Progetto di edifici nZEB

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eBookI Quaderni Tecnici di Logical Soft

IL NUOVO PROGETTOnZEB DEGLI EDIFICI

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Ing. Sara Nobili

NUOVA EDIZIONE

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I Quaderni Tecnici di Logical Soft

IL NUOVO PROGETTO nZEB DEGLI EDIFICI

INDICE COME NASCE QUESTA GUIDA 4 1 INTRODUZIONE 5

2 CHE COS’È UN EDIFICIO NZEB 6

3 QUALI VERIFICHE PER IL PROGETTISTA 7 3.1 L’edificio di riferimento 7 3.2 Verifiche relative all’involucro 10 3.3 Verifiche relative all’impianto 15

4 INDICAZIONI PROGETTUALI PER REALIZZARE UN EDIFICIO NZEB 16

5 PROGETTARE IL COMFORT ESTIVO DI UN EDIFICIO NZEB CON IL CALCOLO DINAMICO 17

5.1 Quale metodo di calcolo usare 17 5.2 Lo studio delle schermature mobili con il metodo orario 18 5.3 Lo studio dello sfasamento termico con il metodo orario 20 5.4 Lo studio del sistema di ventilazione naturale con il

metodo orario 21

6 IL PROGETTO DEGLI EDIFICI PUBBLICI CON I CAM PER L’EDILIZIA 21

6.1 Che cosa sono i criteri ambientali minimi 22 6.2 Verifiche richieste dal decreto CAM in termini di

prestazione energetica dell’edificio 22 6.3 Verifiche richieste dal decreto CAM in termini di

approvvigionamento energetico 24 7 CONCLUSIONI 25

Autore

Sara Nobili Ingegnere Civile Geotecnico ed esperta in analisi energetiche ed acustiche Da anni in Logical Soft, svolgo assistenza tecnica e docenza nei corsi di formazione. Come parte del team di produzione software ho contribuito allo sviluppo di ACUSTILOG e degli applicativi di TERMOLOG che riguardano la contabilizzazione del calore, il calcolo dei ponti termici ad elementi finiti, la diagnosi energetica degli edifici e il calcolo dei criteri ambientali minimi (CAM).

IL PROGETTO NZEB DEGLI EDIFICI 4

Come nasce questa guida Dal 1° gennaio 2021 è entrato in vigore sull’intero territorio nazionale l'obbligo di edifici nZEB per tutti gli immobili privati e pubblici.

Cos'è e come si progetta un edificio nZEB? Gli nZEB (acronimo di nearly Zero Energy Building) sono edifici ad elevate prestazione energetiche che richiedono per il loro funzionamento un consumo energetico estremamente basso, quasi nullo. Il loro fabbisogno è quindi coperto in maniera significativa da energia prodotta da fonti rinnovabili.

L’obbligo, ricordiamo, riguarda tutti gli immobili di nuova costruzione o sottoposti a riqualificazione energetica.

In questa guida ripercorriamo le regole per progettare correttamente un edificio nZEB secondo le indicazioni normative. Utilizziamo inoltre il calcolo dinamico orario UNI EN ISO 52016 per ottimizzare il comfort estivo. Infine, applichiamo i Criteri Ambientali Minimi per il progetto e la riqualificazione degli edifici pubblici. Tutti i casi studio sono svolti con il software per le analisi energetiche TERMOLOG.

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Buona lettura, Sara Nobili

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Per conoscerci meglio

Logical Soft è una software house italiana fondata nel 1985 e specializzata nella produzione di software tecnico per l'edilizia e l'ingegneria. I nostri software TERMOLOG, TRAVILOG, ACUSTILOG e SCHEDULOG si distinguono per innovazione tecnologica, facilità d’uso e aggiornamenti normativi sempre puntuali.

Non solo software: negli ultimi 12 mesi abbiamo organizzato oltre 450 corsi gratuiti in ambito energetico, strutturale, acustico e sicurezza erogando oltre mille ore di formazione gratuita. In linea con l’evoluzione del mercato abbiamo sviluppato nuovi strumenti per cogliere le opportunità del Superbonus 110%.

Nel 2020 - 2021abbiamo preso parte a Obiettivo SuperBonus 110, un ciclo di eventi live organizzati da ISNOVA con la partecipazione di ENEA, tutti centrati sui nuovi incentivi fiscali. Inoltre siamo stati selezionati come opinion leader nell'ambito della Campagna Nazionale per la promozione e informazione sui temi dell’efficienza energetica "Italia in Classe A" e abbiamo realizzato per ENEA il poster riepilogativo delle diverse forme di bonus fiscali.

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1 INTRODUZIONE La definizione di edificio nZEB (Nearly Zero Energy Building) si affaccia al panorama normativo della efficienza energetica degli edifici con il pacchetto di Direttive Europee definite dall’acronimo EPBD (Energy Performance Building Directions) nel 2010. In particolare, l’articolo 9 dell’EPBD 31/2010:

Articolo 9: Edifici a energia quasi zero Gli Stati membri provvedono affinché: • entro il 31 dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione siano edifici a energia quasi zero • entro il 31 dicembre 2018 gli edifici di nuova costruzione occupati da enti pubblici e di

proprietà di questi ultimi siano edifici a energia quasi zero Gli Stati membri procedono inoltre, sulla scorta dell'esempio del settore pubblico, alla definizione di politiche e all'adozione di misure, quali la fissazione di obiettivi, finalizzate a incentivare la trasformazione degli edifici ristrutturati in edifici a energia quasi zero e ne informano la Commissione nei piani nazionali di cui al paragrafo 1.

