legislazione europea
Norm
ativa tecnica
Rinvio alle norme tecniche (non univoco)Allegato M,D. Lgs. 115/2008
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Metodologia di calcolo della prestazione energetica (da UNI EN 15615:2008)
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Calcolo dell'energia
richiesta
Schemagenerale
(da UNI EN 15615)
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Metodologia di calcolo dell'energia consumata – norme di riferimento (1/2)
D) Ventilazione – EN 15241, energia necessaria per fornire ed estrarre l'aria, sulla base dei ventilatori e dei sistemi di regolazione installati , includendo l'energia per l'umidificazione se applicabile.
E) Illuminazione – EN 15193, energia consumata per illuminazione sulla base della potenza installata e l'utilizzo annuale secondo il tipo di edificio, l'occupazione ed i sistemi di controllo.
F) Sistemi integrati di regolazione e “building automation” – EN 15232, prende in considerazione le ulteriori ottimizzazioni dei consumi energetici ottenibili con applicazioni integrate interdisciplinari dei sistemi di regolazione per riscaldamento, ventilazione raffrescamento acqua calda sanitaria e illuminazione.
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Metodologia di calcolo dell'energia consumata – norme di riferimento (1/2)
A) Riscaldamento – EN 15316-1, EN 15316-2-1, EN 15316-2-3, e parte della EN 15316-4 (a seconda del tipo di impianto), incluse perdite e regolazione, e EN 15377 per pannelli radianti. L'input per il calcolo risulta dalla EN ISO 13790 (utilizzando metodi semplificati o simulazione dinamica ).
B) Raffrescamento – EN 15243, incluse perdite e regolazione, ed energia per deumidificazione se applicabile. L'input per il calcolo risulta dalla EN ISO 13790 (utilizzando metodi semplificati o simulazione dinamica ).
C) Acqua calda sanitaria – EN 15316-3, che include sia le indicazioni sul fabbisogno di acqua calda sanitaria per le differenti tipologie di edificio che il calcolo dell'energia necessaria per la preparazione.
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Uno strumento nazionale di calcolo
Norme tecniche europee
a supporto della Direttiva 2002/91 CE
Raccomandazione CTI
03/3 – Novembre 2003
Allegati nazionali
alle norme EN
Norme nazionali UNI
di supporto
NORMA UNI TS
Prestazioni energetiche degli edificiMetodi di calcolo
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• La Specifica Tecnica (TS) definisce le modalità per l’applicazione nazionale delle norme (UNI) EN (ISO) per il calcolo dei fabbisogni di energia (incluso il riscaldamento e il raffrescamento) degli edifici.
• La specifica tecnica è rivolta a tutte le possibili applicazioni previste dalle (UNI) EN (ISO) : calcolo di progetto (design rating), valutazione energetica di edifici attraverso il calcolo in condizioni standard (asset rating) o in particolari condizioni climatiche e d’esercizio (tailored rating).
UNI/TS 11300 – perché TS ?
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• Il documento è coerente con le norme elaborate dal CEN nell'ambito del mandato M/343 a supporto della Direttiva Europea 2002/91/CE sulle prestazioni energetiche degli edifici.
• La presente specifica tecnica ha lo scopo di favorire univocità di valori e di metodi per consentire la riproducibilità e confrontabilità dei risultati ed ottemperare alle condizioni richieste da documenti a supporto di disposizioni nazionali.
Perché UNI/TS 11300 ?
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Perché UNI/TS 11300 ?
• In definitiva le UNI/TS 11300 costituiscono le istruzioni per l’applicazione a livello nazionale della direttiva 2002/91/CE e della norme europee (UNI EN ISO 13790:2008 e collegate) che da essa discende.
• Hanno una funzione simile a quella svolta in passato dalla UNI 10379 che forniva le istruzioni per l’applicazione della UNI 10344 alle verifiche richieste dalla legge.
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La determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici richiede metodi di calcolo per:
1) il fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento ambiente;
2) il fabbisogno di energia per acqua calda sanitaria;3) il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli
impianti di climatizzazione invernale;4) il rendimento e il fabbisogno di energia primaria per la
produzione di acqua calda sanitaria;5) il risparmio di energia primaria ottenibile utilizzando
energie rinnovabili ed altri metodi di generazione per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria;
6) il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di climatizzazione estiva.
