SIMULAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI ESISTENTI · nel processo di riqualificazione energetica del...
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Riqualificazione eneRgetica degli edifici
SIMULAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI ESISTENTI
Guida alla definizione di modelli calibrati
Paolo Baggio RoBeRta PeRnetti alessandRo PRada
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indice geneRale
PRefazione alla collana 9
PRemessa 11
caPitolo 1
consideRazioni geneRali 13
11 introduzione 13
12 stato dellrsquoarte e riferimenti 15
121 Protocolli di calibrazione 15
122 Determinazione delle caratteristiche termo fisiche delle strutture esistenti 16
123 Calcolo della resistenza e della trasmittanza termica delle strutture 16
124 Dati climatici 17
125 Comportamento energetico degli edifici 17
126 Ventilazione 18
127 Apporti termici in edilizia 18
128 Impianti termici 18
13 Procedura e criteri di calibrazione 19
131 Introduzione 19
1311 Operazioni preliminari 21
1322 Raccolta dati 21
1333 Definizione del modello iniziale 22
1344 Criteri di validazione del modello 22
1355 Definizione del modello calibrato 23
1366 Valutazione del risparmio conseguibile e proposta di interventi 23
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caPitolo 2
la fase di Raccolta dati 25
21 Criteri di acquisizione dei dati in ingresso dei modelli di simulazione 25
22 Considerazioni sui dati climatici 28
221 Fonti da cui reperire dataset climatici 30
222 Calcolo dellrsquoanno medio tipo 31
2221 Interpolazione dati mancanti 32
2222 Scelta dei mesi tipo 33
223 Analisi di dataset climatici 34
2231 Simulazioni in regime semistazionario 34
2232 Simulazioni in regime dinamico 36
23 Caratteristiche geometriche e definizione delle zone termiche40
24 Valutazione delle caratteristiche dellrsquoinvolucro
determinazione della trasmittanza termica 42
241 Determinazione della trasmittanza e della conduttanza termica
attraverso metodi standard 43
242 Misura della conduttanza in opera
metodi di acquisizione ed elaborazione dati 44
2421 Caratteristiche dellrsquoapparato strumentale 44
2422 Modalitagrave di misura 45
2423 Post-elaborazione dei dati rilevati 46
243 Esempio di valutazione della conduttanza in opera 48
2431 Rilievo in opera 49
2432 Post elaborazione dati 51
25 Considerazioni sulla ventilazione naturale allrsquointerno degli ambienti 53
26 Profili di utilizzazione (Schedule) 57
27 apporti interni 58
271 Apporti termici dovuti alla presenza di persone 59
272 Apporti dovuti alle apparecchiature 60
273 Apporti dovuti allrsquoilluminazione 61
274 Apporti termici interno globali - fonti di riferimento 61
275 Edificio a uso uffici valutazione degli apporti termici 63
BiBliogRaFia 65
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caPitolo 3
Valutazione delle PReStazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa conSuMi effettiVi e SiMulati 67
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario 67
32 Modelli di simulazione in regime dinamico 73
33 Parametri per la calibrazione dei modelli75
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettivi 76
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi 76
3312 Esempio di calcolo 78
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi 80
332 Calibrazione mediante rilievo delle temperature interne 81
34 Calibrazione considerazioni sugli indici di valutazione dellrsquoerrore 83
341 Calibrazione mediante lrsquoimpiego dei consumi reali dellrsquoedificio84
3411 Errore medio MBE 84
3412 Coefficiente di variazione dello scarto quadratico medio CV(RMSE) 85
342 Calibrazione mediante lrsquoimpiego delle temperature 86
3421 Errore medio MBE 86
3422 Scarto quadratico medio RMSE 86
3423 Indice di Pearson 86
35 Ottimizzazione del modelli Controlli per la correzione dellrsquoerrore 87
351 Analisi di sensibilitagrave 88
352 Metodo differenziale 89
353 Metodo fattoriale 89
BIBLIOGRAFIA 91
caPitolo 4
analiSi di un caSo Studio 93
41 Caratteristiche e raccolta dati 93
42 Costruzione dei modelli 95
421 Data set climatici 96
422 Ipotesi per il calcolo delle infiltrazioni 97
423 Ipotesi per la determinazione delle proprietagrave termo fisiche dellrsquoinvolucro 99
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43 definizione delle simulazioni 99
44 acquisizione dati per la calibrazione 100
45 analisi e discussione dei risultati 101
451 Valutazione degli indici di errore 101
452 Andamenti delle temperature nellrsquoambiente di controllo 104
453 Temperature medie giornaliere e mensili 109
454 Analisi multicriterio 110
455 Analisi di regressione lineare 111
456 Risultati dellrsquoanalisi di sensibilitagrave 114
457 Risultati delle analisi di sensibilitagrave con il metodo differenziale 114
aPPendice a - 119
Basi PeR lrsquoutilizzo del softwaRe tRnsYs 121
a1 indicazioni principali per lrsquoutilizzo di tRnBUild 122
A11 Operazioni preliminari 122
A12 Modalitagrave di immissione dei parametri 126
A13 Definizione di una zona termica 127
A14 Interfaccia Walls 127
A141 External 133
A142 Internal 133
A143 Adjacent 134
A144 Boundary 134
A15 Interfaccia Windows 134
A16 Interfaccia Regime data 136
A161 Dispersioni dovute alle infiltrazioni e alla ventilazione degli ambienti 137
A162 Set point di riscaldamento 137
A163 Set point per il raffrescamento estivo 139
A164 Apporti interni 140
A165 Calcolo degli indicatori di comfort degli occupanti 141
a2 simulation studio 142
A21 Type 9e - Data reader 142
A22 Type 16c - Radiation processors 144
A23 Type 34 - Effetto dellrsquoombreggiamento dovuto ad aggetti e schermature solari 146
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A24 Type 77 - Calcolo della temperatura del terreno - modello semplificato 148
A25 Type 33e calcolo delle proprietagrave termodinamiche - note temperatura di bulbo secco e umiditagrave relativa 149
A26 Type 69 b - Calcolo della temperatura della volta celeste 149
A27 Type 65d - On-line plotter senza generazione di file 150
A28 Type 25 printer 151
A29 Type 700 - generatore di calore - rendimento come input 154
A210 Type 701 - generatore di calore - rendimento da file esterno 154
A211 Type 31 - Condotti e tubazioni 155
A212 Type 647 - Diverter (valvola deviatrice) 155
A213 Type 361 - Radiatori 155
A214 Type 114 - Pompa 156
BiBliogRaFia 157
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PRefazione alla collana
il miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici esistenti egrave fondamentale per raggiungere gli obiettivi posti dalla Comunitagrave europea in termini di contenimento dei consumi e di riduzione delle emissioni in atmosfera Per definire strategie di intervento intelligenti occorre perograve avere consapevolezza che i settori della costruzione coinvolti devono essere considerati sinergicamente in modo da ottenere i risultati piugrave efficaci in termini di costibenefici i criteri di riqualificazione da adottare devono pertanto tener conto di aspetti legati alle prestazioni dellrsquoinvolucro edilizio e dellrsquoimpianto senza privi-legiare un approccio che ne faccia prevalere uno dei due
occorre quindi partire da unrsquoanalisi dettagliata dellrsquoimportanza che i diversi attori (pareti opache e trasparenti impianti utilizzo di fonti rinnovabili) rivestono nella ri-qualificazione energetica dellrsquoesistente e nella valutazione della sostenibilitagrave energetica e ambientale la raccolta ragionata di soluzioni tecniche realizzate secondo una serie di testi che riguardano diverse problematiche puograve costituire una base di partenza utile per le azioni di ristrutturazione su grandi complessi residenziali o sul singolo edificio
nei testi della collana sono considerati alcuni aspetti che possono indirizzare al meglio il progettista e il tecnico nelle scelte da operare in diversi settori (edilizio impiantistico energie rinnovabili)
gli aspetti relativi allrsquoinvolucro opaco vengono considerati non solo in termini di ridu-zione dei consumi energetici ma anche di controllo dei fenomeni legati allrsquoumiditagrave e alla condensazione del vapore in quanto alcune problematiche devono essere tenute sotto osservazione insieme Per esempio un maggiore isolamento termico puograve portare ad un incremento del rischio di condensazione e quindi occorre operare con scelte ragionate su materiali spessori e posizione dellrsquoisolante
Uno dei componenti di involucro responsabile di consistente consumo di energia sia in regime estivo che invernale egrave il serramento che negli ultimi anni ha visto un notevole sviluppo e innovazione tecnologica Questo ha permesso di migliorarne le prestazioni e diversificarne le tipologie sembrano quindi appropriate indicazioni sulla scelta e sulle criticitagrave principali (ad es limitazione dellrsquoirraggiamento incremento dellrsquoilluminazione naturale)
nel processo di riqualificazione energetica del sistema edificio-impianto interventi che rappresentano una via piugrave immediata per realizzare un significativo contributo al rispar-mio energetico riguardano i componenti impiantistici che possono essere attuati anche indipendentemente da quelli sullrsquoinvolucro e che sono caratterizzati in linea di massima da tempi di realizzazione rapidi e da costi relativamente contenuti
Per una rapida ed efficace valutazione preliminare dei benefici conseguibili sono stati preparati prospetti relativi alla valutazione della sostituzione di uno o piugrave componenti
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di impianto rappresentati in termini di riduzione del fabbisogno di energia primaria in riferimento alle condizioni climatiche tipiche delle regioni del nord centro e sud italia
le possibilitagrave di intervento impiantistico riguardano anche lo sfruttamento dellrsquoe-nergia solare che rappresenta un riferimento importante per lrsquoanalisi di contributi che possano sostituire almeno in parte fonti energetiche tradizionali e pertanto partendo dallrsquoanalisi termica di collettori solari si analizzano i metodi di progettazione e di calco-lo semplificati per la determinazione dellrsquoenergia producibile negli impianti per la produ-zione di acqua calda sanitaria e per gli impianti fotovoltaici aspetti da non trascurare sono rappresentati da sistemi passivi a guadagno diretto da edifici solarizzati in regime dinamico coma anche da serre solari che vengono analizzati con metodologie sempli-ficate e esempi di calcolo
lrsquouso di strumenti di calcolo adeguati alle esigenze della progettazione deve essere appropriato in funzione degli obiettivi Mentre i metodi di calcolo in regime quasi-sta-zionario sono largamente diffusi e richiesti dalle normative di legge sulla valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici le metodologie che si basano su un approccio dinamico sono piugrave complesse anche se possono fornire informazioni importanti nella diagnosi degli edifici esistenti e in una progettazione mirata degli interventi egrave pertanto molto utile poter disporre di indicazioni strutturate a partire dalle caratteristiche pecu-liari dei modelli di calcolo per approfondire aspetti relativi ai dati di input e di output anche sulla base di esempi e di indicazioni operative
i diversi testi hanno unrsquoimpostazione applicativa con approfondimenti di alcuni aspetti particolari e sono corredati da numerosi esempi numerici in modo da renderli utili a tutti livelli ed in particolare alle figure professionali che operano nel campo del risparmio energetico negli edifici
anna Magrini
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PRemessa
il presente manuale raccoglie una serie di considerazioni relative agli aspetti principali che caratterizzano il processo di calibrazione dei modelli e fornisce indicazioni utili per lrsquoutilizzo della simulazione energetica come strumento di valutazione del comportamen-to reale degli edifici
la guida egrave articolata in due parti principali una prima parte tratta gli aspetti generali e metodologici del processo di calibrazione e che contiene
bull lo stato dellrsquoarte dei protocolli di calibrazione definiti a livello internazionale
bull i riferimenti a standard e normative utili alla definizione dei parametri di calcolo
bull i principi base per una corretta definizione dei modelli
bull gli aspetti principali dei diversi modelli di calcolo (in regime semistazionario e dina-mico)
bull le modalitagrave di raccolta e valutazione della variabilitagrave degli input del modello (dati climatici apporti interni schedule caratteristiche dellrsquoinvolucro)
bull alcune indicazioni sui criteri di calibrazione tipologie e parametri definizione di in-dici di valutazione dellrsquoerrore
mentre la seconda parte piugrave operativa riporta i risultati di unrsquoanalisi del comportamen-to energetico di un edificio esistente e in appendice le nozioni di base per lrsquoutilizzo di un software di simulazione in regime transitorio
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
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6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
Libro simulazioneindb 71 12062013 123551
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72
Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
Libro simulazioneindb 72 12062013 123552
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
uta
zio
ne
del
le P
Rest
azio
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get
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on
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sum
i eff
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Vi e
sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Libro simulazioneindb 74 12062013 123556
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li e
dif
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75
A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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indice geneRale
PRefazione alla collana 9
PRemessa 11
caPitolo 1
consideRazioni geneRali 13
11 introduzione 13
12 stato dellrsquoarte e riferimenti 15
121 Protocolli di calibrazione 15
122 Determinazione delle caratteristiche termo fisiche delle strutture esistenti 16
123 Calcolo della resistenza e della trasmittanza termica delle strutture 16
124 Dati climatici 17
125 Comportamento energetico degli edifici 17
126 Ventilazione 18
127 Apporti termici in edilizia 18
128 Impianti termici 18
13 Procedura e criteri di calibrazione 19
131 Introduzione 19
1311 Operazioni preliminari 21
1322 Raccolta dati 21
1333 Definizione del modello iniziale 22
1344 Criteri di validazione del modello 22
1355 Definizione del modello calibrato 23
1366 Valutazione del risparmio conseguibile e proposta di interventi 23
BiBliogRaFia 23
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caPitolo 2
la fase di Raccolta dati 25
21 Criteri di acquisizione dei dati in ingresso dei modelli di simulazione 25
22 Considerazioni sui dati climatici 28
221 Fonti da cui reperire dataset climatici 30
222 Calcolo dellrsquoanno medio tipo 31
2221 Interpolazione dati mancanti 32
2222 Scelta dei mesi tipo 33
223 Analisi di dataset climatici 34
