CERTIFICAZIONE ENERGETICA Modulo 2A

Progetto RESET
Attività di formazione
LA CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI
Dati climatici, calcolo delle prestazioni energetiche dei
componenti dell’involucro edilizio
MODULO 2 - Parte A
Ing. Antonio Mazzon
2
DATI CLIMATICI DELLA LOCALITA’
Per la verifica del fabbisogno energetico dell’edificio occorre disporre dei dati
climatici caratteristici della località nella quale si trova l’edificio stesso.
Tali dati sono:
I. la temperatura dell’aria esterna: rappresenta il valore medio mensile per
ogni mese compreso nella stagione di riscaldamento; tale valore si desume
dalla UNI 10349;
II. l’irradiazione solare globale giornaliera: sono i valori giornalieri medi
mensili, per ogni mese della stagione di riscaldamento, della radiazione totale
incidente sulle diverse esposizioni e sul piano orizzontale. Si desumono dalla
UNI 10349, tenendo presente che i dati riportati per ciascuna esposizione
devono ritenersi validi per angoli compresi tra -22,5°e +22,5°nell’intorno della
direzione considerata;
III. la temperatura interna di progetto: per questo dato si assume la
temperatura dell’aria come specificato nella UNI 5364. Per gli edifici
residenziali e del terziario si assume una temperatura interna costante pari a
20°C. Per gli edifici adibiti ad attività industriali ed artigianali si assume una
temperatura interna costante pari a 18°C.
3
DURATA DELLA STAGIONE DI RISCALDAMENTO
•
Prima di determinare i parametri climatici da utilizzare per il calcolo del fabbisogno
energetico dell’edificio, è necessario individuare la stagione di riscaldamento della
località ove si trova l’edificio
•
La stagione di riscaldamento è l’intervallo di tempo compreso tra il primo giorno del
mese di inizio e l’ultimo giorno del mese di fine del periodo di riscaldamento fissato, in
funzione della zona climatica, come riportato in tabella 3, dove le frazioni di mese
vengono conteggiate come mesi interi.
4
ZONE TERMICHE
Il D.P.R. 412/93 suddivide il territorio nazionale in sei zone climatiche in funzione dei
gradi-giorno, indipendentemente dall’ubicazione geografica della località secondo
quando indicato in tabella 2.
5
GRADI GIORNO
I gradi giorno sono la sommatoria estesa a tutto il periodo di riscaldamento della
differenza tra la temperatura di riferimento interna e la temperatura media
giornaliera esterna:
in cui t è il periodo in cui è in funzione il riscaldamento, determinato sulla base
della fascia climatica del comune di appartenenza (la sommatoria prevede solo i
contributi positivi), che dipende a sua volta dai gradi-giorno calcolati con Trif = 20
°C. I gradi-giorno rivestono dunque la doppia veste di indicatore climatico, e di
termine di proporzionalità fra i consumi e la caratteristica di dispersione
dell’edificio (CgV).
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DATI CLIMATICI DELLA LOCALITA’
7
Temperature a PALERMO
scarto %
feb
11,8
11,6
1,4%
mar
13,8
13,1
4,9%
apr
16,0
15,5
3,3%
mag
20,0
18,8
5,8%
giu
23,9
22,7
5,0%
lug
26,1
25,5
2,2%
ago
26,8
25,4
5,3%
sett
23,6
23,6
0,2%
ott
21,3
19,8
6,9%
nov
16,9
16
5,2%
dic
13,3
Media
12,6
5,5%
4,2%
Diagramma temperature
30,0
25,0
Osservatorio
Astronomico
20,0
15,0
Norma UNI 10349
10,0
5,0
0,0
mesi
no
v
5,1%
se
tt
11,1
lu
g
11,7
m
ag
gen
m
ar
UNI 10349
ge
n
Oss. Astr.
°C
mese
8
Radiazione solare a PALERMO
Radiazione solare globale
gen 1998 - 2004
500,0
W/mq
400,0
300,0
200,0
100,0
0,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ore
UNI 10349
9
Orientamento degli edifici
•
10
L’orientamento è un parametro definito per ognuna delle pareti esterne dell’edificio.