Il recepimento in Italia della direttiva europea avviene con il D.L. 63/2013 poi tramutato in Legge 90 il 3 agosto 2013. Progettare nZEB per un professionista significa porre particolare attenzione al calcolo e alla verifica di alcuni parametri che attestano di avere a che fare con un “edificio ad altissima prestazione energetica […]. Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo è coperto in misura significativa da energia da fonti rinnovabili prodotta in situ”. Dal 1° gennaio 2021 tutti gli edifici progettati in Italia dovranno attenersi agli standard nZEB, e questo vale sia per gli immobili pubblici che per i privati. L’obbligo di progettare nZEB non è una novità assoluta del 2021, la situazione attuale è il termine di un lungo percorso di avvicinamento iniziato con il D.M. 11/10/2017, Decreto CAM, che obbligava le Pubbliche Amministrazioni ad includere nelle gare di appalto il rispetto di alcuni criteri dall’elevata valenza ambientale, denominati Criteri Ambientali Minimi (CAM) che, per quanto concerne le verifiche di prestazione energetica e di approvvigionamento energetico, corrispondevano integralmente a quanto richiesto dal Legislatore per un edificio ad energia quasi zero. Per quanto riguarda invece gli edifici privati l’obbligo di progettare nZEB è già in vigore da tempo in alcune regioni italiane, dal 2016 in Lombardia e dal 2019 in Emilia Romagna. La progettazione secondo criteri nZEB, di cui sopra, vale ovviamente per tutti gli edifici nuovi e per gli edifici soggetti ad una profonda ristrutturazione, come nel caso di un intervento di Demolizione e Ricostruzione. Per quanto concerne invece le ristrutturazioni di edifici esistenti è necessario adottare gli standard nZEB per:

• ristrutturazioni rilevanti, ovvero interventi su edifici con superficie superiore ai 1.000 m2 e ristrutturazione integrale dell’involucro;

• edifici siti in Lombardia sottoposti a ristrutturazione importante di primo livello, dove la direttiva regionale richiede il rispetto degli obblighi nZEB e quindi delle fonti rinnovabili.

Scopo di questo quaderno tecnico è fornire ai professionisti che operano nel settore uno strumento utile per chiarire innanzitutto cosa è un edificio nZEB, quali verifiche è necessario superare e, non da ultimo, quali sono gli accorgimenti progettuali più indicati per realizzare un edificio con le caratteristiche volute.


LOGICAL SOFT mette a disposizione del progettista una gamma di prodotti completa, adatta ad accompagnarlo nelle diverse fasi dell’analisi energetica di un edificio ad energia quasi zero. Primo fra tutti, Il Modulo PROGETTISTA di TERMOLOG è lo strumento che esegue le verifiche di progetto nZEB per edifici ad alte prestazioni e, esclusivamente per la Lombardia, integra il Motore di calcolo CENED+2.0 per verificare tutti i limiti previsti già oggi dalle DGR 3868 del 17/07/2015 e 2456/2017 e stampa la relazione tecnica completa per gli edifici ad energia quasi zero. TERMOLOG verifica anche i Criteri Ambientali Minimi (CAM), i requisiti previsti dal D.M. 11 ottobre 2017 per l'affidamento di servizi di progettazione e lavori relativi a nuova costruzione, ristrutturazione e manutenzione di edifici pubblici. Vedremo anche che, per garantire le verifiche riguardanti la prestazione estiva dell’edificio, l’utilizzo di un metodo di calcolo orario può essere preferibile al consueto metodo di calcolo stazionario mensile: il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG, basato sulla UNI EN ISO 52016, permette al progettista di analizzare l’edificio anche secondo questo approccio.

2 CHE COS’È UN EDIFICIO NZEB Il termine nZEB è l’acronimo di nearly Zero Energy Building e vuole indicare un edificio con consumo energetico pari quasi a zero. Gli edifici nZEB quindi per “funzionare” richiedono pochissima energia con un conseguente scarso impatto nocivo sull’ambiente.

La direttiva europea 31/2010/UE ha imposto agli stati membri di abbassare i consumi energetici degli edifici e ha fornito la prima definizione di edificio nZEB; in Italia tale direttiva è stata recepita con il DL 63/2013, poi convertito in Legge 90 il 3 agosto 2013.

Sul territorio italiano l’obbligo di progettare nZEB ha seguito i seguenti scaglioni temporali di applicazione:

• dal 1° gennaio 2019 gli edifici di nuova costruzione occupati da pubbliche amministrazioni e di proprietà di queste ultime, ivi compresi gli edifici scolastici, devono essere edifici a energia quasi zero

• dal 1° gennaio 2021 la disposizione di cui sopra è estesa a tutti gli edifici di nuova costruzione e agli edifici sottoposti a ristrutturazioni importanti di primo livello, quindi sia pubblici che privati

La Regione Lombardia e la Regione Emilia Romagna hanno invece anticipato i tempi di recepimento con un iter diverso:

Regione Lombardia

In Lombardia l’entrata in vigore degli standard di elevata efficienza energetica non è una novità del 2019 ma un dato di fatto già da qualche anno:

• già dal 1° gennaio 2016 tutti gli edifici nuovi o oggetto di ristrutturazione, siano essi pubblici o privati, devono essere edifici ad energia quasi zero

Regione Emilia Romagna

In regione Emilia Romagna con la Delibera di Giunta Regionale n. 967 del 20 luglio 2015 si è stabilito che:

• dal 1° gennaio 2017 gli edifici di nuova costruzione occupati da pubbliche amministrazioni devono essere edifici ad energia quasi zero

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• dal 1° gennaio 2019, anticipando di due anni le disposizioni nazionali, sussiste l’obbligo di standard nZEB anche per tutti i nuovi edifici privati

3 QUALI VERIFICHE PER IL PROGETTISTA

Il Decreto Ministeriale 26/06/2015 (Decreto Requisiti Minimi, da qui in avanti indicato sinteticamente come D.M.) esplicita quali sono i calcoli e le verifiche da compiere per potere ritenere un edificio ad energia quasi zero.

