Fabbisogno di energia primaria

La seconda parte della norma fornisce dati e metodi di calcolo per la determinazione dei fabbisogni di energia termica utile per il servizio di produzione di acqua calda sanitaria, nonché di energia fornita e di energia primaria per i servizi di climatizzazione invernale e acqua calda sanitaria. Essa fornisce inoltre il metodo di calcolo per la determinazione del fabbisogno di energia primaria per il servizio di ventilazione e le indicazioni e i dati nazionali per la determinazione dei fabbisogni di energia primaria per il servizio di illuminazione. Il periodo di calcolo dipende dal tipo di valutazione. Per la climatizzazione invernale è indicato nella prima parte della norma e dipende sostanzialmente dalla zona termica del caso in esame, determinata dal numero di gradi giorno; per edifici di uso residenziale e non residenziale si considera l’impianto sempre attivo. Per la produzione di acqua calda sanitaria invece si considera la durata dell’intero anno con calcolo mensile.

È prevista la suddivisione degli impianti di climatizzazione, produzione di ACS e ventilazione in due categorie principali: utilizzazione e generazione. La parte di generazione è formata da tutti i sottosistemi che trasformano l’energia dei diversi vettori energetici (gas, energia elettrica, ecc.) in energia termica utile. La parte di utilizzazione è l’insieme di sottosistemi alla quale viene fornita l’energia termica dalla generazione e che soddisfano le richieste di riscaldamento, acqua calda sanitaria e ventilazione.

I sottosistemi di generazione possono essere di vario tipo a seconda del vettore energetico dal quale sono alimentati. Nel caso dell’edificio in esame il generatore è una caldaia a gas tradizionale.

Per quanto riguarda l’utilizzazione invece la suddivisione è diversa per la climatizzazione e per la produzione di acqua calda sanitaria. Per la climatizzazione invernali si considerano i seguenti sottosistemi:

- Emissione - Regolazione

- Distribuzione (comprendente circuiti primari e secondari) - Accumulo esterno a componenti d’impianto

Invece per la produzione di acqua calda sanitaria i sistemi di utilizzazione sono: - Erogazione

- Distribuzione - Accumulo

- Distribuzione primaria

La determinazione del fabbisogno di energia primaria viene fatta procedendo a ritroso considerando le perdite di energia termica di ogni sottosistema: conoscendo il fabbisogno in uscita da un sottosistema si deve determinare il fabbisogno di energia termica in ingresso.

Le perdite totali di ciascun sottosistema si possono classificare come non recuperabili, recuperabili e effettivamente recuperate. La norma tiene conto delle perdite recuperate dai sottosistemi riducendo le perdite totali di ogni sottosistema. Oltre al fabbisogno in ingresso e in uscita da ciascun sottosistema è necessario considerare i consumi degli ausiliari elettrici e

PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI: IL MODELLO QUASI STAZIONARIO

l’energia termica dissipata sotto forma di calore recuperata dal sottosistema. Nella Figura 4.7 è rappresentato schematicamente il bilancio termico di un generico sottosistema Y che svolge la funzione X.

Il bilancio termico di un sottosistema generico può essere rappresentato mediante la seguente equazione:

𝑄_{𝑋,𝑌,𝑖𝑛} = 𝑄_{𝑋,𝑌,𝑜𝑢𝑡}+ 𝑄_{𝑋,𝑌,𝑙,𝑛𝑟ℎ}– 𝑄_{𝑋,𝑌,𝑎𝑢𝑥,𝑟ℎ} Dove:

- 𝑄𝑋,𝑌,𝑖𝑛 è l’energia termica in entrata nel sottosistema Y dedicato al servizio X - 𝑄_{𝑋,𝑌,𝑜𝑢𝑡} è l’energia termica in uscita dal sottosistema Y dedicato al servizio X - 𝑄_{𝑋,𝑌,𝑎𝑢𝑥,𝑟ℎ} è l’energia termica recuperata dall’energia dissipata sotto forma di calore

dagli ausiliari del sottosistema Y

- 𝑄_{𝑋,𝑌,𝑙,𝑛𝑟ℎ} sono le perdite non recuperate nel sottsistema Y

A partire dall’equazione di bilancio termico di un sottosistema, considerando anche il fabbisogno degli ausiliari, è possibile ricavarne il rendimento medio. Attraverso il prodotto dei rendimenti medi di tutti i sottosistemi dell’impianto si ottiene il rendimento globale medio stagionale Per esempio per la climatizzazione invernale il rendimento globale è dato da:

𝜂_𝑔 = 𝜂_𝑒∙ 𝜂_𝑟𝑔∙ 𝜂_𝑑∙ 𝜂_𝑔𝑛 Dove:

- 𝜂_𝑒 rendimento di emissione - 𝜂_𝑟𝑔 rendimento di regolazione

- 𝜂_𝑑 rendimento di distribuzione - 𝜂_𝑔𝑛 rendimento di generazione

I vari rendimenti tengono conto del fattore di conversione in energia primaria del vettore energetico utilizzato dal sottosistema. Per ogni sottosistema la norma fornisce uno o più metodi per il calcolo dei rendimenti, a seconda del tipo di valutazione da effettuare. In linea generale per valutazioni di tipo A1 e A2 la norma fornisce dei valori di rendimenti tabulati che devono essere usati a seconda della destinazione d’uso dell’edificio e e del tipo di sottosistema.

Per la produzione di acqua calda sanitaria la stima del fabbisogno la norma fornisce una formula che dipende dalla portata d’acqua giornaliera e la differenza tra la temperatura di erogazione e la temperatura dell’acqua fredda in ingresso:

𝑄_𝑤 = 𝜌_𝑤∙ 𝑐_𝑤∙ 𝑉_𝑤∙ (𝜃_𝑒𝑟− 𝜃₀) ∙ 𝐺 Dove:

- 𝜌_𝑤 è la densità dell’acqua, pari a 1000 [kg/m3]

- 𝑐_𝑤 calore specifico dell’acqua, pari a 1.162∙10-3 [kWh/(kg K)] - 𝑉_𝑤 è il volume d’acqua giornaliero espresso in [m3/d]

- 𝜃_𝑒𝑟 è la temperatura di erogazione dell’acqua [°C] - 𝜃₀ è la temperatura dell’acqua fredda in ingresso [°C] - 𝐺 è il numero di giorni considerati [d]

Per valutazioni di tipo A1 e A2 si considerano una temperatura di erogazione pari a 40°C e una temperatura dell’acqua fredda in ingresso pari alla media annuale delle temperature medie mensili dell’aria esterna della località considerata. Il volume d’acqua giornaliero 𝑉_𝑤 dipende dalla destinazione d’uso dell’edificio. Per edifici non residenziali di tipo E.2 (adibiti a uffici o assimilabili) la normativa prevede la seguente formula:

𝑉_𝑤 = 𝑎 ∙ 𝑁_𝑢 Dove:

- 𝑉_𝑤 è il volume di acqua calda richiesto [l/d] - 𝑎 è il fabbisogno specifico giornaliero, pari a 0.2 - 𝑁_𝑢 è la superficie netta climatizzata

PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI: IL MODELLO QUASI STAZIONARIO

Come per la climatizzazione invernale, anche per la produzione di acqua calda sanitaria dal fabbisogno si ricava il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria.

Il calcolo della prestazione energetica degli edifici peril servizio di illuminazione è fornito dalla norma UNI EN 15193. Il fabbisogno di energia elettrica annuo dipende dalla potenza di corpi illuminanti installata, dalle ore annue di accensione e da dei fattori riduttivi del tempo di accensione che tengono conto della dipendenza dalla luce diurna e della dipendenza dall’occupazione. Per valutazioni di tipo A1 e A2 le ore di accensione sono definite dalla norma a seconda della destinazione d’uso.