Quantitativamente, l’orientamento deve essere ricavato dall’angolo esistente tra la
perpendicolare alla parete e la direzione nord. Tuttavia, è generalmente possibile parlare di
orientamento in modo qualitativo utilizzando i punti cardinali:
•
•
Nord, Sud, Est e Ovest e le direzioni secondarie. La descrizione quantitativa consente
di assegnare un orientamento ad ogni livello di angolatura. Le differenze principali tra
facciate con diversi orientamenti sono nel valore dell’irradiazione solare che colpisce
ciascuna facciata e l’esposizione rispetto ai venti dominanti.
Un orientamento con le facciate più estese a Sud e a Nord, cioè una forma con asse
maggiore Est Ovest permette di effettuare in modo relativamente facile il controllo della
radiazione che penetra attraverso le superfici vetrate. Un semplice aggetto orizzontale
posizionato sopra tali superfici e correttamente dimensionato riesce ad impedire alla
radiazione solare diretta di incidere sulla superficie vetrata quando, in estate, il sole è
alto, mentre la lascia penetrare in inverno, quando il sole è più basso sull’orizzonte.
Ovviamente la facciata a nord avrà di preferenza una superficie vetrata ridotta, dal
momento che le finestre costituiscono l’elemento debole dell’involucro isolato. Le
superfici vetrate a Est ed Ovest richiederanno particolare cura nella schermatura
poiché investite dal sole basso delle ore mattutine e serali (per questi orientamenti
sono da preferire schermi o aggetti verticali).
11
Schermatura solare da strutture circostanti e propria
•
La schermatura evita che le radiazioni solari colpiscano le pareti esterne degli
edifici in certi periodi dell’anno e del giorno. Si può distinguere tra tre tipi di
schermatura:
schermatura propria dovuta alla sovrapposizione delle superfici dell’edificio
l’una sull’altra;
schermatura generata da ostacoli lontani come altri edifici nelle vicinanze;
schermatura generata da ostacoli vicini come aggetti o veneziane
•
Nelle zone climatiche di nostro interesse l’irradiazione solare è elevata e
costituisce una parte rilevante del bilancio termico, in particolare estivo. Una
combinazione di isolamento termico e protezione solare consente di
intervenire su questo bilancio. Le schermature su cui il progettista ha controllo
devono essere studiate in maniera selettiva, consentendo alla radiazione
solare di raggiungere l’edificio in inverno e, al contempo, bloccando la
radiazione in estate.
UNI 10349
12
13
Esempio: EDIFICIO RESIDENZIALE
Edificio di tipo residenziale (2 pian1: categoria E1 del DPR 412/93
Struttura intelaiata in c.a.
Pareti in blocchi forati in laterizio ed intonaco (s= 29 cm)
Infissi con telaio metallico con doppi vetri senza gas nell’intercapedine
Confina con l’esterno, il corpo scala e con un piano cantinato interrato.
14
Esempio: EDIFICIO RESIDENZIALE
Edificio con ostruzioni esterne e aggetti orizzontali
Classificazione degli edifici – DPR 412/93
15
16
Descrizione sintetica procedura di calcolo
La procedura di calcolo comprende i seguenti passi:
1. definizione delle condizioni interne di calcolo e dei dati di ingresso
relativi al clima esterno;
2. definizione dei confini dell'insieme degli ambienti climatizzati e non
climatizzati dell'edificio;
3. calcolo, per ogni mese e per ogni zona dell'edificio, dei fabbisogni di
energia termica per il riscaldamento;
4. aggregazione dei risultati relativi ai diversi mesi ed alle diverse zone
servite dagli stessi impianti.
5. Verifiche ai sensi del D.Lgs 192/05 e s.m.i. e DM 26/06/2009 - Linee
guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici
Individuazione del sistema edificio-impianto
Il sistema edificio-impianto è costituito da uno o più edifici (involucri edilizi) o
da porzioni di edificio, climatizzati attraverso un unico sistema di generazione
come esplicitato nelle seguenti figure.
Sistema edificio-impianto costituito da una porzione
di edificio servita da un impianto termico autonomo
Zonizzazione termica
In linea generale ogni porzione di edificio, climatizzata ad una
determinata temperatura con identiche modalità di regolazione,
costituisce una zona termica.
