dell’acqua in ingresso è pari a 50°C costanti, valore molto alto se confrontato con le attuali capacità di questo sistema di garantire un adeguato comfort con temperature di ingresso nell’ordine di 35°C-40°C. La portata è fissata ad un valore costante di 1192 kg/h e la regolazione viene svolta con una logica di tipo on/off, ma informazioni sull’impostazione del termostato non sono note. Non sono disponibili altre informazioni sull’impianto se non che il diametro esterno dei tubi è pari a 16 mm. Il sistema di emissione è servito da un impianto centralizzato con caldaia a condensazione situata nella palazzina Sud mentre in ogni edificio è presente un sistema di accumulo di ACS collegato a pannelli solari termici. In copertura oltre al solare termico è presente anche un sistema fotovoltaico per la generazione di potenza elettrica.
Il numero di ore di accensione dell’impianto è regolato dal D.P.R. 26 Agosto 1993 n. 412 [44] all’interno del quale sono fornite le indicazioni per conoscere le ore di accensione permesse in funzione della zona climatica di appartenenza. In accordo con tale decreto il comune di Trento si trova in zona climatica E, essendo caratterizzato da un numero di gradi-giorno compreso fra 2100 e 3000. Tale zona climatica permette l’accensione dell’impianto per 14 ore al giorno distribuite tra le 5:00 e le 23:00 per il periodo dal 15 Ottobre al 15 Aprile, tuttavia il D.M. 6 Ottobre 1997 [45] modifica tale decreto attribuendo la zona climatica F alle edificazioni aventi quota superiore a 431 m s.l.m.. Con questa modifica è permessa l’accensione dell’impianto senza alcun vincolo. L’edificio oggetto di analisi è stato classificato in zona climatica F.
L’edificio in oggetto è caratterizzato da un impianto misto aria-acqua quindi è presente un impianto di ventilazione meccanica controllata (VMC). Oggi la soluzione di affiancare l’impianto ad acqua con un sistema VMC in ambito residenziale non è ancora molto diffusa, si prevede però che in futuro questo sistema possa trovare ampio spazio per via della migliore qualità dell’aria interna che consegue al suo utilizzo. Nel caso in esame l’impianto non tratta l’aria ma è dotato solamente di un recuperatore di calore che opera ad una portata di 0,5 vol/h. Al recuperatore è stata affiancata una resistenza elettrica, attiva solo durante la stagione di riscaldamento, per garantire una temperatura di immissione costante di 18°C. Durante la stagione di raffrescamento la ventilazione meccanica immette aria a temperatura e umidità pari a quelle dell’ambiente esterno. La ventilazione meccanica controllata funziona ininterrottamente 24 ore al giorno ed informazioni sul tipo di scambiatore e sulla sua efficienza non sono state rese disponibili.
3.2
Dati di monitoraggio
Nell’ambito del processo di calibrazione si rende indispensabile raccogliere informazioni sui dati climatici e sui parametri che caratterizzano le prestazioni dell’edificio. Le prime verranno utilizzate dal software per il calcolo delle dispersioni e dei guadagni termici, le seconde verranno usate come parametri di confronto per valutare la bontà della calibrazione stessa. La raccolta dati è un’operazione delicata perché su questa si basano i risultati del software e le considerazioni dell’analista, attenzione deve essere quindi posta in questa prima fase del processo.
13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 Tem p er at u ra [° C]
(a)Temperatura di bulbo secco
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 V eloci tà [m/ s]
(b) Velocità del vento
Figura 3.1: Esempio di alcuni dati raccolti dalla centralina meteo
3.2.1
Monitoraggio variabili climatiche
Le informazioni relative ai dati climatici possono essere standard o reali. Le infor- mazioni standard si riferiscono a località di riferimento, tipicamente i capoluoghi di provincia, e si ritengono valide per una zona molto ampia. Queste possono essere dedotte dalla norma UNI 10349-1:2016 [46] la quale si basa su elaborazioni di serie decennali di dati e fornisce i valori medi mensili delle variabili climatiche. Per la natura mensile dei dati forniti questa norma non può essere utilizzata per modelli dinamici mentre si presta al caso di modelli semi-stazionari.