È importante sottolineare che il concetto di edificio nZEB è uguale su tutto il territorio nazionale; quello che cambia è la data di entrata in vigore degli obblighi.

Nei prossimi paragrafi analizziamo le verifiche richieste dal legislatore per avere un edificio ad energia quasi zero; particolare rilievo è dato al concetto di edificio di riferimento, innovativo rispetto al passato e di cruciale importanza per l’esito delle verifiche.

3.1 L’edificio di riferimento

La verifica dei requisiti di legge di un edificio nZEB si esegue confrontando gli indici di prestazione dell’edificio reale con gli stessi indici valutati per un edificio detto “di riferimento”. Ma che cosa è l’edificio di riferimento? Riprendiamo la definizione fornita nell’APPENDICE A – Decreto Requisiti Minimi 26/06/2015:

“Con edificio di riferimento o target si intende un edificio identico in termini di geometria (sagoma, volumi, superficie calpestabile, superfici degli elementi costruttivi e dei componenti), orientamento, ubicazione territoriale, destinazione d’uso e situazione al contorno e avente caratteristiche termiche e parametri energetici predeterminati conformemente alla presente Appendice all’Allegato 1.”

Esempio di edificio reale a Parma


Edificio di riferimento

Quindi l’edificio di riferimento presenta i medesimi dati dell’edificio reale per quanto riguarda: • destinazione d’uso e condizioni di occupazione; • geometria: forma dell’edificio, superfici disperdenti opache e serramenti; • orientamento, ubicazione • tipologie degli impianti

Per quanto riguarda le trasmittanze degli elementi opachi e trasparenti, l’edificio di riferimento deve essere costruito con i valori indicati nell’Appendice A del D.M., in particolare l’edificio di riferimento da utilizzarsi nelle verifiche nZEB è da costruirsi con le trasmittanze che il D.M. indica nelle tabelle con la dicitura “2019/2021”, riassunte per chiarezza nella seguente tabella:

U [W/m2K]

Zona climatica

Strutture opache verticali vs esterno, ambienti non climatizzati, terreno

Strutture opache orizzontali o inclinate copertura vs esterno, ambienti non climatizzati

Strutture opache orizzontali pavimento vs esterno, ambienti non climatizzati, terreno

Chiusure trasparenti e opache e dei cassonetti, comprensive di infissi, vs esterno e ambienti non climatizzati

Strutture opache verticali e orizzontali di separazione tra edifici o unità immobiliari confinanti

A e B 0,43 0,35 0,44 3,00 0,8 C 0,34 0,33 0,38 2,20 0,8 D 0,29 0,26 0,29 1,80 0,8 E 0,26 0,22 0,26 1,40 0,8 F 0,24 0,20 0,24 1,10 0,8

TAB.1: Valori di trasmittanza termica U usati per costruire edificio di riferimento nZEB; i valori di trasmittanza indicati si considerano comprensivi dell’effetto dei ponti termici

Inoltre:

• per tutte le zone climatiche l’edificio di riferimento assume un valore di trasmissione solare totale ggl+sh per componenti finestrati con orientamento da Est a Ovest passando per Sud pari a 0,35.

• Nel caso di strutture delimitanti lo spazio riscaldato verso ambienti non climatizzati, si assume come trasmittanza il valore della pertinente tabella diviso per il fattore di correzione dello scambio


termico tra ambiente climatizzato e non climatizzato, come indicato nella norma UNI TS 11300-1 in forma tabellare.

• Nel caso di strutture rivolte verso il terreno, i valori delle pertinenti tabelle devono essere confrontati con i valori della trasmittanza termica equivalente calcolati in base alle UNI EN ISO 13370.

• Per le strutture opache verso l’esterno si considera il coefficiente di assorbimento solare dell’edificio reale.

Per quanto riguarda gli impianti tecnici da considerare nell’edificio di riferimento:

• gli impianti di produzione di energia da considerarsi sono gli stessi dell’edificio reale ed in assenza di un servizio energetico nell’edificio reale esso è da considerarsi assente anche nell’edificio di riferimento.

• per i servizi di climatizzazione invernale, climatizzazione estiva e acqua calda sanitaria devono essere utilizzate le efficienze medie ηu del complesso dei sottosistemi di utilizzazione, ossia emissione/regolazione/distribuzione/eventuale accumulo) indicate in TAB.2.

• per i sottosistemi di generazione devono essere usate le efficienze medie indicate in TAB.3.

Efficienza ηu Servizio

Riscaldamento Raffrescamento ACS Distribuzione idronica 0,81 0,81 0,70 Distribuzione aeraulica 0,83 0,83 -

Distribuzione mista 0,82 0,82 - TAB.2: Efficienza dei sottosistemi di utilizzazione ηu