2231 Simulazioni in regime semistazionario 34
2232 Simulazioni in regime dinamico 36
23 Caratteristiche geometriche e definizione delle zone termiche40
24 Valutazione delle caratteristiche dellrsquoinvolucro
determinazione della trasmittanza termica 42
241 Determinazione della trasmittanza e della conduttanza termica
attraverso metodi standard 43
242 Misura della conduttanza in opera
metodi di acquisizione ed elaborazione dati 44
2421 Caratteristiche dellrsquoapparato strumentale 44
2422 Modalitagrave di misura 45
2423 Post-elaborazione dei dati rilevati 46
243 Esempio di valutazione della conduttanza in opera 48
2431 Rilievo in opera 49
2432 Post elaborazione dati 51
25 Considerazioni sulla ventilazione naturale allrsquointerno degli ambienti 53
26 Profili di utilizzazione (Schedule) 57
27 apporti interni 58
271 Apporti termici dovuti alla presenza di persone 59
272 Apporti dovuti alle apparecchiature 60
273 Apporti dovuti allrsquoilluminazione 61
274 Apporti termici interno globali - fonti di riferimento 61
275 Edificio a uso uffici valutazione degli apporti termici 63
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caPitolo 3
Valutazione delle PReStazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa conSuMi effettiVi e SiMulati 67
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario 67
32 Modelli di simulazione in regime dinamico 73
33 Parametri per la calibrazione dei modelli75
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettivi 76
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi 76
3312 Esempio di calcolo 78
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi 80
332 Calibrazione mediante rilievo delle temperature interne 81
34 Calibrazione considerazioni sugli indici di valutazione dellrsquoerrore 83
341 Calibrazione mediante lrsquoimpiego dei consumi reali dellrsquoedificio84
3411 Errore medio MBE 84
3412 Coefficiente di variazione dello scarto quadratico medio CV(RMSE) 85
342 Calibrazione mediante lrsquoimpiego delle temperature 86
3421 Errore medio MBE 86
3422 Scarto quadratico medio RMSE 86
3423 Indice di Pearson 86
35 Ottimizzazione del modelli Controlli per la correzione dellrsquoerrore 87
351 Analisi di sensibilitagrave 88
352 Metodo differenziale 89
353 Metodo fattoriale 89
BIBLIOGRAFIA 91
caPitolo 4
analiSi di un caSo Studio 93
41 Caratteristiche e raccolta dati 93
42 Costruzione dei modelli 95
421 Data set climatici 96
422 Ipotesi per il calcolo delle infiltrazioni 97
423 Ipotesi per la determinazione delle proprietagrave termo fisiche dellrsquoinvolucro 99
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43 definizione delle simulazioni 99
44 acquisizione dati per la calibrazione 100
45 analisi e discussione dei risultati 101
451 Valutazione degli indici di errore 101
452 Andamenti delle temperature nellrsquoambiente di controllo 104
453 Temperature medie giornaliere e mensili 109
454 Analisi multicriterio 110
455 Analisi di regressione lineare 111
456 Risultati dellrsquoanalisi di sensibilitagrave 114
457 Risultati delle analisi di sensibilitagrave con il metodo differenziale 114
aPPendice a - 119
Basi PeR lrsquoutilizzo del softwaRe tRnsYs 121
a1 indicazioni principali per lrsquoutilizzo di tRnBUild 122
A11 Operazioni preliminari 122
A12 Modalitagrave di immissione dei parametri 126
A13 Definizione di una zona termica 127
A14 Interfaccia Walls 127
A141 External 133
A142 Internal 133
A143 Adjacent 134
A144 Boundary 134
A15 Interfaccia Windows 134
A16 Interfaccia Regime data 136
A161 Dispersioni dovute alle infiltrazioni e alla ventilazione degli ambienti 137
A162 Set point di riscaldamento 137
A163 Set point per il raffrescamento estivo 139
A164 Apporti interni 140
A165 Calcolo degli indicatori di comfort degli occupanti 141
a2 simulation studio 142
A21 Type 9e - Data reader 142
A22 Type 16c - Radiation processors 144
A23 Type 34 - Effetto dellrsquoombreggiamento dovuto ad aggetti e schermature solari 146
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A24 Type 77 - Calcolo della temperatura del terreno - modello semplificato 148
A25 Type 33e calcolo delle proprietagrave termodinamiche - note temperatura di bulbo secco e umiditagrave relativa 149
A26 Type 69 b - Calcolo della temperatura della volta celeste 149
A27 Type 65d - On-line plotter senza generazione di file 150
A28 Type 25 printer 151
A29 Type 700 - generatore di calore - rendimento come input 154
A210 Type 701 - generatore di calore - rendimento da file esterno 154
A211 Type 31 - Condotti e tubazioni 155
A212 Type 647 - Diverter (valvola deviatrice) 155
A213 Type 361 - Radiatori 155
A214 Type 114 - Pompa 156
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PRefazione alla collana
il miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici esistenti egrave fondamentale per raggiungere gli obiettivi posti dalla Comunitagrave europea in termini di contenimento dei consumi e di riduzione delle emissioni in atmosfera Per definire strategie di intervento intelligenti occorre perograve avere consapevolezza che i settori della costruzione coinvolti devono essere considerati sinergicamente in modo da ottenere i risultati piugrave efficaci in termini di costibenefici i criteri di riqualificazione da adottare devono pertanto tener conto di aspetti legati alle prestazioni dellrsquoinvolucro edilizio e dellrsquoimpianto senza privi-legiare un approccio che ne faccia prevalere uno dei due
occorre quindi partire da unrsquoanalisi dettagliata dellrsquoimportanza che i diversi attori (pareti opache e trasparenti impianti utilizzo di fonti rinnovabili) rivestono nella ri-qualificazione energetica dellrsquoesistente e nella valutazione della sostenibilitagrave energetica e ambientale la raccolta ragionata di soluzioni tecniche realizzate secondo una serie di testi che riguardano diverse problematiche puograve costituire una base di partenza utile per le azioni di ristrutturazione su grandi complessi residenziali o sul singolo edificio
nei testi della collana sono considerati alcuni aspetti che possono indirizzare al meglio il progettista e il tecnico nelle scelte da operare in diversi settori (edilizio impiantistico energie rinnovabili)
gli aspetti relativi allrsquoinvolucro opaco vengono considerati non solo in termini di ridu-zione dei consumi energetici ma anche di controllo dei fenomeni legati allrsquoumiditagrave e alla condensazione del vapore in quanto alcune problematiche devono essere tenute sotto osservazione insieme Per esempio un maggiore isolamento termico puograve portare ad un incremento del rischio di condensazione e quindi occorre operare con scelte ragionate su materiali spessori e posizione dellrsquoisolante
Uno dei componenti di involucro responsabile di consistente consumo di energia sia in regime estivo che invernale egrave il serramento che negli ultimi anni ha visto un notevole sviluppo e innovazione tecnologica Questo ha permesso di migliorarne le prestazioni e diversificarne le tipologie sembrano quindi appropriate indicazioni sulla scelta e sulle criticitagrave principali (ad es limitazione dellrsquoirraggiamento incremento dellrsquoilluminazione naturale)
nel processo di riqualificazione energetica del sistema edificio-impianto interventi che rappresentano una via piugrave immediata per realizzare un significativo contributo al rispar-mio energetico riguardano i componenti impiantistici che possono essere attuati anche indipendentemente da quelli sullrsquoinvolucro e che sono caratterizzati in linea di massima da tempi di realizzazione rapidi e da costi relativamente contenuti
Per una rapida ed efficace valutazione preliminare dei benefici conseguibili sono stati preparati prospetti relativi alla valutazione della sostituzione di uno o piugrave componenti
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di impianto rappresentati in termini di riduzione del fabbisogno di energia primaria in riferimento alle condizioni climatiche tipiche delle regioni del nord centro e sud italia
le possibilitagrave di intervento impiantistico riguardano anche lo sfruttamento dellrsquoe-nergia solare che rappresenta un riferimento importante per lrsquoanalisi di contributi che possano sostituire almeno in parte fonti energetiche tradizionali e pertanto partendo dallrsquoanalisi termica di collettori solari si analizzano i metodi di progettazione e di calco-lo semplificati per la determinazione dellrsquoenergia producibile negli impianti per la produ-zione di acqua calda sanitaria e per gli impianti fotovoltaici aspetti da non trascurare sono rappresentati da sistemi passivi a guadagno diretto da edifici solarizzati in regime dinamico coma anche da serre solari che vengono analizzati con metodologie sempli-ficate e esempi di calcolo
lrsquouso di strumenti di calcolo adeguati alle esigenze della progettazione deve essere appropriato in funzione degli obiettivi Mentre i metodi di calcolo in regime quasi-sta-zionario sono largamente diffusi e richiesti dalle normative di legge sulla valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici le metodologie che si basano su un approccio dinamico sono piugrave complesse anche se possono fornire informazioni importanti nella diagnosi degli edifici esistenti e in una progettazione mirata degli interventi egrave pertanto molto utile poter disporre di indicazioni strutturate a partire dalle caratteristiche pecu-liari dei modelli di calcolo per approfondire aspetti relativi ai dati di input e di output anche sulla base di esempi e di indicazioni operative
i diversi testi hanno unrsquoimpostazione applicativa con approfondimenti di alcuni aspetti particolari e sono corredati da numerosi esempi numerici in modo da renderli utili a tutti livelli ed in particolare alle figure professionali che operano nel campo del risparmio energetico negli edifici
anna Magrini
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PRemessa
il presente manuale raccoglie una serie di considerazioni relative agli aspetti principali che caratterizzano il processo di calibrazione dei modelli e fornisce indicazioni utili per lrsquoutilizzo della simulazione energetica come strumento di valutazione del comportamen-to reale degli edifici
la guida egrave articolata in due parti principali una prima parte tratta gli aspetti generali e metodologici del processo di calibrazione e che contiene
bull lo stato dellrsquoarte dei protocolli di calibrazione definiti a livello internazionale
bull i riferimenti a standard e normative utili alla definizione dei parametri di calcolo
bull i principi base per una corretta definizione dei modelli
bull gli aspetti principali dei diversi modelli di calcolo (in regime semistazionario e dina-mico)
bull le modalitagrave di raccolta e valutazione della variabilitagrave degli input del modello (dati climatici apporti interni schedule caratteristiche dellrsquoinvolucro)
bull alcune indicazioni sui criteri di calibrazione tipologie e parametri definizione di in-dici di valutazione dellrsquoerrore
mentre la seconda parte piugrave operativa riporta i risultati di unrsquoanalisi del comportamen-to energetico di un edificio esistente e in appendice le nozioni di base per lrsquoutilizzo di un software di simulazione in regime transitorio
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
te u
6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
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sim
ula
ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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caPitolo 2
la fase di Raccolta dati 25
21 Criteri di acquisizione dei dati in ingresso dei modelli di simulazione 25
22 Considerazioni sui dati climatici 28
221 Fonti da cui reperire dataset climatici 30
222 Calcolo dellrsquoanno medio tipo 31
2221 Interpolazione dati mancanti 32
2222 Scelta dei mesi tipo 33
223 Analisi di dataset climatici 34
2231 Simulazioni in regime semistazionario 34
2232 Simulazioni in regime dinamico 36
23 Caratteristiche geometriche e definizione delle zone termiche40
24 Valutazione delle caratteristiche dellrsquoinvolucro
determinazione della trasmittanza termica 42
241 Determinazione della trasmittanza e della conduttanza termica
attraverso metodi standard 43
242 Misura della conduttanza in opera
metodi di acquisizione ed elaborazione dati 44
2421 Caratteristiche dellrsquoapparato strumentale 44
2422 Modalitagrave di misura 45
2423 Post-elaborazione dei dati rilevati 46
243 Esempio di valutazione della conduttanza in opera 48
2431 Rilievo in opera 49
2432 Post elaborazione dati 51
25 Considerazioni sulla ventilazione naturale allrsquointerno degli ambienti 53
26 Profili di utilizzazione (Schedule) 57
27 apporti interni 58
271 Apporti termici dovuti alla presenza di persone 59
272 Apporti dovuti alle apparecchiature 60
273 Apporti dovuti allrsquoilluminazione 61
274 Apporti termici interno globali - fonti di riferimento 61
275 Edificio a uso uffici valutazione degli apporti termici 63
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caPitolo 3
Valutazione delle PReStazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa conSuMi effettiVi e SiMulati 67
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario 67
32 Modelli di simulazione in regime dinamico 73
33 Parametri per la calibrazione dei modelli75
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettivi 76
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi 76
3312 Esempio di calcolo 78
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi 80
332 Calibrazione mediante rilievo delle temperature interne 81
34 Calibrazione considerazioni sugli indici di valutazione dellrsquoerrore 83
341 Calibrazione mediante lrsquoimpiego dei consumi reali dellrsquoedificio84
3411 Errore medio MBE 84
3412 Coefficiente di variazione dello scarto quadratico medio CV(RMSE) 85
342 Calibrazione mediante lrsquoimpiego delle temperature 86
3421 Errore medio MBE 86
3422 Scarto quadratico medio RMSE 86
3423 Indice di Pearson 86
35 Ottimizzazione del modelli Controlli per la correzione dellrsquoerrore 87
351 Analisi di sensibilitagrave 88
352 Metodo differenziale 89
353 Metodo fattoriale 89
BIBLIOGRAFIA 91
caPitolo 4
analiSi di un caSo Studio 93
41 Caratteristiche e raccolta dati 93
42 Costruzione dei modelli 95
421 Data set climatici 96
422 Ipotesi per il calcolo delle infiltrazioni 97
423 Ipotesi per la determinazione delle proprietagrave termo fisiche dellrsquoinvolucro 99
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43 definizione delle simulazioni 99
44 acquisizione dati per la calibrazione 100
45 analisi e discussione dei risultati 101
451 Valutazione degli indici di errore 101
452 Andamenti delle temperature nellrsquoambiente di controllo 104
453 Temperature medie giornaliere e mensili 109
454 Analisi multicriterio 110
455 Analisi di regressione lineare 111
456 Risultati dellrsquoanalisi di sensibilitagrave 114
457 Risultati delle analisi di sensibilitagrave con il metodo differenziale 114
aPPendice a - 119
Basi PeR lrsquoutilizzo del softwaRe tRnsYs 121
a1 indicazioni principali per lrsquoutilizzo di tRnBUild 122
A11 Operazioni preliminari 122
A12 Modalitagrave di immissione dei parametri 126