Zonizzazione termica
Diverse unità immobiliari servite da un unico generatore, aventi proprie caratteristiche di
dispersione ed esposizione, possono costituire altrettante zone termiche (vedi figura).
La zonizzazione non è richiesta se si verificano le seguenti condizioni:
I. Le temperature interne di regolazione per il riscaldamento differiscono di non oltre 4 K;
II. II. Gli ambienti non sono raffrescati o comunque le temperature interne di regolazione per il
raffrescamento differiscono di non oltre 4 K;
III. Gli ambienti sono serviti dallo stesso impianto di riscaldamento;
IV. Se vi è un impianto di ventilazione meccanica, almeno l'80% dell'area climatizzata è servita
dallo stesso impianto di ventilazione con tassi di ventilazione nei diversi ambienti che non
differiscono di un fattore maggiore di 4.
V. È possibile che la zonizzazione relativa al riscaldamento differisca da quella relativa al
raffrescamento.
20
Individuazione del sistema edificio-impianto
21
Caratteristiche geometriche
Area lorda riscaldata
(contorno rosso)
Volume lordo riscaldato =
area lorda x altezza
comprensiva dello spessore
dei solai
22
Caratteristiche geometriche
23
Caratteristiche geometriche
Volume lordo
riscaldato = area
lorda x altezza
comprensiva dello
spessore dei solai
24
Caratteristiche geometriche
Esaminando i casi precedenti (da 1 a 4), si può osservare come a parità di volume
complessivo una diversa distribuzione delle singole parti che lo costituiscono comporta una
diversa superficie disperdente. Più la forma dell’edificio è compatta minore sarà la
superficie disperdente e, quindi, minore sarà il rapporto S/V a parità di volume riscaldato.
Quindi, in questo caso, minore sarà il consumo energetico.
Allegato 2 - Metodologia di classificazione degli edifici
Climatizzazione invernale dell’edificio
Il sistema di classificazione nazionale, relativo alla climatizzazione invernale, è
definito sulla base dei limiti massimi ammissibili del corrispondente indice di
prestazione energetica in vigore a partire dal 1 gennaio 2010 (EPiL(2010)), di
cui alle tabelle 1.3 e 2.3 dell’allegato C al decreto legislativo, e quindi
parametrato al rapporto di forma dell’edificio e ai gradi giorno della località
dove lo stesso è ubicato.
Edifici residenziali
Altri Edifici
26
Misure secondo UNI 13789
Si utilizzano le misure rilevate dall’interno
27
Caratteristiche geometriche
Calcolo della superficie utile dell’edificio
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Esempio: edificio scolastico
TEMPERATURA INTERNA
Climatizzazione invernale
Per tutte le categorie di edifici ad esclusione delle categorie E.6(1), E.6(2) e E.8, si
assume una temperatura interna costante pari a 20 °C.
Ad esempio, per gli edifici di categoria:
E.6(2) – attività sportive – palestre
E.8 edifici per attività industriali ed artigianali, si assume una temperatura interna
costante pari a 18 °C.
Durata della stagione di riscaldamento
30
Locali non riscaldati
Ledificio confina, oltre che con l’esterno, con due zone non riscaldate costituite dal
corpo scala e dal piano cantine (interrato).
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Il calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi viene eseguito utilizzando la procedura
riportata nella Norma UNI EN ISO 6946 : “Componenti ed elementi per edilizia – Resistenza termica e
trasmittanza termica – Metodo di calcolo”.
Il principio del metodo di calcolo consiste nella determinazione della resistenza termica per ognuno degli
strati termicamente omogenei che costituiscono il componente e nella somma di queste resistenze termiche
singole, per determinare la resistenza termica totale del componente, includendo l'effetto delle resistenze
termiche superficiali.
La resistenza termica di ogni singolo strato omogeneo viene calcolata effettuando
il rapporto tra lo spessore di ogni singolo strato omogeneo (d) e la conduttività
termica dello stesso (l)
I valori della conduttività termica di alcuni materiali edilizi può essere ricavato dalle
norme UNI 10351 e 10355.