Sottosistema di generazione

Produzione di energia termica Produzione di energia elettrica

in situ Riscaldamento Raffrescamento ACS

Generatore a combustibile liquido 0,82 - 0,80 -

Generatore a combustibile gassoso 0,95 - 0,85 -

Generatore a combustibile solido 0,72 - 0,70 -

Generatore a biomassa solida 0,72 - 0,65 -

Generatore a biomassa liquida 0,82 - 0,75 -

Pompa di calore a compressione di

vapore con motore elettrico

3,00

Per pompe di calore che prevedono la funzione di

raffrescamento si considera lo stesso

valore delle macchine frigorifere della stessa

tipologia

2,50 -

Macchina frigorifera a compressione di vapore a motore

elettrico

- 2,50 - -


Pompa di calore ad assorbimento 1,20

Per pompe di calore che prevedono la funzione di

raffrescamento si considera lo stesso

valore delle macchine frigorifere della stessa

tipologia

1,10 -

Macchina frigorifera a fiamma indiretta -

0,60 x ηgn

si assume l’efficienza media del sistema

installato nell’edificio reale

- -

Macchina frigorifera a fiamma diretta - 0,60 - -

Pompa di calore a compressione di vapore a motore

endotermico

1,15 1,00 1,05 -

Cogeneratore 0,55 - 0,55 0,25 Riscaldamento con resistenza elettrica 1,00 - - -

Teleriscaldamento 0,97 - - - Teleraffrescamento - 0,97 - -

Solare termico 0,3 - 0,3 - Solare fotovoltaico - - - 0,1

Mini eolico e mini idroelettrico - - -

si assume l’efficienza media del sistema

installato nell’edificio reale

TAB.3: Efficienza dei sottosistemi di utilizzazione ηu

Inoltre, in presenza di impianti di ventilazione meccanica, nell’edificio di riferimento si considerano le medesime portata di aria dell'edificio reale.

Riassumendo: il calcolo dei fabbisogni energetici minimi non è più svolto a partire da valori tabellari in funzione della zona climatica e del rapporto S/V, come avveniva in passato, ma viene eseguito considerando il fabbisogno energetico di un edificio che ricalca quello reale, ad eccezione di alcuni parametri fissati dal Decreto Ministeriale.

La costruzione dell’edificio di riferimento è necessaria per effettuare le verifiche riguardanti: • EPHnd: prestazione termica utile per il riscaldamento • EPCnd: prestazione termica utile per il raffrescamento • EPgl,tot: prestazione energetica globale edificio

3.2 Verifiche relative all’ involucro

Il D.M. riporta nel nella lettera b), comma 2, par.3.3, Allegato 1 quali sono le verifiche che un edificio nZEB deve rispettare; nel presente paragrafo verranno affrontate le verifiche più specificatamente rivolte all’involucro disperdente, nel paragrafo successivo le verifiche relative all’impianto dell’edificio.

Verifiche termoigrometriche delle strutture

Per le strutture opache dovranno essere eseguite le verifiche di condensa superficiale e interstiziale secondo la metodologia descritta nella norma UNI EN ISO 13788.


Il 20 dicembre 2018 il Ministero dello Sviluppo Economico ha pubblicato la terza serie di FAQ sul Decreto Requisiti Minimi chiarendo alcuni temi di non facile interpretazione nel D.M.; tra di essi riportiamo qui la FAQ 3.11 riguardante la verifica di condensa interstiziale con risposta ufficiale del Ministero e un breve commento interpretativo.

DOMANDA La verifica della condensa interstiziale è positiva solo se il valore della condensa è pari a zero o vi è una quantità di condensa per la quale la verifica si ritiene ugualmente positiva? Qual è il riferimento normativo? RISPOSTA Per la verifica della condensa interstiziale si procede in conformità alla normativa tecnica vigente (UNI EN ISO 13788). Si ritiene che la condensazione interstiziale possa considerarsi assente quando siano soddisfatte le condizioni poste dalla norma, ovvero la quantità massima ammissibile e nessun residuo alla fine di un ciclo annuale. Tale norma definisce infatti la quantità ammissibile di condensa presente in un elemento al termine del periodo di condensazione. Lo stesso paragrafo specifica anche che tutta la condensa formatasi all'interno di un elemento deve sempre evaporare completamente alla fine di un ciclo annuale. APPROFONDIMENTO Con la specifica introdotta dalla FAQ viene chiarito che la verifica deve essere effettuata sulla quantità massima ammissibile di condensa e sull'assenza di un residuo alla fine del ciclo annuale di calcolo. Si ricorda che in tutti i casi non specificati, la quantità di condensa comunque non può essere maggiore di 500 g/m2 e che tutta la condensa formatasi all'interno di un elemento deve sempre evaporare completamente alla fine di un ciclo annuale.

TERMOLOG calcola mese per mese la quantità di condensa presente in un elemento secondo quanto indicato dalla UNI EN ISO 13788 e applica per la verifica i valori limite indicati nel prospetto NA.2 della medesima norma.

Coefficiente globale di scambio termico per trasmissione per unità di superficie disperdente (H’T)

Il coefficiente medio globale di scambio termico per trasmissione per unità di superficie disperdente H’T punta l'attenzione sul contenimento dello scambio termico ovvero sulla risposta dell'edificio alla fuoriuscita di calore durante il periodo di riscaldamento.

Esso si calcola come:

H’T = Htr,adj / ΣkAk [W/m2K]

in cui:

Htr,adj [W/K] coefficiente globale di scambio termico per trasmissione dell’involucro calcolato come da UNI/TS 11300-1.

Ak [m2] area del componente dell’involucro k-esimo.