A13 Definizione di una zona termica 127
A14 Interfaccia Walls 127
A141 External 133
A142 Internal 133
A143 Adjacent 134
A144 Boundary 134
A15 Interfaccia Windows 134
A16 Interfaccia Regime data 136
A161 Dispersioni dovute alle infiltrazioni e alla ventilazione degli ambienti 137
A162 Set point di riscaldamento 137
A163 Set point per il raffrescamento estivo 139
A164 Apporti interni 140
A165 Calcolo degli indicatori di comfort degli occupanti 141
a2 simulation studio 142
A21 Type 9e - Data reader 142
A22 Type 16c - Radiation processors 144
A23 Type 34 - Effetto dellrsquoombreggiamento dovuto ad aggetti e schermature solari 146
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A24 Type 77 - Calcolo della temperatura del terreno - modello semplificato 148
A25 Type 33e calcolo delle proprietagrave termodinamiche - note temperatura di bulbo secco e umiditagrave relativa 149
A26 Type 69 b - Calcolo della temperatura della volta celeste 149
A27 Type 65d - On-line plotter senza generazione di file 150
A28 Type 25 printer 151
A29 Type 700 - generatore di calore - rendimento come input 154
A210 Type 701 - generatore di calore - rendimento da file esterno 154
A211 Type 31 - Condotti e tubazioni 155
A212 Type 647 - Diverter (valvola deviatrice) 155
A213 Type 361 - Radiatori 155
A214 Type 114 - Pompa 156
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PRefazione alla collana
il miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici esistenti egrave fondamentale per raggiungere gli obiettivi posti dalla Comunitagrave europea in termini di contenimento dei consumi e di riduzione delle emissioni in atmosfera Per definire strategie di intervento intelligenti occorre perograve avere consapevolezza che i settori della costruzione coinvolti devono essere considerati sinergicamente in modo da ottenere i risultati piugrave efficaci in termini di costibenefici i criteri di riqualificazione da adottare devono pertanto tener conto di aspetti legati alle prestazioni dellrsquoinvolucro edilizio e dellrsquoimpianto senza privi-legiare un approccio che ne faccia prevalere uno dei due
occorre quindi partire da unrsquoanalisi dettagliata dellrsquoimportanza che i diversi attori (pareti opache e trasparenti impianti utilizzo di fonti rinnovabili) rivestono nella ri-qualificazione energetica dellrsquoesistente e nella valutazione della sostenibilitagrave energetica e ambientale la raccolta ragionata di soluzioni tecniche realizzate secondo una serie di testi che riguardano diverse problematiche puograve costituire una base di partenza utile per le azioni di ristrutturazione su grandi complessi residenziali o sul singolo edificio
nei testi della collana sono considerati alcuni aspetti che possono indirizzare al meglio il progettista e il tecnico nelle scelte da operare in diversi settori (edilizio impiantistico energie rinnovabili)
gli aspetti relativi allrsquoinvolucro opaco vengono considerati non solo in termini di ridu-zione dei consumi energetici ma anche di controllo dei fenomeni legati allrsquoumiditagrave e alla condensazione del vapore in quanto alcune problematiche devono essere tenute sotto osservazione insieme Per esempio un maggiore isolamento termico puograve portare ad un incremento del rischio di condensazione e quindi occorre operare con scelte ragionate su materiali spessori e posizione dellrsquoisolante
Uno dei componenti di involucro responsabile di consistente consumo di energia sia in regime estivo che invernale egrave il serramento che negli ultimi anni ha visto un notevole sviluppo e innovazione tecnologica Questo ha permesso di migliorarne le prestazioni e diversificarne le tipologie sembrano quindi appropriate indicazioni sulla scelta e sulle criticitagrave principali (ad es limitazione dellrsquoirraggiamento incremento dellrsquoilluminazione naturale)
nel processo di riqualificazione energetica del sistema edificio-impianto interventi che rappresentano una via piugrave immediata per realizzare un significativo contributo al rispar-mio energetico riguardano i componenti impiantistici che possono essere attuati anche indipendentemente da quelli sullrsquoinvolucro e che sono caratterizzati in linea di massima da tempi di realizzazione rapidi e da costi relativamente contenuti
Per una rapida ed efficace valutazione preliminare dei benefici conseguibili sono stati preparati prospetti relativi alla valutazione della sostituzione di uno o piugrave componenti
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di impianto rappresentati in termini di riduzione del fabbisogno di energia primaria in riferimento alle condizioni climatiche tipiche delle regioni del nord centro e sud italia
le possibilitagrave di intervento impiantistico riguardano anche lo sfruttamento dellrsquoe-nergia solare che rappresenta un riferimento importante per lrsquoanalisi di contributi che possano sostituire almeno in parte fonti energetiche tradizionali e pertanto partendo dallrsquoanalisi termica di collettori solari si analizzano i metodi di progettazione e di calco-lo semplificati per la determinazione dellrsquoenergia producibile negli impianti per la produ-zione di acqua calda sanitaria e per gli impianti fotovoltaici aspetti da non trascurare sono rappresentati da sistemi passivi a guadagno diretto da edifici solarizzati in regime dinamico coma anche da serre solari che vengono analizzati con metodologie sempli-ficate e esempi di calcolo
lrsquouso di strumenti di calcolo adeguati alle esigenze della progettazione deve essere appropriato in funzione degli obiettivi Mentre i metodi di calcolo in regime quasi-sta-zionario sono largamente diffusi e richiesti dalle normative di legge sulla valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici le metodologie che si basano su un approccio dinamico sono piugrave complesse anche se possono fornire informazioni importanti nella diagnosi degli edifici esistenti e in una progettazione mirata degli interventi egrave pertanto molto utile poter disporre di indicazioni strutturate a partire dalle caratteristiche pecu-liari dei modelli di calcolo per approfondire aspetti relativi ai dati di input e di output anche sulla base di esempi e di indicazioni operative
i diversi testi hanno unrsquoimpostazione applicativa con approfondimenti di alcuni aspetti particolari e sono corredati da numerosi esempi numerici in modo da renderli utili a tutti livelli ed in particolare alle figure professionali che operano nel campo del risparmio energetico negli edifici
anna Magrini
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PRemessa
il presente manuale raccoglie una serie di considerazioni relative agli aspetti principali che caratterizzano il processo di calibrazione dei modelli e fornisce indicazioni utili per lrsquoutilizzo della simulazione energetica come strumento di valutazione del comportamen-to reale degli edifici
la guida egrave articolata in due parti principali una prima parte tratta gli aspetti generali e metodologici del processo di calibrazione e che contiene
bull lo stato dellrsquoarte dei protocolli di calibrazione definiti a livello internazionale
bull i riferimenti a standard e normative utili alla definizione dei parametri di calcolo
bull i principi base per una corretta definizione dei modelli
bull gli aspetti principali dei diversi modelli di calcolo (in regime semistazionario e dina-mico)
bull le modalitagrave di raccolta e valutazione della variabilitagrave degli input del modello (dati climatici apporti interni schedule caratteristiche dellrsquoinvolucro)
bull alcune indicazioni sui criteri di calibrazione tipologie e parametri definizione di in-dici di valutazione dellrsquoerrore
mentre la seconda parte piugrave operativa riporta i risultati di unrsquoanalisi del comportamen-to energetico di un edificio esistente e in appendice le nozioni di base per lrsquoutilizzo di un software di simulazione in regime transitorio
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
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6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
Libro simulazioneindb 71 12062013 123551
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72
Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
Libro simulazioneindb 72 12062013 123552
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
uta
zio
ne
del
le P
Rest
azio
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egli
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on
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on
sum
i eff
etti
Vi e
sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Libro simulazioneindb 74 12062013 123556
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li e
dif
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75
A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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caPitolo 3
Valutazione delle PReStazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa conSuMi effettiVi e SiMulati 67
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario 67
32 Modelli di simulazione in regime dinamico 73
33 Parametri per la calibrazione dei modelli75
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettivi 76
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi 76
3312 Esempio di calcolo 78
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi 80
332 Calibrazione mediante rilievo delle temperature interne 81
34 Calibrazione considerazioni sugli indici di valutazione dellrsquoerrore 83
341 Calibrazione mediante lrsquoimpiego dei consumi reali dellrsquoedificio84
3411 Errore medio MBE 84
3412 Coefficiente di variazione dello scarto quadratico medio CV(RMSE) 85
342 Calibrazione mediante lrsquoimpiego delle temperature 86
3421 Errore medio MBE 86
3422 Scarto quadratico medio RMSE 86
3423 Indice di Pearson 86
35 Ottimizzazione del modelli Controlli per la correzione dellrsquoerrore 87
351 Analisi di sensibilitagrave 88
352 Metodo differenziale 89
353 Metodo fattoriale 89
BIBLIOGRAFIA 91
caPitolo 4
analiSi di un caSo Studio 93
41 Caratteristiche e raccolta dati 93
42 Costruzione dei modelli 95
421 Data set climatici 96
422 Ipotesi per il calcolo delle infiltrazioni 97
423 Ipotesi per la determinazione delle proprietagrave termo fisiche dellrsquoinvolucro 99
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43 definizione delle simulazioni 99
44 acquisizione dati per la calibrazione 100
45 analisi e discussione dei risultati 101
451 Valutazione degli indici di errore 101
452 Andamenti delle temperature nellrsquoambiente di controllo 104
453 Temperature medie giornaliere e mensili 109
454 Analisi multicriterio 110
455 Analisi di regressione lineare 111
456 Risultati dellrsquoanalisi di sensibilitagrave 114
457 Risultati delle analisi di sensibilitagrave con il metodo differenziale 114
aPPendice a - 119
Basi PeR lrsquoutilizzo del softwaRe tRnsYs 121
a1 indicazioni principali per lrsquoutilizzo di tRnBUild 122
A11 Operazioni preliminari 122
A12 Modalitagrave di immissione dei parametri 126
A13 Definizione di una zona termica 127
A14 Interfaccia Walls 127
A141 External 133
A142 Internal 133
A143 Adjacent 134
A144 Boundary 134
A15 Interfaccia Windows 134
A16 Interfaccia Regime data 136
A161 Dispersioni dovute alle infiltrazioni e alla ventilazione degli ambienti 137
A162 Set point di riscaldamento 137
A163 Set point per il raffrescamento estivo 139
A164 Apporti interni 140
A165 Calcolo degli indicatori di comfort degli occupanti 141
a2 simulation studio 142
A21 Type 9e - Data reader 142
A22 Type 16c - Radiation processors 144
A23 Type 34 - Effetto dellrsquoombreggiamento dovuto ad aggetti e schermature solari 146
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A24 Type 77 - Calcolo della temperatura del terreno - modello semplificato 148
A25 Type 33e calcolo delle proprietagrave termodinamiche - note temperatura di bulbo secco e umiditagrave relativa 149
A26 Type 69 b - Calcolo della temperatura della volta celeste 149
A27 Type 65d - On-line plotter senza generazione di file 150
A28 Type 25 printer 151
A29 Type 700 - generatore di calore - rendimento come input 154
A210 Type 701 - generatore di calore - rendimento da file esterno 154
A211 Type 31 - Condotti e tubazioni 155
A212 Type 647 - Diverter (valvola deviatrice) 155
A213 Type 361 - Radiatori 155
A214 Type 114 - Pompa 156
BiBliogRaFia 157
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PRefazione alla collana
il miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici esistenti egrave fondamentale per raggiungere gli obiettivi posti dalla Comunitagrave europea in termini di contenimento dei consumi e di riduzione delle emissioni in atmosfera Per definire strategie di intervento intelligenti occorre perograve avere consapevolezza che i settori della costruzione coinvolti devono essere considerati sinergicamente in modo da ottenere i risultati piugrave efficaci in termini di costibenefici i criteri di riqualificazione da adottare devono pertanto tener conto di aspetti legati alle prestazioni dellrsquoinvolucro edilizio e dellrsquoimpianto senza privi-legiare un approccio che ne faccia prevalere uno dei due
occorre quindi partire da unrsquoanalisi dettagliata dellrsquoimportanza che i diversi attori (pareti opache e trasparenti impianti utilizzo di fonti rinnovabili) rivestono nella ri-qualificazione energetica dellrsquoesistente e nella valutazione della sostenibilitagrave energetica e ambientale la raccolta ragionata di soluzioni tecniche realizzate secondo una serie di testi che riguardano diverse problematiche puograve costituire una base di partenza utile per le azioni di ristrutturazione su grandi complessi residenziali o sul singolo edificio
nei testi della collana sono considerati alcuni aspetti che possono indirizzare al meglio il progettista e il tecnico nelle scelte da operare in diversi settori (edilizio impiantistico energie rinnovabili)
gli aspetti relativi allrsquoinvolucro opaco vengono considerati non solo in termini di ridu-zione dei consumi energetici ma anche di controllo dei fenomeni legati allrsquoumiditagrave e alla condensazione del vapore in quanto alcune problematiche devono essere tenute sotto osservazione insieme Per esempio un maggiore isolamento termico puograve portare ad un incremento del rischio di condensazione e quindi occorre operare con scelte ragionate su materiali spessori e posizione dellrsquoisolante
Uno dei componenti di involucro responsabile di consistente consumo di energia sia in regime estivo che invernale egrave il serramento che negli ultimi anni ha visto un notevole sviluppo e innovazione tecnologica Questo ha permesso di migliorarne le prestazioni e diversificarne le tipologie sembrano quindi appropriate indicazioni sulla scelta e sulle criticitagrave principali (ad es limitazione dellrsquoirraggiamento incremento dellrsquoilluminazione naturale)
nel processo di riqualificazione energetica del sistema edificio-impianto interventi che rappresentano una via piugrave immediata per realizzare un significativo contributo al rispar-mio energetico riguardano i componenti impiantistici che possono essere attuati anche indipendentemente da quelli sullrsquoinvolucro e che sono caratterizzati in linea di massima da tempi di realizzazione rapidi e da costi relativamente contenuti