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Direzione del flusso termico
Ascendente
Orizzontale
Discendente
Rsi
0,10
0,13
0,17
Rse
0,04
0,04
0,04
Il valore della resistenze termica
superficiale,espressa in m2 K/W può
essere desunta, in funzione della
direzione del flusso termico, dal
Prospetto I della Norma UNI 6946.
conducibilità termica dei materiali
33
conducibilità termica dei componenti edilizi
34
conducibilità termica dei componenti edilizi
35
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Parete perimetrale esterna (tipo S6), s = 29 cm.
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Parete perimetrale esterna (tipo S6), s = 29 cm.
Potenza termica dispersa attraverso una parete
La potenza termica trasferita complessivamente attraverso la parete da un estremo all'altro
è calcolabile tramite il semplice prodotto tra la trasmittanza, la superficie e la differenza di
temperatura del componente in analisi:
q=U * A * (T1 –T2)
U=
1
1
h
i
+ ∑n
s
+
1
λ h
e
La resistenza termica è l’superficiale viene valutata considerando due resistenze poste in
parallelo, una resistenza dovuta allo scambio termico per irraggiamento e l'altra dovuta allo
scambio termico per convezione:
RT = Rsi + Σi Rf + Rse
Rsi = resistenza termica superficiale interna
Rse = resistenza termica superficiale esterna
38
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Parete perimetrale esterna (tipo S6), s = 29 cm.
2

0,02
1
0,02
mK
= R si + ∑ R n + R si = 0,13 +
+
+
+ 0,04 = 1,051
0,90 1,205 0,70
 W
i

n
R
T
U
=
1
R
T
 W
1
=
= 0,952  2
1,051
m K









Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Parete perimetrale esterna (tipo S6), s = 29 cm.
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Parete in cls e impermeabilizzazione esterna (tipo S9), s = 30 cm.
Verifica termoigrometrica delle pareti
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Parete in cls e impermeabilizzazione esterna (tipo S9), s = 30 cm.
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Nel caso di edifici esistenti si può utilizzare l’abaco della norma UNI/TR
11552:2014. La trasmittanza della parete esterna di spessore 29 cm, sarebbe
pari a 1,180 W/m2•K
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
La trasmittanza termica lineare Yg dovuta agli effetti termici combinati della vetrata, del distanziatore e del telaio
Norma UNI 10077-1,
prospetto E.1
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 80 X 140
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 80 X 140
Si riporta il calcolo completo del tipo di serramento posizionato avente le
seguenti caratteristiche:
dimensioni:
80 × 140 cm;
tipo di vetri: doppi vetri normali, con spessori degli strati pari a 4-6-4 mm e
con aria nell’intercapedine;
trasmittanza termica dei doppi vetri: 3,3 W/m2K. Valore desunto dal
prospetto B.1 della norma UNI TS 11300-1:2013 (vedi figura 3.2);
la trasmittanza del telaio metallico senza taglio termico, pari a 7 (W/m2K) è
stata ricavata dal prospetto B.2 della norma UNI TS 11300-1:2014 (vedi
figura 3.4);
la trasmittanza termica lineare per il distanziatore per vetro pari a zero è
riportata nel prospetto E.1 della norma UNI EN ISO 10077-1 (vedi tabella
3.2);
la resistenza termica aggiuntiva dell’avvolgibile in plastica senza schiuma,
pari a ∆R = 0,16 (m2K/W), viene determinata dal prospetto B.4 della norma
UNI TS 11300-1:2014 (vedi tabella 3.3);
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 80 X 140
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 80 X 140
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 80 X 140
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 80 X 140
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 80 X 140
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 80 X 140
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 140 X 140
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
FINESTRA 140 X 140
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro vetrati
Porta di ingresso all’edificio
La porta di ingresso all’edificio, ubicata al piano terra
all’interno del corpo scala, ha le dimensioni di
145x240 cm; è realizzata con un telaio in legno
massello, di spessore pari a 7 cm, e due pannelli, uno
posto sulla parte superiore, costituito da un doppio
vetro con aria nell’intercapedine e, un altro, posto
sulla parte inferiore, in legno di spessore di 5 cm. La
trasmittanza termica Uw viene calcolata utilizzando la
equazione
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Pavimento non isolato controterra (solaio 20+6 cm)
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
Pavimento non isolato controterra (solaio 20+6 cm)
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di
involucro opachi - terreno UNI EN 13370
La norma descrive i metodi di calcolo dei coefficienti di scambio
termico e dei flussi termici, per elementi di edifici a contatto con il
terreno, compresi pavimenti controterra, pavimenti su intercapedine e
piani interrati.