Il parametro H’T deve essere inferiore al valore limite riportato nelle seguenti tabelle, in funzione della zona climatica e del rapporto Superficie disperdente / Volume:


Rapporto di forma (S/V) Zona climatica

A e B C D E F

S/V ≥ 0,7 0,58 0,55 0,53 0,50 0,48

0,7 > S/V ≥ 0,4 0,63 0,60 0,58 0,55 0,53

0,4 > S/V 0,80 0,80 0,80 0,75 0,70

Rapporto di forma (S/V) Zona climatica

A e B C D E F

Ampliamenti e Ristrutturazioni importanti di secondo livello per tutte le tipologie edilizie

0,73 0,70 0,68 0,65 0,62

TAB.4: Valori limite coefficiente H’T [W/m2K]

Il D.M. richiede la verifica di H’T sia per nuove costruzioni che per ristrutturazioni importanti; una volta modellato l’involucro disperdente, operazione che con TERMOLOG è semplice e veloce sia scegliendo una modalità grafica che una tabellare, il modulo PROGETTISTA calcola automaticamente il coefficiente H’T e lo confronta con i valori limite richiesti per un nZEB:

Calcolo e verifica del coefficiente di scambio termico H’T


Area equivalente estiva Asol,est

Il parametro Asol,est/Asup,utile (area solare equivalente estiva diviso unità di superficie utile) deve essere inferiore al corrispondente valore limite riportato nella seguente tabella:

Categoria edificio Asol,est/Asup,utile

Categoria E.1 fatta eccezione per collegi, conventi, case di pena, caserme nonché per la categoria E.1(3) ≤ 0,030

Tutti gli altri edifici ≤ 0,040

TAB.5: Valori limite Asol,est/Asup,utile [-]

L’area solare equivalente estiva si calcola come:

Asol,est = Σk Fsh,ob x ggl+sh x (1 – FF) x Awp x Fsol,est [m2]

in cui:

Fsh,ob [-] fattore di riduzione per ombreggiatura relativo ad elementi esterni per l’area di captazione solare effettiva della superficie vetrata k-esima, riferito al mese di luglio

ggl+sh [-] trasmittanza di energia solare totale sulla finestra k-esima, riferita al mese di luglio, si considera la presenza della schermatura solare

FF [-] rapporto tra l’area proiettata del telaio e l’area proiettata totale del componente finestrato

Awp [m2] area della finestra

Fsol,est [-] fattore di correzione per l’irraggiamento incidente, ricavato come rapporto tra l’irradianza media del mese di luglio nella località e nell’esposizione considerata, e l’irradianza media annuale di Roma, sul piano orizzontale

Il calcolo del parametro Asol,est è quindi influenzato dal bilancio tra la superficie utile dell'edificio e l'area delle aperture, la schermatura e l'irradiazione solare sull'edificio: sono premiati gli edifici con aperture contenute o adeguatamente schermate ed in ogni caso correttamente orientate.

Con TERMOLOG è possibile gestire gli ombreggiamenti in maniera molto semplice: disegnando sull’area di lavoro gli aggetti orizzontali, verticali e/o le ostruzioni esterne TERMOLOG ne riconosce automaticamente l’influenza sull’involucro disperdente, modificando la quantità di radiazione solare incidente sui vari elementi:


Calcolo e verifica del coefficiente Asol,est/Asup.utile | Come inserire in TERMOLOG aggetti e/o ostruzioni

esterne TERMOLOG inserisce e valuta schermature eventualmente presenti sui componenti finestrati:

Calcolo e verifica del coefficiente Asol,est/Asup.utile | Come inserire in TERMOLOG le schermature sulle

aperture finestrate


3.3 Verifiche relative all’impianto

Indici di prestazione termica utile per riscaldamento e raffrescamento EPH,nd e EPC,nd e di prestazione globale energetica globale EPgl,tot

Gli indici di prestazione EPHnd e EPCnd dell’edificio reale devono essere inferiori rispetto ai corrispondenti valori limite calcolati per l’edificio di riferimento, così come definito dal D.M. Requisiti Minimi 26-06-2015.

Nella progettazione sarà necessario tenere presente che in inverno troppe dispersioni per trasmissione e ventilazione sono controproducenti per ottenere una verifica positiva, mentre d’estate, al contrario, risultano favorevoli al calcolo del fabbisogno di energia termica utile per raffrescamento.

Efficienza media stagionale degli impianti di riscaldamento, produzione di acqua calda sanitaria e raffrescamento ηH, ηW, ηC

l'edificio di progetto deve avere rendimenti maggiori dell'edificio di riferimento nZEB valutato con efficienze di impianto standard definite dal decreto.

Efficienza media stagionale degli impianti di riscaldamento, raffrescamento e per la produzione di ACS

Obblighi di integrazioni dalle fonti rinnovabili come da Allegato 3 del D.lgs. 28/2011

Un edificio per definirsi nZEB deve prevedere che un’aliquota consistente dell’energia da consumare venga prodotta in situ, ad esempio tramite solare termico e/o fotovoltaico, pompe di calore, ecc.

Gli edifici nZEB devono rispettare gli obblighi di integrazione delle fonti rinnovabili presenti nell'Allegato 3, paragrafo 1, lettera c), del decreto legislativo 3 marzo 2011, n. 28. In tale sede è richiesto che gli impianti di produzione di energia termica siano progettati e realizzati in modo da coprire, tramite energia prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili:

• una percentuale di almeno il 50% dei consumi previsti per acqua calda sanitaria • una percentuale di almeno il 50% dei consumi previsti per acqua calda sanitaria, riscaldamento e

raffrescamento.


TERMOLOG permette di calcolare la quota di energia consumata dall’edificio per la produzione di acs, riscaldamento e raffrescamento che può essere ricoperta da fonti rinnovabili e consente di confrontarla con i valori limite previsti per gli edifici nZEB:

Calcolo della quota di energia prodotta con fonti rinnovabili

TERMOLOG Modulo PROGETTISTA fornisce tutte le verifiche necessarie per il progetto di edifici nZEB e stampa la relazione tecnica di progetto, completa di tutti i dettagli di calcolo e dei parametri di verifica richiesti per gli edifici ad energia quasi zero. Il progetto nZEB può essere agevolmente eseguito anche in regione Lombardia grazie all'integrazione del Motore di calcolo CENED+2.0.