Per una rapida ed efficace valutazione preliminare dei benefici conseguibili sono stati preparati prospetti relativi alla valutazione della sostituzione di uno o piugrave componenti
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di impianto rappresentati in termini di riduzione del fabbisogno di energia primaria in riferimento alle condizioni climatiche tipiche delle regioni del nord centro e sud italia
le possibilitagrave di intervento impiantistico riguardano anche lo sfruttamento dellrsquoe-nergia solare che rappresenta un riferimento importante per lrsquoanalisi di contributi che possano sostituire almeno in parte fonti energetiche tradizionali e pertanto partendo dallrsquoanalisi termica di collettori solari si analizzano i metodi di progettazione e di calco-lo semplificati per la determinazione dellrsquoenergia producibile negli impianti per la produ-zione di acqua calda sanitaria e per gli impianti fotovoltaici aspetti da non trascurare sono rappresentati da sistemi passivi a guadagno diretto da edifici solarizzati in regime dinamico coma anche da serre solari che vengono analizzati con metodologie sempli-ficate e esempi di calcolo
lrsquouso di strumenti di calcolo adeguati alle esigenze della progettazione deve essere appropriato in funzione degli obiettivi Mentre i metodi di calcolo in regime quasi-sta-zionario sono largamente diffusi e richiesti dalle normative di legge sulla valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici le metodologie che si basano su un approccio dinamico sono piugrave complesse anche se possono fornire informazioni importanti nella diagnosi degli edifici esistenti e in una progettazione mirata degli interventi egrave pertanto molto utile poter disporre di indicazioni strutturate a partire dalle caratteristiche pecu-liari dei modelli di calcolo per approfondire aspetti relativi ai dati di input e di output anche sulla base di esempi e di indicazioni operative
i diversi testi hanno unrsquoimpostazione applicativa con approfondimenti di alcuni aspetti particolari e sono corredati da numerosi esempi numerici in modo da renderli utili a tutti livelli ed in particolare alle figure professionali che operano nel campo del risparmio energetico negli edifici
anna Magrini
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PRemessa
il presente manuale raccoglie una serie di considerazioni relative agli aspetti principali che caratterizzano il processo di calibrazione dei modelli e fornisce indicazioni utili per lrsquoutilizzo della simulazione energetica come strumento di valutazione del comportamen-to reale degli edifici
la guida egrave articolata in due parti principali una prima parte tratta gli aspetti generali e metodologici del processo di calibrazione e che contiene
bull lo stato dellrsquoarte dei protocolli di calibrazione definiti a livello internazionale
bull i riferimenti a standard e normative utili alla definizione dei parametri di calcolo
bull i principi base per una corretta definizione dei modelli
bull gli aspetti principali dei diversi modelli di calcolo (in regime semistazionario e dina-mico)
bull le modalitagrave di raccolta e valutazione della variabilitagrave degli input del modello (dati climatici apporti interni schedule caratteristiche dellrsquoinvolucro)
bull alcune indicazioni sui criteri di calibrazione tipologie e parametri definizione di in-dici di valutazione dellrsquoerrore
mentre la seconda parte piugrave operativa riporta i risultati di unrsquoanalisi del comportamen-to energetico di un edificio esistente e in appendice le nozioni di base per lrsquoutilizzo di un software di simulazione in regime transitorio
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
te u
6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
Libro simulazioneindb 69 12062013 123550
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
Libro simulazioneindb 70 12062013 123550
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
Libro simulazioneindb 72 12062013 123552
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
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1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
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del
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sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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43 definizione delle simulazioni 99
44 acquisizione dati per la calibrazione 100
45 analisi e discussione dei risultati 101
451 Valutazione degli indici di errore 101
452 Andamenti delle temperature nellrsquoambiente di controllo 104
453 Temperature medie giornaliere e mensili 109
454 Analisi multicriterio 110
455 Analisi di regressione lineare 111
456 Risultati dellrsquoanalisi di sensibilitagrave 114
457 Risultati delle analisi di sensibilitagrave con il metodo differenziale 114
aPPendice a - 119
Basi PeR lrsquoutilizzo del softwaRe tRnsYs 121
a1 indicazioni principali per lrsquoutilizzo di tRnBUild 122
A11 Operazioni preliminari 122
A12 Modalitagrave di immissione dei parametri 126
A13 Definizione di una zona termica 127
A14 Interfaccia Walls 127
A141 External 133
A142 Internal 133
A143 Adjacent 134
A144 Boundary 134
A15 Interfaccia Windows 134
A16 Interfaccia Regime data 136
A161 Dispersioni dovute alle infiltrazioni e alla ventilazione degli ambienti 137
A162 Set point di riscaldamento 137
A163 Set point per il raffrescamento estivo 139
A164 Apporti interni 140
A165 Calcolo degli indicatori di comfort degli occupanti 141
a2 simulation studio 142
A21 Type 9e - Data reader 142
A22 Type 16c - Radiation processors 144
A23 Type 34 - Effetto dellrsquoombreggiamento dovuto ad aggetti e schermature solari 146
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A24 Type 77 - Calcolo della temperatura del terreno - modello semplificato 148
A25 Type 33e calcolo delle proprietagrave termodinamiche - note temperatura di bulbo secco e umiditagrave relativa 149
A26 Type 69 b - Calcolo della temperatura della volta celeste 149
A27 Type 65d - On-line plotter senza generazione di file 150
A28 Type 25 printer 151
A29 Type 700 - generatore di calore - rendimento come input 154
A210 Type 701 - generatore di calore - rendimento da file esterno 154
A211 Type 31 - Condotti e tubazioni 155
A212 Type 647 - Diverter (valvola deviatrice) 155
A213 Type 361 - Radiatori 155
A214 Type 114 - Pompa 156
BiBliogRaFia 157
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PRefazione alla collana
il miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici esistenti egrave fondamentale per raggiungere gli obiettivi posti dalla Comunitagrave europea in termini di contenimento dei consumi e di riduzione delle emissioni in atmosfera Per definire strategie di intervento intelligenti occorre perograve avere consapevolezza che i settori della costruzione coinvolti devono essere considerati sinergicamente in modo da ottenere i risultati piugrave efficaci in termini di costibenefici i criteri di riqualificazione da adottare devono pertanto tener conto di aspetti legati alle prestazioni dellrsquoinvolucro edilizio e dellrsquoimpianto senza privi-legiare un approccio che ne faccia prevalere uno dei due
occorre quindi partire da unrsquoanalisi dettagliata dellrsquoimportanza che i diversi attori (pareti opache e trasparenti impianti utilizzo di fonti rinnovabili) rivestono nella ri-qualificazione energetica dellrsquoesistente e nella valutazione della sostenibilitagrave energetica e ambientale la raccolta ragionata di soluzioni tecniche realizzate secondo una serie di testi che riguardano diverse problematiche puograve costituire una base di partenza utile per le azioni di ristrutturazione su grandi complessi residenziali o sul singolo edificio
nei testi della collana sono considerati alcuni aspetti che possono indirizzare al meglio il progettista e il tecnico nelle scelte da operare in diversi settori (edilizio impiantistico energie rinnovabili)
gli aspetti relativi allrsquoinvolucro opaco vengono considerati non solo in termini di ridu-zione dei consumi energetici ma anche di controllo dei fenomeni legati allrsquoumiditagrave e alla condensazione del vapore in quanto alcune problematiche devono essere tenute sotto osservazione insieme Per esempio un maggiore isolamento termico puograve portare ad un incremento del rischio di condensazione e quindi occorre operare con scelte ragionate su materiali spessori e posizione dellrsquoisolante
Uno dei componenti di involucro responsabile di consistente consumo di energia sia in regime estivo che invernale egrave il serramento che negli ultimi anni ha visto un notevole sviluppo e innovazione tecnologica Questo ha permesso di migliorarne le prestazioni e diversificarne le tipologie sembrano quindi appropriate indicazioni sulla scelta e sulle criticitagrave principali (ad es limitazione dellrsquoirraggiamento incremento dellrsquoilluminazione naturale)
nel processo di riqualificazione energetica del sistema edificio-impianto interventi che rappresentano una via piugrave immediata per realizzare un significativo contributo al rispar-mio energetico riguardano i componenti impiantistici che possono essere attuati anche indipendentemente da quelli sullrsquoinvolucro e che sono caratterizzati in linea di massima da tempi di realizzazione rapidi e da costi relativamente contenuti
Per una rapida ed efficace valutazione preliminare dei benefici conseguibili sono stati preparati prospetti relativi alla valutazione della sostituzione di uno o piugrave componenti
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di impianto rappresentati in termini di riduzione del fabbisogno di energia primaria in riferimento alle condizioni climatiche tipiche delle regioni del nord centro e sud italia
le possibilitagrave di intervento impiantistico riguardano anche lo sfruttamento dellrsquoe-nergia solare che rappresenta un riferimento importante per lrsquoanalisi di contributi che possano sostituire almeno in parte fonti energetiche tradizionali e pertanto partendo dallrsquoanalisi termica di collettori solari si analizzano i metodi di progettazione e di calco-lo semplificati per la determinazione dellrsquoenergia producibile negli impianti per la produ-zione di acqua calda sanitaria e per gli impianti fotovoltaici aspetti da non trascurare sono rappresentati da sistemi passivi a guadagno diretto da edifici solarizzati in regime dinamico coma anche da serre solari che vengono analizzati con metodologie sempli-ficate e esempi di calcolo
lrsquouso di strumenti di calcolo adeguati alle esigenze della progettazione deve essere appropriato in funzione degli obiettivi Mentre i metodi di calcolo in regime quasi-sta-zionario sono largamente diffusi e richiesti dalle normative di legge sulla valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici le metodologie che si basano su un approccio dinamico sono piugrave complesse anche se possono fornire informazioni importanti nella diagnosi degli edifici esistenti e in una progettazione mirata degli interventi egrave pertanto molto utile poter disporre di indicazioni strutturate a partire dalle caratteristiche pecu-liari dei modelli di calcolo per approfondire aspetti relativi ai dati di input e di output anche sulla base di esempi e di indicazioni operative
i diversi testi hanno unrsquoimpostazione applicativa con approfondimenti di alcuni aspetti particolari e sono corredati da numerosi esempi numerici in modo da renderli utili a tutti livelli ed in particolare alle figure professionali che operano nel campo del risparmio energetico negli edifici
anna Magrini
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PRemessa
il presente manuale raccoglie una serie di considerazioni relative agli aspetti principali che caratterizzano il processo di calibrazione dei modelli e fornisce indicazioni utili per lrsquoutilizzo della simulazione energetica come strumento di valutazione del comportamen-to reale degli edifici
la guida egrave articolata in due parti principali una prima parte tratta gli aspetti generali e metodologici del processo di calibrazione e che contiene
bull lo stato dellrsquoarte dei protocolli di calibrazione definiti a livello internazionale
bull i riferimenti a standard e normative utili alla definizione dei parametri di calcolo
bull i principi base per una corretta definizione dei modelli
bull gli aspetti principali dei diversi modelli di calcolo (in regime semistazionario e dina-mico)
bull le modalitagrave di raccolta e valutazione della variabilitagrave degli input del modello (dati climatici apporti interni schedule caratteristiche dellrsquoinvolucro)
bull alcune indicazioni sui criteri di calibrazione tipologie e parametri definizione di in-dici di valutazione dellrsquoerrore
mentre la seconda parte piugrave operativa riporta i risultati di unrsquoanalisi del comportamen-to energetico di un edificio esistente e in appendice le nozioni di base per lrsquoutilizzo di un software di simulazione in regime transitorio
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
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6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
Libro simulazioneindb 72 12062013 123552
Riq
ua
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eR
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73
Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
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rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
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ula
ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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A24 Type 77 - Calcolo della temperatura del terreno - modello semplificato 148
A25 Type 33e calcolo delle proprietagrave termodinamiche - note temperatura di bulbo secco e umiditagrave relativa 149
A26 Type 69 b - Calcolo della temperatura della volta celeste 149
A27 Type 65d - On-line plotter senza generazione di file 150
A28 Type 25 printer 151
A29 Type 700 - generatore di calore - rendimento come input 154
A210 Type 701 - generatore di calore - rendimento da file esterno 154
A211 Type 31 - Condotti e tubazioni 155
A212 Type 647 - Diverter (valvola deviatrice) 155
A213 Type 361 - Radiatori 155
A214 Type 114 - Pompa 156
BiBliogRaFia 157
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PRefazione alla collana
il miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici esistenti egrave fondamentale per raggiungere gli obiettivi posti dalla Comunitagrave europea in termini di contenimento dei consumi e di riduzione delle emissioni in atmosfera Per definire strategie di intervento intelligenti occorre perograve avere consapevolezza che i settori della costruzione coinvolti devono essere considerati sinergicamente in modo da ottenere i risultati piugrave efficaci in termini di costibenefici i criteri di riqualificazione da adottare devono pertanto tener conto di aspetti legati alle prestazioni dellrsquoinvolucro edilizio e dellrsquoimpianto senza privi-legiare un approccio che ne faccia prevalere uno dei due