UNI/TS 11300
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UNI/TS 11300: tipo di valutazione
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• 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 - 3 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva
• UNI/TS 11300 - 4 Prestazioni energetiche degli edifici – Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria
UNI/TS 11300
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UNI TS 11300-4
• Utilizzo di energie rinnovabili Solare termico Combustione di Biomasse Fotovoltaico
• Altri metodi generazione Pompe di calore Teleriscaldamento Cogenerazione
UNI/TS 11300 - 4 Prestazioni energetiche degli edifici – Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione
invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria.
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UNI/TS 11300 - 4
Forniscono le indicazioni per l'applicazione delle famiglia di norme UNI EN 15316 - Parte 4-x-x:Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto per i sistemi diversi dal tradizionale generatore di calore alimentato a gas o a gasolio
Prestazioni energetiche degli edifici – Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione
per riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria
UNI/TS 11300-4 collegamenti con UNI EN 15316
UNI EN 15316 - Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto
Parte 4-2: Sistemi di generazione per il riscaldamento degli ambienti, pompe di caloreParte 4-3: Sistemi di generazione del calore, sistemi solari termici
Parte 4-4: Sistemi di generazione del calore, sistemi di cogenerazione negli edifici
Parte 4-5: Sistemi di generazione per il riscaldamento degli ambienti, prestazione e qualità delle reti di riscaldamento urbane e dei sistemi per ampie volumetrie
Parte 4-6: Sistemi di generazione del calore, sistemi fotovoltaici
Parte 4-7: Sistemi di generazione per il riscaldamento degli ambienti, sistemi di combustione a biomassa
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UNI TS 11300-4 - Principi Generali
UNI TS 11300-4
Confini dell'Edificio
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UNI TS 11300-4 - Principi Generali
Parametri di valutazione delle prestazioni energetiche dell’edificio
La presente specifica tecnica prevede la valutazione di:
- fabbisogno di energia primaria;
- contributo in energia primaria di ciascun vettore energetico;
- produzione di CO2 globale;
- produzione di CO2 di ciascun vettore energetico.
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UNI TS 11300-4 - Principi Generali
Schema Esemplificativo
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UNI TS 11300-4 - Principi Generali
Sequenza di impiego dei generatori (priorità)(in assenza di altre indicazioni di progetto)
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UNI TS 11300-4 – Cose NON dette
Quello che la norma non dice:
- fattori di conversione in energia primaria (fp) di energia elettrica, solare, biomasse, energia a bassa entalpia usata da pompe di calore, proveniente da teleriscaldamento.
- va fatto riferimento alla legislazione vigente (D.P.R. 59/09)
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Fattori di conversione
Primary energy factors and CO2 production coefficients
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UNI TS 11300-4 – Cose NON detteProvincia Aut. di Trento – Giunta Provinciale
Delibera n° 1539 del 20/7/2012
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UNI TS 11300-4 – Cose NON dette
Quello che la norma non dice:
- come valutare il contributo dell'energia elettrica di origine fotovoltaica?
- come va valutata l'energia elettrica e termica esportata ?
- come va valutata la quota di energia rinnovabile ?
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UNI TS 11300-4 – SOLARE TERMICO
Bilancio Energetico sottosistema solare termico:
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UNI/TS 11300-4 – SOLARE TERMICO
La norma UNI-EN 15316-4-3 prevede 2 metodi di calcolo:
- metodo A: metodo semplificato per sottosistemi prefabbricati con superficie < 6 m2
- metodo B: negli altri casi (in particolare per i sistemi realizzati assemblando componenti separati)
La norma UNI/TS 11300-4 riporta il metodo B con gli aggiornamenti necessari per allinearlo alla normativa nazionale
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UNI/TS 11300-4 – SOLARE TERMICOIl metodo B
- si tratta, di fatto, del metodo carta F sviluppato da A. Duffie e W. A. Beckman a partire dal calcolo degli scambiatori di calore e che tiene conto dell'effetto degli accumuli. L' energia mensile ottenuta Qsol,out,mese è
X = Rapporto tra perdite ed energia utile prodotta
Y = Rapporto tra irradiazione solare ed energia utile prodotta
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UNI/TS 11300-4 – SOLARE PV
Solare Fotovoltaico
Il calcolo dell'energia solare prodotta mensilmente da un impianto fotovoltaico viene ottenuto a partire dall'irradiazione solare mensile incidente sul pannello e dai dati relativi alle caratteristiche del pannello
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UNI/TS 11300-4 – BIOMASSE
Combustione di biomasse
Sono previsti due metodi di calcolo:
- metodo basato su rendimenti pre-calcolati e coefficienti correttivi da usare per gli impianti più semplici (impianti a biomassa solida a caricamento manuale).