4 INDICAZIONI PROGETTUALI PER REALIZZARE UN EDIFICIO nZEB

La realizzazione di un edificio nZEB è sicuramente un obiettivo ambizioso e il progetto deve essere curato in tutti i suoi aspetti, dalla scelta dei materiali da usare per la realizzazione dell’involucro disperdente, alla tipologia di impianti da installare. Qui di seguito vengono sintetizzati alcuni concetti chiave che sicuramente meritano un’attenta riflessione da parte del progettista incaricato.

• cercare di minimizzare il ricorso a fonti energetiche esterne e rendere l’edificio il più possibile “auto-sufficiente”: la forma geometrica, l’orientamento e le caratteristiche delle strutture (pareti, solai, finestre, ecc.) devono essere valutate in maniera accurata

• la progettazione del comfort estivo è di primaria importanza negli edifici nZEB: superfici vetrate e schermature solari hanno un peso notevole in questa trattazione; in alcuni casi potrebbe essere necessario abbandonare il calcolo mensile proposto dalle norme UNI TS 11300 ed un utilizzare un approccio orario: per maggiori delucidazioni si raccomanda la lettura del successivo capitolo 5.

• ridurre le perdite per trasmissione prevedendo un elevato isolamento di tutte le strutture disperdenti


• a completamento dell’indicazione precedente, dato che le perdite per trasmissione diventeranno quasi nulle, sarà necessario valutare l’installazione di un sistema di Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) con recupero di calore che possa garantire il corretto ricambio d’aria interno agli ambienti

• ridurre le perdite per ventilazione prevedendo un elevato controllo della tenuta all’aria e al vento dell’involucro, raggiungibile con una corretta posa in opera dei serramenti, con la correzione dei ponti termici, ecc.

• corretta valutazione del sistema impiantistico che massimizzi il ricorso a fonti energetiche rinnovabili

5 PROGETTARE IL COMFORT ESTIVO DI UN EDIFICIO nZEB CON IL CALCOLO DINAMICO ORARIO

Nella progettazione degli edifici ad energia quasi zero, data la necessità di ricorrere ad elevati livelli di isolamento dell’involucro edilizio, riveste un ruolo critico la prestazione energetica estiva.

5.1 Quale metodo di calcolo usare

Il metodo di calcolo previsto dalle UNI TS 11300, l’attuale norma vigente in Italia per il calcolo della prestazione energetica degli edifici, è di tipo mensile in condizioni semi-stazionarie. In pratica presuppone che il valore di temperatura in un certo luogo e nell'arco di un mese, ad esempio luglio, sia sempre lo stesso a prescindere che sia giorno o notte, che sia il 1° o il 31 del mese. È evidente che questa assunzione può condurre a risultati lontani dalla realtà e soprattutto nel progetto di edifici in regimi estivi si rivela poco efficace. Il metodo di calcolo alternativo è quello di tipo dinamico orario per cui la norma di riferimento è la UNI EN ISO 52016 in vigore da marzo 2018. Questo approccio si rivela molto efficace nel calcolo dei fabbisogni per raffrescamento per i quali è indispensabile considerare su base oraria le ripercussioni dei fenomeni dinamici nel tempo: con questo metodo è possibile verificare l'effettivo comfort degli occupanti simulando la condizione reale degli ambienti.

Entrambe queste metodologie di calcolo sono valutabili con TERMOLOG: è possibile infatti costruire il modello energetico dell'edificio e scegliere quindi di redigere la Ex-Legge 10 con il Modulo PROGETTISTA usando il metodo mensile. Lo stesso modello energetico si può calcolare con il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG e considerare ora per ora il comportamento dell'edificio in estate.

https://www.logical.it/focus/Pubblicata-in-Italia-la-norma-energetica-UNI-EN-ISO-52016

https://www.logical.it/focus/Pubblicata-in-Italia-la-norma-energetica-UNI-EN-ISO-52016

https://www.logical.it/software_termolog.aspx?id=190





Esempio di calcolo della temperatura operante interna di un edificio attraverso il Motore DINAMICO

ORARIO di TERMOLOG 5.2 Lo studio delle schermature mobili con il metodo orario

Per rientrare nelle verifiche del fabbisogno energetico utile per il raffrescamento QCnd dell’edificio occorre pensare a soluzioni progettuali che permettano di ridurre gli apporti solari.

Il calcolo mensile semi-stazionario delle UNI TS 11300 è in grado di valutare questo aspetto: un fattore correttivo lavora direttamente sugli apporti solari, riducendoli di una percentuale più o meno significativa in base alla tipologia di schermatura scelta. Tuttavia, il metodo mensile si avvale di valori medi mensili per la temperatura esterna e l'irradianza, introducendo una forte semplificazione rispetto al comportamento reale dell’edificio. Ad esempio nel comune di Milano, per la redazione di un APE o una Ex-Legge 10, si deve assumere che per tutto il mese di luglio la temperatura esterna è considerata pari a 24,5°C e l'irradiazione solare diffusa è 8,8 MJ/m2 (UNI 10349:2016). Entrambi questi valori sono costanti di giorno e di notte.

Il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG introduce la reale oscillazione in termini orari di temperatura esterna, irradianza e incidenza dell'inclinazione solare per il calcolo degli apporti solari nell'arco delle 24 ore di ciascun giorno di ciascun mese dell'anno (anno tipo CTI 2010).