occorre quindi partire da unrsquoanalisi dettagliata dellrsquoimportanza che i diversi attori (pareti opache e trasparenti impianti utilizzo di fonti rinnovabili) rivestono nella ri-qualificazione energetica dellrsquoesistente e nella valutazione della sostenibilitagrave energetica e ambientale la raccolta ragionata di soluzioni tecniche realizzate secondo una serie di testi che riguardano diverse problematiche puograve costituire una base di partenza utile per le azioni di ristrutturazione su grandi complessi residenziali o sul singolo edificio
nei testi della collana sono considerati alcuni aspetti che possono indirizzare al meglio il progettista e il tecnico nelle scelte da operare in diversi settori (edilizio impiantistico energie rinnovabili)
gli aspetti relativi allrsquoinvolucro opaco vengono considerati non solo in termini di ridu-zione dei consumi energetici ma anche di controllo dei fenomeni legati allrsquoumiditagrave e alla condensazione del vapore in quanto alcune problematiche devono essere tenute sotto osservazione insieme Per esempio un maggiore isolamento termico puograve portare ad un incremento del rischio di condensazione e quindi occorre operare con scelte ragionate su materiali spessori e posizione dellrsquoisolante
Uno dei componenti di involucro responsabile di consistente consumo di energia sia in regime estivo che invernale egrave il serramento che negli ultimi anni ha visto un notevole sviluppo e innovazione tecnologica Questo ha permesso di migliorarne le prestazioni e diversificarne le tipologie sembrano quindi appropriate indicazioni sulla scelta e sulle criticitagrave principali (ad es limitazione dellrsquoirraggiamento incremento dellrsquoilluminazione naturale)
nel processo di riqualificazione energetica del sistema edificio-impianto interventi che rappresentano una via piugrave immediata per realizzare un significativo contributo al rispar-mio energetico riguardano i componenti impiantistici che possono essere attuati anche indipendentemente da quelli sullrsquoinvolucro e che sono caratterizzati in linea di massima da tempi di realizzazione rapidi e da costi relativamente contenuti
Per una rapida ed efficace valutazione preliminare dei benefici conseguibili sono stati preparati prospetti relativi alla valutazione della sostituzione di uno o piugrave componenti
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di impianto rappresentati in termini di riduzione del fabbisogno di energia primaria in riferimento alle condizioni climatiche tipiche delle regioni del nord centro e sud italia
le possibilitagrave di intervento impiantistico riguardano anche lo sfruttamento dellrsquoe-nergia solare che rappresenta un riferimento importante per lrsquoanalisi di contributi che possano sostituire almeno in parte fonti energetiche tradizionali e pertanto partendo dallrsquoanalisi termica di collettori solari si analizzano i metodi di progettazione e di calco-lo semplificati per la determinazione dellrsquoenergia producibile negli impianti per la produ-zione di acqua calda sanitaria e per gli impianti fotovoltaici aspetti da non trascurare sono rappresentati da sistemi passivi a guadagno diretto da edifici solarizzati in regime dinamico coma anche da serre solari che vengono analizzati con metodologie sempli-ficate e esempi di calcolo
lrsquouso di strumenti di calcolo adeguati alle esigenze della progettazione deve essere appropriato in funzione degli obiettivi Mentre i metodi di calcolo in regime quasi-sta-zionario sono largamente diffusi e richiesti dalle normative di legge sulla valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici le metodologie che si basano su un approccio dinamico sono piugrave complesse anche se possono fornire informazioni importanti nella diagnosi degli edifici esistenti e in una progettazione mirata degli interventi egrave pertanto molto utile poter disporre di indicazioni strutturate a partire dalle caratteristiche pecu-liari dei modelli di calcolo per approfondire aspetti relativi ai dati di input e di output anche sulla base di esempi e di indicazioni operative
i diversi testi hanno unrsquoimpostazione applicativa con approfondimenti di alcuni aspetti particolari e sono corredati da numerosi esempi numerici in modo da renderli utili a tutti livelli ed in particolare alle figure professionali che operano nel campo del risparmio energetico negli edifici
anna Magrini
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PRemessa
il presente manuale raccoglie una serie di considerazioni relative agli aspetti principali che caratterizzano il processo di calibrazione dei modelli e fornisce indicazioni utili per lrsquoutilizzo della simulazione energetica come strumento di valutazione del comportamen-to reale degli edifici
la guida egrave articolata in due parti principali una prima parte tratta gli aspetti generali e metodologici del processo di calibrazione e che contiene
bull lo stato dellrsquoarte dei protocolli di calibrazione definiti a livello internazionale
bull i riferimenti a standard e normative utili alla definizione dei parametri di calcolo
bull i principi base per una corretta definizione dei modelli
bull gli aspetti principali dei diversi modelli di calcolo (in regime semistazionario e dina-mico)
bull le modalitagrave di raccolta e valutazione della variabilitagrave degli input del modello (dati climatici apporti interni schedule caratteristiche dellrsquoinvolucro)
bull alcune indicazioni sui criteri di calibrazione tipologie e parametri definizione di in-dici di valutazione dellrsquoerrore
mentre la seconda parte piugrave operativa riporta i risultati di unrsquoanalisi del comportamen-to energetico di un edificio esistente e in appendice le nozioni di base per lrsquoutilizzo di un software di simulazione in regime transitorio
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
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6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
Libro simulazioneindb 71 12062013 123551
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72
Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
Libro simulazioneindb 72 12062013 123552
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
uta
zio
ne
del
le P
Rest
azio
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get
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on
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sum
i eff
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Vi e
sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Libro simulazioneindb 74 12062013 123556
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li e
dif
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75
A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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PRefazione alla collana
il miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici esistenti egrave fondamentale per raggiungere gli obiettivi posti dalla Comunitagrave europea in termini di contenimento dei consumi e di riduzione delle emissioni in atmosfera Per definire strategie di intervento intelligenti occorre perograve avere consapevolezza che i settori della costruzione coinvolti devono essere considerati sinergicamente in modo da ottenere i risultati piugrave efficaci in termini di costibenefici i criteri di riqualificazione da adottare devono pertanto tener conto di aspetti legati alle prestazioni dellrsquoinvolucro edilizio e dellrsquoimpianto senza privi-legiare un approccio che ne faccia prevalere uno dei due
occorre quindi partire da unrsquoanalisi dettagliata dellrsquoimportanza che i diversi attori (pareti opache e trasparenti impianti utilizzo di fonti rinnovabili) rivestono nella ri-qualificazione energetica dellrsquoesistente e nella valutazione della sostenibilitagrave energetica e ambientale la raccolta ragionata di soluzioni tecniche realizzate secondo una serie di testi che riguardano diverse problematiche puograve costituire una base di partenza utile per le azioni di ristrutturazione su grandi complessi residenziali o sul singolo edificio
nei testi della collana sono considerati alcuni aspetti che possono indirizzare al meglio il progettista e il tecnico nelle scelte da operare in diversi settori (edilizio impiantistico energie rinnovabili)
gli aspetti relativi allrsquoinvolucro opaco vengono considerati non solo in termini di ridu-zione dei consumi energetici ma anche di controllo dei fenomeni legati allrsquoumiditagrave e alla condensazione del vapore in quanto alcune problematiche devono essere tenute sotto osservazione insieme Per esempio un maggiore isolamento termico puograve portare ad un incremento del rischio di condensazione e quindi occorre operare con scelte ragionate su materiali spessori e posizione dellrsquoisolante
Uno dei componenti di involucro responsabile di consistente consumo di energia sia in regime estivo che invernale egrave il serramento che negli ultimi anni ha visto un notevole sviluppo e innovazione tecnologica Questo ha permesso di migliorarne le prestazioni e diversificarne le tipologie sembrano quindi appropriate indicazioni sulla scelta e sulle criticitagrave principali (ad es limitazione dellrsquoirraggiamento incremento dellrsquoilluminazione naturale)
nel processo di riqualificazione energetica del sistema edificio-impianto interventi che rappresentano una via piugrave immediata per realizzare un significativo contributo al rispar-mio energetico riguardano i componenti impiantistici che possono essere attuati anche indipendentemente da quelli sullrsquoinvolucro e che sono caratterizzati in linea di massima da tempi di realizzazione rapidi e da costi relativamente contenuti
Per una rapida ed efficace valutazione preliminare dei benefici conseguibili sono stati preparati prospetti relativi alla valutazione della sostituzione di uno o piugrave componenti
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di impianto rappresentati in termini di riduzione del fabbisogno di energia primaria in riferimento alle condizioni climatiche tipiche delle regioni del nord centro e sud italia
le possibilitagrave di intervento impiantistico riguardano anche lo sfruttamento dellrsquoe-nergia solare che rappresenta un riferimento importante per lrsquoanalisi di contributi che possano sostituire almeno in parte fonti energetiche tradizionali e pertanto partendo dallrsquoanalisi termica di collettori solari si analizzano i metodi di progettazione e di calco-lo semplificati per la determinazione dellrsquoenergia producibile negli impianti per la produ-zione di acqua calda sanitaria e per gli impianti fotovoltaici aspetti da non trascurare sono rappresentati da sistemi passivi a guadagno diretto da edifici solarizzati in regime dinamico coma anche da serre solari che vengono analizzati con metodologie sempli-ficate e esempi di calcolo
lrsquouso di strumenti di calcolo adeguati alle esigenze della progettazione deve essere appropriato in funzione degli obiettivi Mentre i metodi di calcolo in regime quasi-sta-zionario sono largamente diffusi e richiesti dalle normative di legge sulla valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici le metodologie che si basano su un approccio dinamico sono piugrave complesse anche se possono fornire informazioni importanti nella diagnosi degli edifici esistenti e in una progettazione mirata degli interventi egrave pertanto molto utile poter disporre di indicazioni strutturate a partire dalle caratteristiche pecu-liari dei modelli di calcolo per approfondire aspetti relativi ai dati di input e di output anche sulla base di esempi e di indicazioni operative
i diversi testi hanno unrsquoimpostazione applicativa con approfondimenti di alcuni aspetti particolari e sono corredati da numerosi esempi numerici in modo da renderli utili a tutti livelli ed in particolare alle figure professionali che operano nel campo del risparmio energetico negli edifici
anna Magrini
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PRemessa
il presente manuale raccoglie una serie di considerazioni relative agli aspetti principali che caratterizzano il processo di calibrazione dei modelli e fornisce indicazioni utili per lrsquoutilizzo della simulazione energetica come strumento di valutazione del comportamen-to reale degli edifici
la guida egrave articolata in due parti principali una prima parte tratta gli aspetti generali e metodologici del processo di calibrazione e che contiene
bull lo stato dellrsquoarte dei protocolli di calibrazione definiti a livello internazionale
bull i riferimenti a standard e normative utili alla definizione dei parametri di calcolo
bull i principi base per una corretta definizione dei modelli
bull gli aspetti principali dei diversi modelli di calcolo (in regime semistazionario e dina-mico)
bull le modalitagrave di raccolta e valutazione della variabilitagrave degli input del modello (dati climatici apporti interni schedule caratteristiche dellrsquoinvolucro)
bull alcune indicazioni sui criteri di calibrazione tipologie e parametri definizione di in-dici di valutazione dellrsquoerrore
mentre la seconda parte piugrave operativa riporta i risultati di unrsquoanalisi del comportamen-to energetico di un edificio esistente e in appendice le nozioni di base per lrsquoutilizzo di un software di simulazione in regime transitorio
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
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6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
Libro simulazioneindb 70 12062013 123550
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
Libro simulazioneindb 72 12062013 123552
Riq
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
uta
zio
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del
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Libro simulazioneindb 74 12062013 123556
Riq
ua
lifi
ca
zio
ne
en
eR
ge
tic
a d
eg
li e
dif
ici
75
A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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di impianto rappresentati in termini di riduzione del fabbisogno di energia primaria in riferimento alle condizioni climatiche tipiche delle regioni del nord centro e sud italia
le possibilitagrave di intervento impiantistico riguardano anche lo sfruttamento dellrsquoe-nergia solare che rappresenta un riferimento importante per lrsquoanalisi di contributi che possano sostituire almeno in parte fonti energetiche tradizionali e pertanto partendo dallrsquoanalisi termica di collettori solari si analizzano i metodi di progettazione e di calco-lo semplificati per la determinazione dellrsquoenergia producibile negli impianti per la produ-zione di acqua calda sanitaria e per gli impianti fotovoltaici aspetti da non trascurare sono rappresentati da sistemi passivi a guadagno diretto da edifici solarizzati in regime dinamico coma anche da serre solari che vengono analizzati con metodologie sempli-ficate e esempi di calcolo