Le trasmittanze termiche per i pavimenti e per i piani interrati sono
correlate alla componente del flusso termico in regime stazionario.
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi - terreno
In questa norma, P è il perimetro esposto del pavimento, ovvero
la lunghezza totale delle pareti esterne che separano l'edificio
riscaldato dall'ambiente esterno o da uno spazio non riscaldato
esterno alla parte termicamente isolata del fabbricato.
Più la forma dell’edificio è compatta minore è la dimensione
caratteristica B’
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi - terreno
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi - terreno
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi - terreno
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi - terreno
Per il calcolo del coefficiente di perdita di calore attraverso il terreno, in condizioni
stazionarie LS, si utilizza la Norma UNI EN ISO 13370 sul trasferimento di calore
attraverso il terreno.
1. PAVIMENTO CONTROTERRA NON ISOLATO O UNIFORMEMENTE ISOLATO
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro
opachi – terreno Norma UNI 11300-1
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi - terreno
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi - terreno
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro
opachi – terreno Norma UNI 11300-1
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro
opachi – terreno Norma UNI 11300-1 – EDIFICI ESISTENTI
Calcolo della trasmittanza termica degli elementi di involucro opachi
ELENCO STRUTTURE DISPERDENTI EDIFICIO
ELENCO STRUTTURE DISPERDENTI EDIFICIO
ELENCO STRUTTURE DISPERDENTI EDIFICIO
ELENCO STRUTTURE DISPERDENTI EDIFICIO
Calcolo dei “ponti termici”
La tecnica fotografica agli infrarossi (figura 01) permette di rilevare la presenza
di ponti termici. Questi possono rappresentare fino al 30% del calore totale
disperso. I ponti termici sono presenti in corrispondenza di travi, pilastri,
davanzali, balconi ed anche in presenza di eterogeneità diffuse nella struttura
quali i giunti di malta tra i blocchi dei cosiddetti termolaterizi (figura 03). In sintesi
le cause principali di un ponte termico sono:
presenza di materiali diversi nella sezione dell’edificio (es. muratura di
tamponamento in mattoni con struttura in cemento armato).
discontinuità geometrica nella forma della struttura (es. angoli).
interruzioni dello strato di isolamento termico (es. pilastri, travi marcapiano,
serramenti, ecc.).
Esempi di correzione dei ponti termici
81
Calcolo dei “ponti termici”
Calcolo dei “ponti termici”
Calcolo dei “ponti termici” con le nuove norme UNI TS 11300
Calcolo dei ponti termici svolta facendo riferimento alle norme UNI EN ISO
10211:2008, UNI EN ISO 6946:2008.
I risultati delle analisi svolte da Università (Politecnico di Milano) e
centri di ricerca sono stati raccolti in un abaco in forma di schede,
all’interno delle quali, oltre ad una rappresentazione schematica della
tipologia di ponte termico, sono riportate le correlazioni per il calcolo
della trasmittanza termica lineare e le indicazioni per il loro impiego.
Calcolo dei “ponti termici” con le nuove norme UNI TS 11300
Calcolo dei “ponti termici” con le nuove norme UNI TS 11300
Calcolo dei “ponti termici” con le nuove norme UNI TS 11300
Calcolo dei “ponti termici” con le nuove norme UNI TS 11300
Il ponte termico corretto e
parete fittizia
• Il ponte termico è la discontinuità di
isolamento termico che si può verificare
in corrispondenza agli innesti di elementi
strutturali (solai e pareti verticali o pareti
verticali tra loro);
• Il ponte termico corretto è quando la trasmittanza
termica della parete fittizia (il tratto di parete esterna in
corrispondenza del ponte termico) non supera per più del
15% la trasmittanza termica della parete corrente;
U parete fittizia ≤ 1.15 ⋅ U corrente