L’utilizzo del calcolo orario consente di eseguire un’analisi dettagliata sulla schermatura mobile più adatta per proteggere l’edificio dalle sollecitazioni climatiche esterne: TERMOLOG permette di attivare su ciascuna struttura trasparente delle sonde virtuali e di registrarne ora per ora il comportamento termico, così da visualizzare il contributo del serramento sull'apporto solare entrante.


FIG.7: Apporto solare di un serramento schermato con una veneziana interna (sopra) e con un frangisole

esterno motorizzato con controllo automatico dell'irradianza di soglia a 150W/m2 (sotto) La differenza è evidente già dalla scala cromatica dei grafici risultanti: il colore rosso acceso del primo mostra come la veneziana interna scherma meno gli apporti solari rispetto al frangisole esterno del secondo, decisamente più aranciato. Analizzando nei risultati delle sonde il dettaglio, si nota che nel giorno più critico all'ora più critica la differenza di apporto solare entrante registrata è di oltre 150W per un singolo serramento. Se moltiplichiamo il risultato ottenuto per tutti i 20 serramenti presenti nella zona termica, si raggiunge un gap di più di 3000W. Un salto energetico così deciso è dovuto sia alla differente tipologia di schermatura scelta ma anche al differente uso: il frangisole ha un controllo automatico dell'irradianza mediante un sensore che ne rileva il valore di soglia. Ciò significa che nelle ore di ciascun giorno in cui l'irradianza solare supera il valore soglia, la schermatura viene abbassata. Che sia automatico o manuale, questo controllo si rivela davvero strategico.


Con TERMOLOG possiamo infatti impostare anche un programma di utilizzo manuale delle schermature mobili in modo che esse vengano "abbassate" in ore specifiche definite dall'utente.

5.3 Lo studio dello sfasamento termico con il metodo orario

Così come avviene per il calcolo degli apporti solari, anche per quanto riguarda gli effetti inerziali giornalieri il metodo semi-stazionario mensile non è in grado di considerare fenomeni reali importanti. L'inerzia termica è la capacità di un materiale o di una struttura di trasferire calore più o meno lentamente in base a determinate condizioni esterne ed è legata sia alla capacità (densità e calore specifico) che alla conduttività dei materiali. Analizzare l'inerzia termica sul comportamento dell'involucro significa valutare l'effetto combinato di accumulo termico e resistenza termica di una struttura. Un involucro che si comporti bene anche d'estate deve sfruttare l'effetto dell'inerzia in modo tale che il picco massimo della temperatura interna si registri quando la temperatura esterna si attenua, cioè avvicinandosi alle ore serali. Per analizzare i tempi di risposta inerziali è necessario avvalersi dell'approccio dinamico orario: con un passo temporale ridotto all'ora (e non più al mese) e un modello che considera la ripercussione dei fenomeni nel tempo (dinamico e non stazionario) la nostra analisi si avvicina sensibilmente al reale comportamento dell'edificio. Vediamo come si comporta il nostro edificio ad uso uffici sito a Milano nel giorno più caldo dell'anno e concentriamoci sulle temperature interne della zona termica. Il diagramma mostra come all'aumentare dell'irradianza esterna (curva in giallo), aumentano la temperatura interna dell'aria (in rosso), la temperatura interna media radiante (in lilla) e la temperatura interna operante (in arancio). Questo significa che da quando sorge il sole aumenta la temperatura interna degli ambienti e quella delle superfici disperdenti dell'involucro dell'edificio. Un comportamento teorico sicuramente in linea con la realtà. Quando si ottiene il picco massimo di temperatura interna dell'aria? Il grafico mostra che è alle ore 16:00 quando l'irradianza e la temperatura esterna si abbassano.

Analisi dei tempi di risposta inerziali sul comportamento dell'involucro con il Motore DINAMICO ORARIO di

TERMOLOG


5.4 Lo studio del sistema di ventilazione naturale con il metodo orario

I carichi endogeni e quelli per irraggiamento solare vengono normalmente denominati "apporti gratuiti" perché, se ci si riferisce al solo riscaldamento, contribuiscono a diminuire il fabbisogno energetico. Il termine gratuito è corretto finché le dispersioni termiche sono maggiori dei valori di tali carichi: quando avviene il contrario è necessario smaltire il calore in eccesso altrimenti aumenta in modo fastidioso la temperatura interna. Una valida alternativa progettuale per il regime estivo risulta essere il free cooling, ovvero il "raffreddamento libero" degli ambienti: è un sistema di ventilazione naturale che non spreca energia perché sfrutta semplicemente la differenza di temperatura tra ambiente interno ed ambiente esterno. Oltre a non incidere negativamente sull'ambiente, proprio grazie al consumo nullo di energia per il suo funzionamento, consente anche un interessante risparmio in termini di costi in bolletta. Vediamo gli effetti del free cooling in termini di temperatura. È sufficiente estendere nei profili d'uso del Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG una portata di ventilazione notturna che favorisca strategicamente i ricambi d'aria naturali nel periodo estivo. Nel caso dell'ufficio esaminato, la portata di aria di rinnovo è impostata pari a 400m3/h e la portiamo a 800m3/h nelle ore notturne estive.

Influenza del free cooling sulle temperature interne dell’edificio con il Motore DINAMICO ORARIO di

TERMOLOG Confrontando rispetto al grafico precedente i risultati nel giorno più caldo dell'anno si vede come la temperatura interna durante tutto l'arco della giornata diminuisca di quasi 2°C. 6 IL PROGETTO DEGLI EDIFICI PUBBLICI CON I CAM PER L’EDILIZIA

L'11 ottobre 2017 è stato pubblicato un decreto che ha introdotto importanti novità per le gare di appalto degli edifici pubblici. Il decreto, che riprende il Codice Appalti e modifica l'esistente D.M. 11 gennaio 2017, obbliga le Pubbliche Amministrazioni ad includere nelle gare il rispetto di alcuni criteri dall'elevata valenza ambientale, definiti Criteri Ambientali Minimi. I CAM riguardano l'affidamento di tutti i servizi di progettazione e i lavori di nuova costruzione, ristrutturazione e manutenzione degli edifici pubblici e il loro scopo è indirizzare la Pubblica Amministrazione verso un uso più razionale dell'energia, riducendo l'impatto ambientale.