Un altro tipo di fonte standard è il Test Reference Year (T.R.Y.) elaborato dal Comitato Termotecnico Italiano (C.T.I.). La costruzione di questo strumento è normata dalla UNI EN ISO 15927-4 [47] e si basa sull’elaborazione di decenni di rilevazioni dalle quali, sulla base di un’analisi statistica delle variabili climatiche, vengono estrapolati i mesi tipo che andranno a comporre il T.R.Y.. Pur essendo il T.R.Y. adatto al calcolo dinamico, essendo la scansione dei dati oraria e non mensile, il suo utilizzo non è consigliato in fase di calibrazione, esso è infatti riferito a località di riferimento e i valori possono discostarsi molto da quelli reali. La soluzione migliore è quindi quella di riferirsi a misure prese in sito tramite l’installazione di sistemi di misura propri, o a centraline meteo di zona qualora disponibili a fornire i dati.
Per il caso in esame i dati climatici sono stati presi da una centrale meteo installata nei pressi della località in cui è situato il complesso residenziale oggetto di analisi. Il territorio è molto fitto di stazioni meteo e la centrale selezionata è stata scelta perché consente di ottenere dati indipendenti dall’orografia del territorio: Trento è infatti inserita all’interno di una valle ed è circondata da una serie di rilievi montuosi, i quali possono influire sulle variabili climatiche, prime fra tutte la velocità e la direzione del vento.
La centralina possiede un sensore posto a 2 metri dal suolo [15] ed effettua ogni 10 minuti misurazioni di temperatura di bulbo secco dell’aria, umidità relativa, velocità del vento e radiazione solare globale sul piano orizzontale (figura 3.1). Una discretizzazione temporale così fitta è solitamente troppo accurata per gli scopi della simulazione, generalmente con passo orario come nel caso della calibrazione del modello in evoluzione libera. Per diminuire la mole di dati in input al programma essi sono stati inseriti nel software secondo quanto consigliano Baggio, Pernetti e Prada [27]:
• temperatura: valore istantaneo allo scoccare dell’ora;
3.2. Dati di monitoraggio
Tabella 3.3: Data set base e dettagliato [9]
Parametro Set Dettagliato Set Base Temperatura interna Per diverse stanze nell’apparta-
mento A e per le stanze prin- cipali negli appartamenti B e C
Media fra i 3 appartamenti
Temperature interna piano
primo e terzo Per ogni appartamento delpiano primo e terzo Media fra gli appartamenti siaal piano primo sia al piano terzo
Temperature superficiali dei
muri esterni e densità di flusso Ogni 10 minuti Dato non fornito Apertura delle finestre Ogni 10 minuti per l’apparta-
mento A Dato non fornito Temperatura di immissione
VMC Ogni 10 minuti Dato non fornito Energia termica resa dal siste-
ma radiante Per ogni appartamento Somma dei 3 appartamenti
Il solo dato di irradianza solare globale sul piano orizzontale non è sufficiente al software, il quale richiede come input anche la componente diretta normale. La procedura di calcolo di questa componente è contenuta all’interno della UNI 10349- 1:2016 ed è stata ampiamente descritta da Ballabio [10], che ha elaborato i dati meteorologici nell’ambito della propria tesi.
3.2.2
Monitoraggio dell’edificio
Per verificare che il modello realizzato sia soddisfacente è necessario disporre di alcune grandezze misurate, generalmente i consumi relativi alle utenze oppure, meno frequentemente, gli andamenti della temperatura all’interno degli ambienti.