lrsquouso di strumenti di calcolo adeguati alle esigenze della progettazione deve essere appropriato in funzione degli obiettivi Mentre i metodi di calcolo in regime quasi-sta-zionario sono largamente diffusi e richiesti dalle normative di legge sulla valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici le metodologie che si basano su un approccio dinamico sono piugrave complesse anche se possono fornire informazioni importanti nella diagnosi degli edifici esistenti e in una progettazione mirata degli interventi egrave pertanto molto utile poter disporre di indicazioni strutturate a partire dalle caratteristiche pecu-liari dei modelli di calcolo per approfondire aspetti relativi ai dati di input e di output anche sulla base di esempi e di indicazioni operative
i diversi testi hanno unrsquoimpostazione applicativa con approfondimenti di alcuni aspetti particolari e sono corredati da numerosi esempi numerici in modo da renderli utili a tutti livelli ed in particolare alle figure professionali che operano nel campo del risparmio energetico negli edifici
anna Magrini
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PRemessa
il presente manuale raccoglie una serie di considerazioni relative agli aspetti principali che caratterizzano il processo di calibrazione dei modelli e fornisce indicazioni utili per lrsquoutilizzo della simulazione energetica come strumento di valutazione del comportamen-to reale degli edifici
la guida egrave articolata in due parti principali una prima parte tratta gli aspetti generali e metodologici del processo di calibrazione e che contiene
bull lo stato dellrsquoarte dei protocolli di calibrazione definiti a livello internazionale
bull i riferimenti a standard e normative utili alla definizione dei parametri di calcolo
bull i principi base per una corretta definizione dei modelli
bull gli aspetti principali dei diversi modelli di calcolo (in regime semistazionario e dina-mico)
bull le modalitagrave di raccolta e valutazione della variabilitagrave degli input del modello (dati climatici apporti interni schedule caratteristiche dellrsquoinvolucro)
bull alcune indicazioni sui criteri di calibrazione tipologie e parametri definizione di in-dici di valutazione dellrsquoerrore
mentre la seconda parte piugrave operativa riporta i risultati di unrsquoanalisi del comportamen-to energetico di un edificio esistente e in appendice le nozioni di base per lrsquoutilizzo di un software di simulazione in regime transitorio
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
te u
6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
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del
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sum
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sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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PRemessa
il presente manuale raccoglie una serie di considerazioni relative agli aspetti principali che caratterizzano il processo di calibrazione dei modelli e fornisce indicazioni utili per lrsquoutilizzo della simulazione energetica come strumento di valutazione del comportamen-to reale degli edifici
la guida egrave articolata in due parti principali una prima parte tratta gli aspetti generali e metodologici del processo di calibrazione e che contiene
bull lo stato dellrsquoarte dei protocolli di calibrazione definiti a livello internazionale
bull i riferimenti a standard e normative utili alla definizione dei parametri di calcolo
bull i principi base per una corretta definizione dei modelli
bull gli aspetti principali dei diversi modelli di calcolo (in regime semistazionario e dina-mico)
bull le modalitagrave di raccolta e valutazione della variabilitagrave degli input del modello (dati climatici apporti interni schedule caratteristiche dellrsquoinvolucro)
bull alcune indicazioni sui criteri di calibrazione tipologie e parametri definizione di in-dici di valutazione dellrsquoerrore
mentre la seconda parte piugrave operativa riporta i risultati di unrsquoanalisi del comportamen-to energetico di un edificio esistente e in appendice le nozioni di base per lrsquoutilizzo di un software di simulazione in regime transitorio
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
te u
6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
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sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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caPitolo 3
Valutazione delle PRestazioni eneRgeticHe degli edifici confRonto tRa consumi effettiVi e simulati
31 Modelli di calcolo in regime semistazionario
la specifica tecnica Uni ts 11300-1 recepisce a livello nazionale le indicazioni fornite dalla normativa europea Uni en iso 137902008 in riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento Questo documento contiene la procedura di calcolo dei fabbisogni indica alcuni valori di riferimento da adottare a livello nazionale non specificati dalla normativa europea e stabilisce le diverse applicazioni
bull standard rating valutazione in condizioni standard per la definizione della prestazio-ne energetica come richiesto per la redazione di attestati di certificazione energetica
bull operational rating valutazione in condizioni di esercizio in funzione dei dati reali di utilizzo dellrsquoedificio per la diagnosi energetica e lrsquoottimizzazione delle prestazioni
bull design rating valutazione in fase di progetto
la procedura di calcolo della specifica tecnica Uni ts 11300-1 permette il calcolo dei fabbisogni di energia termica dellrsquoedificio per il riscaldamento (variabili con pedice H) e per il raffrescamento (variabili con pedice C) ed egrave basata sul bilancio termico dellrsquoedificio effettuato su base mensile Questo tipo di calcolo egrave definito in regime ldquosemistazionariordquo in quanto il bilancio termico viene condotto sulla base di temperature costanti (medie mensili) ed i fabbisogni totali vengono calcolati come somma dei fabbisogni mensili an-che i flussi termici vengono considerati in maniera semplificata sono ipotizzati flussi at-traverso le strutture di tipo mono dimensionale e gli effetti dovuti alla presenza dei ponti termici sono considerati in maniera forfettaria attraverso coefficienti che incrementa-no il valore della trasmittanza termica delle strutture oppure attraverso lrsquointroduzione della trasmittanza termica lineica che caratterizza il ponte termico gli effetti dinamici di accumulo e rilascio termico da parte delle strutture vengono considerati in maniera semplificata attraverso i fattori di utilizzazione degli apporti che dipendono dalla capa-
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
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6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
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zio
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del
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sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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citagrave termica interna delle strutture edilizie questi ultimi permettono di considerare con maggior dettaglio il comportamento energetico dellrsquoedificio in quanto stabiliscono sulla base delle condizioni esterne medie mensili e delle caratteristiche dellrsquoinvolucro quando il contributo degli apporti interni costituisce o meno una risuzione del fabbisogno di energia termica utile (stagioni intermedie)
la procedura di calcolo della specifica tecnica per il calcolo del fabbisogno di energia termica Uni ts 11300-1 si puograve riassumere nei seguenti passaggi
1 Determinazione delle condizioni al contorno che caratterizzano lrsquoedificio dati climati-ci medi mensili condizioni interne agli ambienti caratteristiche termo fisiche dellrsquoe-dificio e durata della stagione di riscaldamentoraffrescamento
2 Calcolo delle perdite per trasmissione
[31]QHtr = Htradj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t + [Σk Frk ∙ Φrmk] ∙ t
dove
QHtr perdite per trasmissione [MJ]
Htradj coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [WK]
θintsetHC temperature interna di set point (H = invernale C = estiva) [degC]
θe temperature esterna media mensile [degC]
t durata del mese considerato
Frk fattore di forma tra il componente k-esimo e la volta celeste
Φrmk extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta celeste per il componente k-esimo [MJ]
3 Calcolo delle perdite per ventilazione
[32]QHve = Hveadj ∙ (θintsetHC ndash θe) ∙ t
dove
QHve scambio termico per ventilazione
Hveadj coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
4 Calcolo degli apporti termici interni
[33]Qint = [Σk Φintmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl) ∙ Φintmnul] ∙ t
dove
Qint apporti termici interni
Φintmnk flusso termico prodotto dalla k-esima sorgente di calore interna mediato sul tempo
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
te u
6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
Libro simulazioneindb 69 12062013 123550
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
Libro simulazioneindb 70 12062013 123550
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
uta
zio
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del
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sum
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Vi e
sim
ula
ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente la sorgente di calore
interna
Φintmnul flusso termico prodotto dalla l-esima sorgente di calore interna nellrsquoambiente
non climatizzato adiacente
5 Calcolo degli apporti solari
[34]Qsol = [Σk Φsolmnk] ∙ t + [Σl (1 ndash btrl ) ∙ Φsolmnul] ∙ t
dove
Qsol apporti solari
Φsolmnk flusso termico k-esimo di origine solare
btrl fattore di riduzione per lrsquoambiente non climatizzato avente il flusso termico l
-esimo di origine solare
Φsolmnul flusso termico l-esimo di origine solare nellrsquoambiente non climatizzato adiacen-
te u
6 Bilancio energetico dellrsquoedificio
invernale
[35]QHnd = (QHtr + QHve) - ηHgn ∙ (QHint + QHsol)
dove
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale
ηHgn fattore di utilizzazione degli apporti interni
estivo
[36]QCnd = (QCint + QCsol) - ηCls ∙ (QCtr + QCve)
dove
QCnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione estiva
ηCls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
la legislazione vigente richiede la determinazione dei fabbisogni di energia primaria
per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati
secondo quanto indicato nella specifica tecnica Uni ts 11300-2
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
Libro simulazioneindb 72 12062013 123552
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
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sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto ter-mico
[37]
e per la produzione di acqua calda sanitaria che vengono ricavati secondo quanto indicato nella specifica tecnica UNI TS 11300-2
7 Calcolo del fabbisogno di energia primaria attraverso il rendimento dellrsquoimpianto termico
QHp = QHnd
ηHsys (37)
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica UNI TS 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn bull sottosistema di distribuzione ηHd bull sottosistema di regolazione ηHrg bull sottosistema di emissione ηHe
Di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke (39)
bull QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato] bull QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
bull QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
bull QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
bull QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
bull QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
Di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sottosistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici Gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica Nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn (310)
bull QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato] bull Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato] bull Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato] bull Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale Lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbisogno di energia dellrsquoimpianto
Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la climatizzazione invernale la specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica le modalitagrave di valutazione del rendimento dellrsquoimpianto termico calcolato come prodotto dei rendimenti dei vari sottosistemi
bull sottosistema di generazione ηHgn
bull sottosistema di distribuzione ηHd
bull sottosistema di regolazione ηHrg
bull sottosistema di emissione ηHe
di conseguenza il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento puograve essere espresso come somma del fabbisogno di energia termica dellrsquoinvolucro e delle perdite dei vari sottosistemi
[38]QHp = QHnd + QHle + QHlrg + QHld + QHlgn + QHaux - QHaux ∙ ke
dove
QHp fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHnd fabbisogno di energia termica per la climatizzazione invernale [Whperiodo considerato]
QHle perdite del sottosistema di emissione [Whperiodo considerato]
QHlrg perdite del sottosistema di regolazione [Whperiodo considerato]
QHld perdite del sottosistema di distribuzione [Whperiodo considerato]
QHlgn perdite del sottosistema di generazione [Whperiodo considerato]
di seguito si riportano i passaggi per il calcolo delle perdite associate ai diversi sotto-sistemi e i fabbisogni di energia elettrica associati agli ausiliari
Calcolo del fabbisogno di energia dovuto agli ausiliari elettrici
gli ausiliari elettrici sono costituiti da pompe di circolazione valvole motorizzate sistemi di regolazione e ventilatori che per il loro funzionamento richiedono lrsquoutilizzo di energia elettrica nel bilancio termico dellrsquoimpianto rientrano come un incremento del fabbisogno di energia primaria richiesto
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
Libro simulazioneindb 72 12062013 123552
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
uta
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sum
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sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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[39]QHaux = Qauxe + Qauxd + Qauxgn
QHaux fabbisogno totale di energia degli ausiliari [Whperiodo considerato]
Qauxe fabbisogno di energia degli ausiliari di emissione [Whperiodo considerato]
Qauxd fabbisogno di energia degli ausiliari di distribuzione [Whperiodo considerato]
Qauxgn fabbisogno di energia degli ausiliari di generazione [Whperiodo considerato]
Per essere inseriti nel bilancio dellrsquoimpianto i fabbisogni di energia elettrica degli ausi-liari devono essere convertiti in energia termica attraverso il fattore di conversione dellrsquoe-nergia elettrica in energia primaria attualmente fissato a 218 sulla base del rendimento del sistema elettrico nazionale