6.1 Che cosa sono i criteri ambientali minimi

I Criteri Ambientali Minimi (CAM) sono definiti nell'ambito del PAN GPP "Piano di azione per la sostenibilità ambientale dei consumi della Pubblica Amministrazione" e la loro applicazione ha come scopo quello di favorire, negli appalti pubblici, l'uso di tecnologie e prodotti più sostenibili. I CAM attualmente in vigore sono circa una ventina e riguardano i più svariati campi di acquisto di prodotti, manufatti e servizi.

Categorie merceologiche dei CAM | il PAN GPP rinvia ad appositi decreti emanati dal Ministero

dell'Ambiente della Tutela del Territorio e del Mare, l'individuazione dei CAM per gli acquisti e le forniture relativi a ciascuna delle "categorie merceologiche" qui sopra riportate

I CAM relativi al settore dell'edilizia, regolamentati dal D.M. 11 ottobre 2017, sono quelli da seguire nell'affidamento di servizi di progettazione e dei lavori relativi a nuove costruzioni, interventi di ristrutturazione e manutenzione degli edifici pubblici.

6.2 Verifiche richieste dal decreto CAM in termini di prestazione energetica dell’edificio

Nella seguente tabella viene riassunto, distinguendo in base al tipo di intervento prescelto, cosa è richiesto dal D.M. nel CAM relativo alla prestazione energetica dell’edificio:

Requisito Nuova costruzione

Ristrutturazione importante di I livello

Ristrutturazione importante di II livello

Riqualificazioni energetiche involucro

allegato 1 par.3.3 punto 2 lett. b) del D.M. 26 giugno 2015, anticipando i limiti attualmente previsti per il 2019 X


appendice B del D.M. 26 giugno 2015 tabelle 1-4, verifica dei valori minimi di trasmittanza, anticipando i limiti attualmente previsti per il 2019

X

capacità termica areica interna periodica (Cip)(2): per le strutture opache dell’involucro esterno almeno 40 kJ/m2K

X X(1)

Temperatura operante estiva massima(2)(3): X X TAB.6: Verifiche richieste dai CAM in merito alla prestazione energetica degli edifici pubblici

(1) in caso di interventi che prevedano l’isolamento termico dall’interno o l’isolamento termico in intercapedine, la Cip dell’involucro esterno non deve subire variazioni tra prima e dopo l’intervento

(2) Le verifiche di Cip e Top,t sono da considerarsi una alternativa all’altra (3) La temperatura operante estiva Top,t viene calcolata con riferimento al giorno più caldo della stagione estiva e per

l’ambiente dell’edificio destinato alla permanenza di più persone ritenuto più sfavorevole; lo scarto in valore assoluto tra la Top,t e la temperatura di riferimento Trif deve essere:

∆Ti = | Top,t - Trif | < 4°C

in cui:

Trif = (0,33 x Test) + 18,8

Test = temperatura esterna media del giorno più caldo

Si nota subito che in caso di nuova costruzione vengono richieste le stesse prestazioni energetiche che il Decreto Requisiti Minimi pretende per un edificio nZEB e in più si aggiungono specifiche anche sul fronte del comportamento estivo come la capacità termica areica interna periodica (Cip) o in alternativa la temperatura operante estiva (Top,t).

Utilizzando il Modulo PROGETTISTA e il Modulo CAM di TERMOLOG si eseguono i calcoli di progetto e si verifica la prestazione energetica dell'edificio; in caso di esito negativo è facile capire dove intervenire.

Prestazione energetica par.2.3.2 del D.M.11 ottobre 2017

Negli ambienti più sfavorevoli o quando non è possibile verificare la capacità termica areica si può ricorrere alla simulazione energetica in regime dinamico con il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG che calcola la temperatura operante estiva.


Prestazione energetica par.2.3.2 del D.M.11 ottobre 2017 | Temperatura operante estiva

6.3 Verifiche richieste dal decreto CAM in termini di approvvigionamento energetico

In caso di nuove costruzioni e ristrutturazioni rilevanti, il D.M. 11 ottobre 2017 (par.2.3.3) richiede di soddisfare il fabbisogno energetico dell'edificio con una copertura percentuale da fonti rinnovabili maggiorata di un ulteriore 10% rispetto ai valori presenti nell'Allegato 3 del D.lgs. 28/2011. TERMOLOG calcola la percentuale del fabbisogno energetico dell'edificio soddisfatta da fonti rinnovabili e confronta il valore stimato con il limite prescritto da D.M. 11/10/2018:

Approvvigionamento energetico par.2.3.3 del D.M.11 ottobre 2017


7 Conclusioni

Gli edifici nZEB rappresentano una sfida ed anche un’opportunità per un’edilizia più sostenibile. Realizzare edifici ad elevate prestazioni energetiche richiede competenze e strumenti adeguati. Con TERMOLOG si possono progettare edifici nZEB nuovi, ampliati, riqualificati o demoliti e ricostruiti: l'occasione di progettare con i criteri di un edificio near zero energy è fondamentale per ottenere edifici confortevoli, con tecnologie efficienti e impianti rinnovabili. Per costruire nZEB.

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Progetto di edifici nZEB

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