Il monitoraggio dell’edificio ha previsto la raccolta di informazioni relative a molti parametri i quali sono stati forniti ai gruppi coinvolti nella ricerca PRIN 2015 secondo modalità diverse (tabella 1.2). Questo, come già anticipato nel paragrafo 1.4, al fine di osservare come una conoscenza più o meno dettagliata del comportamento dell’edificio possa influire sul modello e sulla bontà della relativa calibrazione. In particolare per questo studio si dispone di un set di dati base costruito secondo la tabella 3.3.
Per essere in grado di descrivere in maniera accurata il comportamento dell’edificio si è optato per eseguire un monitoraggio a lungo termine protratto tra il mese di Ottobre 2017 e il mese di Settembre 2018. La strumentazione è stata installata dal gruppo di ricerca dell’Università di Trento il quale si è occupato anche dell’acquisizione dei dati.
La temperatura degli ambienti è stata misurata attraverso l’utilizzo di termoresi- stenze Pt100 caratterizzate da un’incertezza di misura pari a ±0,5°C. La temperatura è stata rilevata ogni 10 minuti e il valore considerato è stato quello allo scoccare dell’ora, per garantire coerenza con il monitoraggio dei dati climatici. Come mostrato in Tabella 3.3 al nostro gruppo di ricerca è stata resa disponibile la temperatura
20,5 21,0 21,5 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 24,5
1-ott-17 2-ott-17 3-ott-17 4-ott-17 5-ott-17 6-ott-17 7-ott-17 8-ott-17
Te m p erat u ra [° C]
Tpiano 1 Tpiano 2 Tpiano 3
Figura 3.2: Monitoraggio temperature dei piani per la prima settimana di Ottobre 2017
interna media dei tre appartamenti e le temperature interne medie dei piani sopra e sottostanti quello in esame, con scansione oraria.
Le informazioni relative ai consumi riguardano l’energia termica giornaliera resa dal sistema a pannelli radianti e sono state raccolte per mezzo di un contacalorie modello HC15 2IN M-BUS, venduto da RBM ma attualmente non più in commercio. Il contacalorie è composto da 3 componenti: il sensore di flusso, una coppia di termoresistenze Pt500 e un calcolatore. Il sensore di flusso non è altro che un conta litri ad impulsi a turbina il quale nel caso in esame registra un impulso ogni 10 litri. Il calcolatore è l’unità che riceve i segnali e calcola l’energia consumata dopo aver stimato entalpia e volume specifico del fluido, quantità entrambe derivate come funzioni della sola temperatura. Informazioni dettagliate sull’accuratezza del contacalorie non sono note, tuttavia il produttore dichiara la rispondenza dello strumento alla norma UNI EN 1434-1:2016 [14], la quale specifica i requisiti generali dei contatori di calore. Tale normativa introduce il concetto di Maximum Permissible Error (MPE), vale a dire l’errore massimo ammissibile dello strumento. La normativa prevede 3 classi di precisione per le quali l’errore ammissibile si calcola secondo l’equazione (3.1):
M P E = εf + εt+ εc [%] (3.1)
con εf errore percentuale del sensore di flusso, εt errore percentuale della coppia di sonde di temperatura ed εc errore percentuale del calcolatore, probabilmente derivato dalla stima delle proprietà termofisiche del fluido, anche se non chiaramente specificato dalla normativa. I termini che contribuiscono al calcolo dell’errore sono riportati in tabella 3.4 dove:
˙
m portata circolante nel circuito
˙
mp portata nominale del sensore di flusso
∆T differenza di temperatura fra mandata e ritorno dell’impianto
∆Tmin differenza di temperatura minima ammissibile fra mandata
e ritorno dell’impianto
L’errore massimo dipende quindi sia da parametri propri dello strumento sia dalle condizioni di funzionamento dell’impianto. Non disponendo di dati certi l’accuratezza dello strumento è stata definita all’interno dell’intervallo 4%-10%, nell’ipotesi di trovarsi nella classe peggiore. Il limite inferiore è stato derivato considerando solo la parte costante dei rispettivi errori, il limite superiore è stato invece calcolato ponendo εf pari al 5%, suo limite massimo [14], e ∆Tmin/∆T pari a 1.