- metodi di calcolo indicati nell'appendice B della norma UNI/TS 11300-2.
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UNI/TS 11300-4 – BIOMASSE
Rendimenti Precalcolati
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UNI/TS 11300-4 – BIOMASSE
Altrimenti metodi previsti nell'appendice B
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALORE
Pompe di calore
Vengono considerate pompe di calore a compressione di vapore azionate da motore elettrico e a pompe di calore ad assorbimento utilizzanti come fonti di energia l’aria, il terreno o le acque, sia di falda sia superficiali, e impiegate quali generatori termici per i servizi di riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria tramite fluidi termovettore aria e acqua.
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALORE
Fonti di energia
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALORE
Metodologia di calcolo COP e GUEIl parametro più importante di una pompa di calore è il COP (Coefficient Of Performance):
COP = Pot. termica ottenuta / Pot. elettrica assorb.
Per le pompe di calore ad assorbimento a fuoco diretto si usa il GUE (Gas Utilization Efficiency):
GUE = Pot. termica ottenuta / Pot. termica assorb.
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALORE
Prestazioni a pieno carico “dichiarate”
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALORE
Prestazioni in condizioni diverse da quelle dichiarateVa innanzitutto determinato il “rendimento di 2° Principio” η
II:
ηII = COP
eff / COP
max
COPeff = COP nelle condizioni dichiarate
COPmax
= (θc + 273,15)/(θc – θf) – valore max
teorico
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALORE
Prestazioni in condizioni diverse da quelle dichiarateI valori del COP o del GUE per temperature intermedie si calcolano:
- all'interno del campo di dati fornito dal fabbricante: interpolazione lineare del rendimento di secondo principio in funzione della temperatura ;
- al di fuori del campo di dati fornito dal fabbricante (con scostamento massimo di 5 K): rendimento di secondo principio costante e pari al caso più vicino fornito dal fabbricante
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALORE
Prestazioni a fattore di carico CR ridottoA fattore di carico macchina CR minore di 1 (carico applicato minore della potenza massima) si ha una variazione di COP (o GUE) ed è richiesto un fattore correttivo .
Tale fattore correttivo può essere determinato:
- in base a dati forniti dal fabbricante;
- in base a modelli di calcolo quando tali dati non siano forniti; per pompe di calore a compressione ad azionamento elettrico si utilizza UNI EN 14825
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALOREIntervalli di calcolo
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALORE
Intervalli di calcolo
- Ciascun bin è definito da un intervallo di temperatura di ampiezza pari ad 1 K.
- Per ogni bin si definisce il numero di ore con temperatura compresa nell’intervallo di definizione del bin nel mese considerato.
- Per esempio nel caso di sorgente fredda costituita da aria esterna t3,2 = 5 h significa che nel mese di febbraio (mese 2),
la temperatura dell’aria esterna è compresa per 5 h fra 2,5 e 3,5 °C.
- I bin mensili per aria esterna si determinano secondo l’appendice G.
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UNI/TS 11300-4 – POMPE DI CALORE
Scopo del calcolo (SCOP)
Il fine del calcolo è la determinazione del coefficiente di prestazione medio stagionale SCOP secondo UNI EN 14825 inclusi i consumi dovuti a sbrinamento, riscaldatori elettrici supplementari e tutti i consumi (elettrici e non) dovuti agli ausiliari, sia durante il funzionamento (on) che durante gli intervalli di stand by
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UNI/TS 11300-4 – TELERISCALDAMENTO
Teleriscaldamento
- Sono esclusi i sistemi di riscaldamento di quartiere costituiti da centrale termica destinata a servire più edifici che sono trattati nella UNI/TS 11300-2.
-Nel caso in cui l’energia termica utile sia fornita da un soggetto distinto dalla proprietà degli immobili serviti, è compito di tale soggetto fornire il fattore di conversione in energia primaria.