lrsquoenergia elettrica richiesta dagli ausiliari egrave in parte recuperata come energia termica utile che viene ceduta al fluido termovettore con una conseguente riduzione del fabbiso-gno di energia dellrsquoimpianto
Perdite del sottosistema di emissione
il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla di-stribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lrsquoesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allrsquointerno dei locali riscaldati
[310]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di regolazione
il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da mini-mizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
[311]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
Perdite del sottosistema di distribuzione
le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
[312]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
dove
Qaux e∙ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termo-vettore [Wh]
ηHd rendimento di distribuzione
Libro simulazioneindb 71 12062013 123551
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72
Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
Libro simulazioneindb 72 12062013 123552
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73
Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
uta
zio
ne
del
le P
Rest
azio
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get
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egli
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on
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sum
i eff
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Vi e
sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Libro simulazioneindb 74 12062013 123556
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dif
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75
A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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Perdite del sottosistema di generazione
la valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del
sottosistema costituisce unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori
che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica Uni ts
11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento
da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input lrsquoe-
spressione generale delle perdite di generazione egrave
[313]
Perdite del sottosistema di emissione Il rendimento del sottosistema di emissione (ηHe) egrave legato alla tipologia di terminale installato nei locali ed alle caratteristiche dellrsquoambiente le perdite sono legate alla distribuzione non uniforme della temperatura allrsquointerno degli ambienti riscaldati e agli aumenti di dispersioni verso lesterno determinati dai terminali stessi in relazione al loro tipo e posizionamento allinterno dei locali riscaldati
QHle = QHnd ∙ 1- η He
η He
(311)
Perdite del sottosistema di regolazione Il rendimento ηHrg egrave legato alla capacitagrave del regolatore di adeguare il funzionamento dellrsquoimpianto alle
variazioni delle condizioni allrsquointerno dellrsquoambiente in modo da minimizzare gli scostamenti dalle condizioni di set point
QHlrg = (QHnd + QHle ) ∙ 1- η Hrg
η Hrg
(312)
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite di distribuzione sono legate alle dispersioni delle tubazioni in cui scorre il fluido termovettore e dipendono dal grado di isolamento e dalla lunghezza dei condotti
QHld = (QHnd + QHle + QHlrg - Qaux e ∙ ke ) ∙ 1- η Hd
η Hd
(313)
bull Qaux e ∙ ke frazione dellrsquoenergia degli ausiliari di emissione recuperata dal fluido termovettore [Wh] bull ηHd rendimento di distribuzione
Perdite del sottosistema di generazione La valutazione del rendimento di generazione ηHgn da cui dipendono le perdite del sottosistema costituisce
unrsquooperazione complessa che tiene conto di molteplici fattori che caratterizzano il generatore ed il suo funzionamento la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta diversi tipi di calcolo caratterizzati da diversi gradi di approfondimento da adottare a seconda del tipo di valutazione e dalla disponibilitagrave di dati di input Lrsquoespressione generale delle perdite di generazione egrave
QHlgn = (QHnd + QHle + QHlrg - QHaux e ∙ ke + QHld) ∙ 1- η Hgn
η Hgn
(314)
Si rimanda alla normativa UNI TS 11300-2 per maggiori dettagli 8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
Il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di acqua calda sanitaria per la zona termica
QWnd = sum r ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G (315)
si rimanda alla normativa Uni ts 11300-2 per maggiori dettagli
8 Calcolo del fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria
il calcolo egrave analogo a quanto riportato per la climatizzazione invernale come prima
cosa si procede alla determinazione del fabbisogno di energia utile per la produzione di
acqua calda sanitaria per la zona termica
[314]QWnd = sum ρ ∙ c ∙ Vw ∙ (θer - θo) ∙ G
dove
QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh]
ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3]
c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC]
Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3]
θer temperatura di erogazione [degC]
θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC]
G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la
produzione di acqua calda sanitaria
Perdite del sottosistema di erogazione
[315]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
ηWer rendimento di erogazione
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Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
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sim
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
Libro simulazioneindb 79 12062013 123558
Riq
ua
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ca
zio
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eR
ge
tic
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eg
li e
dif
ici
73
Perdite del sottosistema di distribuzione
[316]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
dove
fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
[317]QWls = ts ∙ Hs ∙ (θs - θint)
dove
ts durata del periodo considerato [h]
Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK]
θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC]
θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
[318]
bull QWnd energia termica per riscaldare la quantitagrave di acqua desiderata [Wh] bull ρ densitagrave dellrsquoacqua [kgm3] bull c calore specifico dellrsquoacqua pari a 1162 [Whkg degC] bull Vw volume di acqua richiesto durante il periodo di calcolo [m3] bull θer temperatura di erogazione [degC] bull θo temperatura in ingresso dellrsquoacqua fredda sanitaria [degC] bull G numero di giorni del periodo di calcolo
Poi si procede con il calcolo delle perdite dovute ai sottosistemi dellrsquoimpianto per la produzione di acqua calda sanitaria Perdite del sottosistema di erogazione
QWler = QWnd ∙ 1- η Wer
η Wer
(316)
bull ηWer rendimento di erogazione
Perdite del sottosistema di distribuzione
QWld = Q
Wnd
η Wer
∙ fWld (317)
bull fWld coefficiente di perdita (da utilizzare nel caso di impianti senza ricircolo)
Perdite del sottosistema di accumulo
QWls = ts ∙ Hs ∙ ( θs - θint ) (318)
bull ts durata del periodo considerato [h] bull Hs coefficiente di scambio termico del serbatoio [WK] bull θs temperatura media allrsquointerno dellrsquoaccumulo [degC] bull θint temperatura dellrsquoambiente in cui egrave installato lrsquoaccumulo [degC]
Perdite del sottosistema di generazione
QWlgn = (QWnd + QWler + QWld + QWls) ∙ 1- η Wgn
η Wgn
(319)
Ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi dellrsquoimpianto
QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen (320)
ed infine il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria egrave
dato dalla somma del fabbisogno di energia termica utile e delle perdite dei sottosistemi
dellrsquoimpianto
[319]QWp = QWnd + QWlssup + QWlsd + QWlss + QWlsgen
anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la
valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici
32 Modelli di simulazione in regime dinamico
il modello di calcolo implementato nel programma tRnsYs egrave caratterizzato da un
bilancio sul nodo dellrsquoaria di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere
mediante la seguente equazione
[320]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
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119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
rappresenta le perdite per ventilazione
Libro simulazioneindb 73 12062013 123554
caP
3 -
Val
uta
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ti
74
rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
Libro simulazioneindb 78 12062013 123558
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
Libro simulazioneindb 79 12062013 123558
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rappresenta gli apporti termici interni
rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni
di trasferimento introdotto da Mitalas e stephenson negli anni rsquo70 che propongono
di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno
(temperatura e flussi termici) discrete i flussi termici vengono espressi con le seguenti
equazioni
[321]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
[322]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
φe φi flusso attraverso la superficie esterna e interna
ai bi ci rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete
τ egrave la variabile temporale
δ rappresenta il time-step della simulazione
Te Ti sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle
temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni co-
efficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del com-
ponente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base
del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio
della simulazione
attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso
lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
[323]
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
dove
Ti (z) e To (z) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel do-
minio delle Z-trasformate
φi e φe sono i flussi termici
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Anche nel caso dellrsquoimpianto di produzione di acqua calda sanitaria egrave importante la valutazione del contributo dovuto alla presenza di ausiliari elettrici 32 MODELLI DI SIMULAZIONE IN REGIME DINAMICO Il modello di calcolo implementato nel programma TRNSYS egrave caratterizzato da un bilancio sul nodo dellacutearia di tipo orario per ciascuna zona termica che si puograve riassumere mediante la seguente equazione
qc+ qv + qi+ qsys = Ciδθδτ
(321)
Dove bull qc rappresenta gli scambi termici convettivi della zona con lrsquoinvolucro bull qv rappresenta le perdite per ventilazione bull qi rappresenta gli apporti termici interni bull qsys rappresenta i flussi entranti o uscenti dovuti allrsquoimpianto termico
bull Ci rappresenta la capacitagrave termica della zona bull
bull δθδτ
indica la variazione della temperatura interna della zona in funzione del tempo
Per quanto riguarda i componenti opachi viene applicato il metodo delle funzioni di trasferimento introdotto da Mitalas e Stephenson negli anni rsquo70 che propongono di risolvere numericamente lrsquoequazione di Fourier sulla base di condizioni al contorno (temperatura e flussi termici) discrete I flussi termici vengono espressi con le seguenti equazioni
120593120593119890119890(120591120591) = minus sum 119886119886119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119887119887119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119890119890120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (322)
120593120593119894119894(120591120591) = minus sum 119889119889119894119894 119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119894119894120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119886119886119894119894
119873119873119905119905119895119895=0 ∙ 119879119879119890119890120591120591minus119895119895119895119895 + sum 119888119888119895119895 ∙ 120593120593119894119894120591120591minus119895119895119895119895
119873119873120593120593119895119895=0 (323)
Dove
bull 120593120593119890119890 120593120593119894119894flusso attraverso la superficie esterna e interna bull 119886119886119894119894 119887119887119894119894 119888119888119894119894 rappresentano i coefficienti di trasferimento esterno interno e attraverso la parete bull 120591120591 egrave la variabile temporale bull 120575120575 rappresenta il time-step della simulazione bull 119879119879119890119890 119879119879119894119894 sono le temperature misurate sulla superficie esterna e interna delle parete
Il flusso egrave espresso come funzione del valore assunto negli istanti precedenti delle temperature sulle superfici valutate anchrsquoesse nellrsquoistante precedente e di opportuni coefficienti determinati sulla base delle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente considerato i coefficienti di trasferimento vengono quindi assegnati sulla base del tipo di struttura che si considera e vengono dunque calcolati una sola volta allacuteinizio della simulazione Attraverso il metodo della trasformata Z si possono ottenere flussi termici attraverso lrsquoinvolucro mediante il seguente sistema di equazioni algebriche
120593120593119894119894120593120593119890119890 =
119863119863(119911119911)119861119861(119911119911)
minus 1119861119861(119911119911)
1119861119861(119911119911)
minus119860119860(119911119911)119861119861(119911119911)
119879119879119894119894 (119911119911)119879119879119900119900(119911119911) (324)
Libro simulazioneindb 74 12062013 123556
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li e
dif
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75
A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete
[324]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[325]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
[326]
Dove bull 119879119879119894119894 (119911119911) e 119879119879119900119900 (119911119911) rappresentano le temperature sulla superficie interna ed esterna nel dominio delle
Z-trasformate bull 120593120593119894119894 e 120593120593119890119890 sono i flussi termici bull A(z) B(z) D(z) sono le funzioni di trasferimento i cui coefficienti sono determinati sulla base
delle caratteristiche dei materiali che compongono la parete bull
bull Ai(z) = cosh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (325)
bull
bull Bi(z) = 1
λi s ∙ ρicpiλi
senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (326)
bull
bull Di(z) = senh(li∙ s ∙ ρicpi
λi) (327)
bull minus 119897119897119894119894 egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato minus 120582120582119894119894 egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 120588120588119894119894 egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato minus 119888119888119901119901119894119894 egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 PARAMETRI PER LA CALIBRAZIONE DEI MODELLI Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici generalmente i protocolli e le normative1 indicano come dato di confronto i consumi effettivi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio Tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno