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UNI/TS 11300-4 – TELERISCALDAMENTO
Teleriscaldamento
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UNI/TS 11300-4 – TELERISCALDAMENTO
Teleriscaldamento – metodo di calcolo
- Il calcolo riguarda il tratto dal punto di consegna dell’energia all’ingresso della sotto stazione (punto d) al punto di uscita dell’energia dalla sottostazione (punto e).
- La procedura di calcolo dal punto di uscita dell’energia della sottostazione (punto e) in avanti è quella descritta nella UNI/TS 11300-2.
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UNI/TS 11300-4 – COGENERAZIONE
Vengono considerati impianti di potenza elettrica sino a 1000 kW alimentati con combustibili liquidi o gassosi fossili o con biogas e bioliquidi. La presente norma assume che:
- le unità cogenerative siano connesse in parallelo alla rete elettrica pubblica;
- la regolazione della sezione cogenerativa sia esclusivamente in funzione del fabbisogno di calore in ingresso al sottosistema di distribuzione (modalità termico segue);
- tutta l’energia termica prodotta in cogenerazione sia effettivamente utilizzata, ovvero non sia previsto l’intervento di sistemi per la dissipazione del calore prodotto durante il normale esercizio dell’impianto.
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UNI/TS 11300-4 – COGENERAZIONE
Tipologia di motore primo:
- motore a combustione interna (ciclo Otto e ciclo Diesel);
- turbina a gas con recupero del calore dei gas di scarico;
- altre tipologie (motori a combustione esterna con ciclo Stirling, celle a combustibile, ecc.);
- sono esclusi gli impianti a ciclo Rankine a vapore o a fluido organico per la produzione di energia elettrica e recupero di calore.
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UNI/TS 11300-4 – COGENERAZIONE
Scelta del metodo di calcolo
La norma considera :
- impianti in cui le unità della sezione cogenerativa sono dimensionate per funzionare a carico nominale per la maggior parte dell’anno o della stagione se adibite a solo riscaldamento;
- impianti in cui la potenza termica totale nominale erogata dalla sezione cogenerativa è sensibilmente maggiore del fabbisogno termico di base richiesto con continuità all’ingresso del sistema di distribuzione. La sezione cogenerativa funziona quindi a carico variabile, modulando il fattore di carico della o delle unità di cui è composta e/o avviandole in sequenza secondo logiche di regolazione ad inseguimento termico.
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UNI/TS 11300-4 – COGENERAZIONE
Per ciascuna delle suddette due modalità si fornisce uno specifico metodo di calcolo:
- “metodo del contributo frazionale” per la prima modalità;
- “metodo del profilo di carico mensile” per la seconda modalità.
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UNI/TS 11300-4 – COGENERAZIONE
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•UUNI 10349 Riscaldamento e raffrescamento degli edifici - Dati climaticiNI 10349 Riscaldamento e raffrescamento degli edifici - Dati climatici
•UNI/TS 11300-1 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: UNI/TS 11300-1 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione delfabbisogno di energia termica dell’edificio per la Determinazione delfabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernaleclimatizzazione estiva ed invernale
•UNI/TS 11300-2 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 2: UNI/TS 11300-2 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 2: Determinazione delfabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la Determinazione delfabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitariaclimatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria
•UNI/TS 11300-3 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 3: UNI/TS 11300-3 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 3: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per laclimatizzazione estivalaclimatizzazione estiva
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UNI EN 303-5 Caldaie per riscaldamento - Caldaie per combustibili solidi, UNI EN 303-5 Caldaie per riscaldamento - Caldaie per combustibili solidi, con alimentazione manuale e automatica, con una potenza termica con alimentazione manuale e automatica, con una potenza termica nominale fino a 300 kW - Parte 5: Terminologia, requisiti, prove e nominale fino a 300 kW - Parte 5: Terminologia, requisiti, prove e marcaturamarcatura
UNI/TS 11300-4 – RIFERIMENTI NORMATIVI 1/2UNI/TS 11300-4 – RIFERIMENTI NORMATIVI 1/2
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UNI/TS 11300-4 – RIFERIMENTI NORMATIVI 2/2UNI/TS 11300-4 – RIFERIMENTI NORMATIVI 2/2
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•
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P. Baggio - dic. 2012
• Le UNI TS 11300 costituiscono un riferimento nazionale per il calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici
• Le UNI TS hanno una validità di 3 anni
• 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
CONCLUSIONICONCLUSIONI
P. Baggio - dic. 2012
Conclusioni
Grazie a tutti per l’attenzione !