energetico di riferimento bull edifici privi di impianto termico bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa
ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione In questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle temperature rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro La condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono IPMVP MampV Guidelines e ASHRAE Guidelines indicati nel Capitolo 1
per le normative tecniche ci si riferisce alla norma UNI TS 11300-2 e alla norma UNI CEI TR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
ndash li egrave lo spessore dellrsquoi-esimo strato
ndash λi egrave la conduttivitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash ρi egrave la densitagrave dellrsquoi-esimo strato
ndash cpi egrave il calore specifico dellrsquoi-esimo layer
33 Parametri per la calibrazione dei modelli
Per verificare la rappresentativitagrave dei modelli egrave necessario fare riferimento a parametri di controllo in grado di descrivere il comportamento energetico reale degli edifici gene-ralmente i protocolli e le normative (1) indicano come dato di confronto i consumi effetti-vi di combustibile o di altre fonti energetiche dellrsquoedificio tuttavia si possono verificare casi in cui non egrave possibile risalire ai consumi effettivi
bull edifici dismessi lrsquoimpianto termico non egrave in funzione e quindi non egrave possibile dedurre un fabbisogno energetico di riferimento
bull edifici privi di impianto termico
bull edifici in cui la fornitura di combustibile egrave gestita sulla base di contratti forfettari la fatturazione egrave relativa ad un consumo fittizio connesso alle caratteristiche dellrsquoedificio (volume riscaldato potenza dellrsquoimpianto tipologia di combustibile)
e di conseguenza non puograve essere adottato come parametro per la calibrazione
in questi casi la calibrazione puograve essere effettuata attraverso lrsquoutilizzo delle tempera-ture rilevate alrsquointerno di un ambiente di controllo si possono utilizzare i valori relativi alla temperatura dellrsquoaria oppure delle superfici di involucro
la condizione necessaria per lrsquoadozione di un parametro di calibrazione egrave che sia riferito allo stesso periodo di tempo per cui egrave stato definito il modello in modo che i risultati siano confrontabili e gli scostamenti non siano dovuti a particolari condizioni al contorno contingenti ad esempio se per la costruzione del modello si adottano i dati
1 Per quanto riguarda i protocolli di calibrazione si intendono iPMVP MampV guidelines e asHRae gui-delines indicati nel Capitolo 1 per le normative tecniche ci si riferisce alla norma Uni ts 11300-2 e alla norma Uni Cei tR 11428 sulla diagnosi energetica degli edifici
Libro simulazioneindb 75 12062013 123557
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
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Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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meteo dellrsquoanno corrente e per la calibrazione si utilizzano i consumi effettivi dellrsquoanno precedente si possono riscontrare errori dovuti alle differenti condizioni climatiche che non dipendono dalla generale affidabilitagrave del modello
Nei paragrafi seguenti verranno fornite indicazioni sulle modalitagrave di raccolta dei pa-rametri per la calibrazione
331 Valutazione dei consumi di combustibile effettiviI consumi effettivi rappresentano un riferimento per la calibrazione che permette di
confrontare il comportamento reale con i risultati del modello in termini di fabbisogno di energia primaria del sistema edificio-impianto la specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta alcune indicazioni sui metodi di rilievo dei consumi e sulle modalitagrave di interpre-tazione dei dati
In particolare i consumi effettivi vengono dedotti sulla base delle quantitagrave di combu-stibile consumato (espresse in volume o in peso) che devono essere convertiti in energia primaria sulla base del potere calorifico inferiore secondo la seguente relazione
[327]Qreale = Vcomb PCIdove
Qreale = consumo effettivo
Vcomb = volume di combustibile
PCI = potere calorifico inferiore (2) (i valori di riferimento sono riportati in tabella 31)
tabella 31 ndash Poteri calorifici di riferimento per i combustibili (Prospetto B23 UNI TS 11300-2)
Combustibile Potere calorifico inferiore (PCI)
Gas G20 9940 kWhNm3
Propano 28988 kWh Nm3
Butano 36779 kWh Nm3
Gasolio 11870 kWhkg
Tenuto conto della molteplicitagrave delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia si assumono come riferimento i dati del metano
Il fattore di conversione dellrsquoenergia elettrica in energia primaria viene stabilito dallrsquoAutoritagrave dellrsquoenergia ed il gas per lrsquoanno corrente e attualmente risulta pari a 218
3311 Modalitagrave di valutazione dei consumi
In generale i consumi energetici totali di un edificio sono caratterizzati dalla somma di diversi contributi
[328]Corilevato = Coh + CoW + Cocottura + Coaltri
dove
2 Solitamente nelle bollette relative ai consumi di combustibile viene riportato il PCS mentre per una cor-retta conversione del combustibile consumato in energia egrave necessario adottare il PCI
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
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Corilevato = consumi effettivi rilevati
Coh = consumi effettivi per il riscaldamento ( 0 nel periodo di inattivitagrave del riscal-damento)
CoW = consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria
Cocottura = consumi effettivi per uso cottura
Coaltri = consumi effettivi per altri usi
Tuttavia non tutti i contributi rientrano nel calcolo del fabbisogno di energia primaria dellrsquoedificio infatti i consumi di combustibile per uso cottura e destinati ad altri usi de-vono essere scorporati dai consumi totali in quanto non contribuiscono alla determina-zione del fabbisogno energetico del sistema edificio-impianto che si valuta in termini di fabbisogni per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria
La specifica tecnica UNI TS 11300-2 riporta dei valori di riferimento per i fabbisogni di energia per uso cottura in edifici residenziali da sottrarre ai consumi effettivi raccolti in fase di analisi (tabella 32) questi valori sono ipotizzati costanti per tutto il periodo di riferimento
tabella 32 ndash Fabbisogni standard di energia per uso cottura (Prospetto 14 UNI TS 11300-2)
Superficie dellrsquoabitazione [m2] Fabbisogno specifico [kWhG]
Fino a 50 m2 4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2 5
Oltre 120 m2 6
Per quanto riguarda il contributo ai consumi effettivi dovuto ad altri usi la norma indica che generalmente tale valore egrave pari a 0 comunque nel caso di incidenza di questo parametro egrave necessario provvedere allo scorporo dai consumi totali
Inoltre per una corretta calibrazione egrave importante la distinzione tra consumi effet-tivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti i consumi per la produzione di ACS possono essere dedotti attraverso i consumi estivi al netto dei fabbisogni per uso cottura In buona approssimazione i fabbisogni di ACS si possono considerare costanti lungo tutto lrsquoanno per cui occorre proiettare il consumo giornaliero dedotto per la stagione estiva lungo il periodo invernale in modo da avere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda per tutto lrsquoanno e ricavare per diffe-renza i consumi effettivi per il riscaldamento invernale
Unrsquoaltra strategia egrave quella proposta da JHYoon che mette in relazione i fabbisogni energetici per la climatizzazione invernale ed estiva con gli andamenti delle temperature esterne Il grafico in figura 31a riporta i valori dei fabbisogni mensili di energia primaria per 4 anni di riferimento ed i risultati dei modelli in funzione delle temperature medie mensili esterne si noti come a temperature esterne minori corrispondano consumi di combustibile maggiori e viceversa con lrsquoaumento delle temperature la retta che interpo-la i fabbisogni mensili assume pendenza orizzontale e rappresenta la porzione di consu-
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
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01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
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01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
Libro simulazioneindb 79 12062013 123558
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mi energetici indipendente dalla temperatura esterna in questo caso il valore costante egrave pari a zero percheacute non vi sono consumi di gas indipendenti dalla variabile climatica se invece lrsquoedificio fosse stato caratterizzato da un sistema di produzione di acqua calda sanitaria alimentato a gas la retta orizzontale avrebbe assunto un valore diverso da 0 corrispondente al fabbisogno energetico mensile per la produzione di aCs in figura 31b egrave riportato lrsquoandamento dei consumi elettrici misurati e calcolati sulla base delle temperature medie esterne anche in questo caso egrave possibile distinguere la porzione dei consumi che non dipende dalle condizioni climatiche e quindi attribuibile allrsquoillumina-zione alle apparecchiature interne e ad altri usi energetici e la parte corrispondente al fabbisogno elettrico per la climatizzazione estiva
figura 31a ndash Curva caratteristica fabbisogni energetici per riscaldamento in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
figura 31b ndash Curva caratteristica fabbisogni elettrici per climatizzazione estiva in funzione della temperatura esterna (Yoon and Lee 2009)
3312 Esempio di calcolo
si considerino i consumi effettivi ricavati dalle fatturazioni annuali per il gas metano relative ad unrsquoabitazione isolata di circa 120 dotata di un generatore con produzione combinata (Riscaldamento + aCs) alimentato a metano
tabella 33 ndash Consumi effettivi abitazione
Periodo di fatturazione n giorni Consumi totali [m3] Consumi effettivi [kWh]
01-gen 31-gen 30 66000 65604
01-feb 31-mar 59 117800 1170932
01-apr 31-mag 60 42500 42245
01-giu 31-ago 91 16900 167986
01-set 30-nov 90 127400 1266356
01-dic 31-dic 30 21300 211722
Libro simulazioneindb 78 12062013 123558
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
Libro simulazioneindb 79 12062013 123558
Riq
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nelle bollette i consumi sono espressi in base alla quantitagrave di combustibile utilizzato dallrsquoutenza questo valore puograve essere convertito in energia mediante il potere calorifico inferiore che nel caso del metano egrave pari a 9940 kWhm3
[329]Co(kWh) = Co(m3) 9940 kWhm3
applicando questa relazione ai consumi fatturati si ottengono i valori espressi nellrsquoul-tima colonna della tabella 33 questi consumi effettivi sono comprensivi di contributo per usi cottura e produzione di acqua calda sanitaria
Considerando una superficie di 120 m2 il prospetto 14 della specifica tecnica Uni ts 11300-2 indica un fabbisogno per uso cucina pari a 6 kWhgiorno che moltiplicato per i giorni di fatturazione permette di determinare il contributo da scorporare ai consumi effettivi (tabella 34)
tabella 34 ndash Consumi effettivi al netto degli usi cottura
Periodo di fatturazione n giorni Consumi
effettivi [kWh]Consumi per uso cot-
tura [kWh]Consumi effettivi al netto di
uso cottura [kWh]
01-gen 31-gen 30 656040 180 629094
01-feb 31-mar 59 1170932 354 1036132
01-apr 31-mag 60 422450 360 374522
01-giu 31-ago 91 167900 546 113386
01-set 30-nov 90 1266356 540 1113950
01-dic 31-dic 30 211722 180 195710
a partire dai risultati in tabella 34 si possono distinguere i consumi effettivi per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento i consumi relativi al periodo giugno-agosto al netto dei consumi per uso cottura sono destinati alla produzione di aCs per cui sulla base di quanto indicato dalla norma Uni ts 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno
il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
uso cottura sono destinati alla produzione di ACS per cui sulla base di quanto indicato dalla norma UNI TS 11300-2 si possono estrapolare i consumi giornalieri del periodo estivo lungo tutto lrsquoanno Il consumo giornaliero per la produzione di acqua calda sanitaria si ricava
1679 kWh 91 g
=1246 kWhgiorno
Ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in Figura 32
Figura 32 Consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS
3313 Fonti da cui dedurre i consumi effettivi Sulla base del vettore energetico che alimenta lrsquoimpianto i consumi effettivi possono essere dedotti da fonti di diverso genere Gli impianti che utilizzano gas di rete sono associati a misuratori della quantitagrave di combustibile utilizzato per ogni singola utenza che vengono direttamente installati dalla societagrave che fornisce il servizio In questo laspecifica UNI TS 11300-2 indica due modalitagrave di riferimento per la raccolta dati bull Indiretto bull diretto
Nel primo caso la ricostruzione dei consumi effettivi avviene attraverso i valori riportati nelle bollette di fornitura energetica per il periodo di tempo corrispondente alla definizione del modello di calcolo Un aspetto a cui prestare attenzione egrave relativo alle modalitagrave di stima dei valori indicati nella bolletta nel caso di letture effettive il dato puograve essere impiegato nella determinazione dei consumi mentre invece la lettura stimata dal fornitore non egrave significativa ai fini della calibrazione percheacute non dipende dai consumi reali dellrsquoedificio ma da approssimazioni relative ai consumi storici dellrsquoutenza Pertanto in fase di calibrazione si devono considerare soltanto i dati che derivano da letture effettive Nel secondo caso invece il rilievo avviene attraverso letture dirette del contatore durante il periodo di interesse egrave opportuno effettuare una serie di letture anche ad intervalli di tempo ravvicinati per comprendere meglio il comportamento energetico dellrsquoedificio La norma indica che si possono effettuare rilievi anche con intervalli di tempo brevi (10 minuti) finalizzati alla verifica della regolazione della portata termica del generatore La misura diretta puograve avvenire anche nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di un misuratore della quantitagrave di combustibile utilizzata previa verifica delle caratteristiche e delle tolleranze del contatore Tuttavia generalmente gli impianti alimentati da serbatoi sono privi di misuratore e per riuscire a stimare la quantitagrave di combustibile consumata egrave necessario fare riferimento alla relazione indicata dalla specifica tecnica UNI TS 11300-2
ed estrapolando i risultati lungo lrsquoarco dellrsquoanno si ottengono i valori in figura 32
Libro simulazioneindb 79 12062013 123558