ANALISI SU BIOMASSA
4 Metodi di progettazione e gestione degli impiant
5.2 Modello di stima del carico-utenze
L’azienda Bioenergia Fiemme S.p.A. [27] ha fornito i consumi dell’anno 2016 suddivisi per ca- tegoria tariffaria.
Tabella 5.5 Tabella delle utenze suddivise per categoria tariffaria [27].
TARIFFE UTENZE NUMERO
CONTRATTI CONSUMI [kWh]
ALB Alberghi 20 3.335.623
CON Condomini >100kW 54 4.156.267
ENE Condomini particolari Energy
Service 7 454.299
PUB Pubbliche-Attività Istituzionale 4 2.664.410 Pubbliche-Attività Commerciale 13
SAG Pubbliche-SAGIS 5 2.426.647
SIR Particolari SIRAM 3 2.424.339
TLA Residence-Artigiani 9 1.204.199
TLR Domestiche <100kW 483 7.039.072
VAR Particolari (compreso Istituti
d’Istruzione) 8 1.416.685
Totale 606 18.080.529
Si è scelto di raggruppare le utenze in categorie in funzione della loro destinazione d’uso af- fine:
• Residenziale, comprendente le utenze adibite a residenza o assimilabili, come gli al- berghi;
• Pubblica, caratterizzata da tutte le utenze pubbliche e simili, come i Particolari; • Industriale, date dalle attività industriali ed artigianali.
Per ciascuna categoria il fabbisogno annuo di energia termica è stato stimato applicando la procedura di calcolo della normativa UNI/TS 11300, in particolare la UNI/TS 11300-1 [28] per quanto riguarda la determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per il riscal- damento e la UNI/TS 11300-2 [29] per quello della produzione di acqua calda sanitaria (ACS). Si introducono delle ipotesi semplificative che permettono di non appesantire troppo il mo- dello senza togliervi validità ai fini della stima:
• Modellazione dell’edificio come un’unica zona termica;
• Considerazione del calcolo del fabbisogno per riscaldamento stimandolo pari al solo termine di scambio termico per trasmissione dell’involucro, trascurando gli altri; • Assenza di chiusure oscuranti e di schermature solari per le finestre;
• Accensione dell’impianto del riscaldamento quando la temperatura esterna media scende sotto i 15°C;
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• Ipotizzare un’inerzia termica per cui se ci sono almeno cinque giorni consecutivi con temperatura superiore ai 15°C il riscaldamento non si riaccende;
• Ipotizzare una temperatura interna di progetto notturna minore di un grado rispetto a quella diurna, per il settore residenziale;
• Calcolo della temperatura dell’acqua fredda in ingresso dall’acquedotto, pari alla me- dia annuale dell’aria esterna della località.
I dati d’ingresso necessari per i calcoli sono: 1. Dati climatici;
2. Temperatura interna di progetto;
3. Dati relativi alle caratteristiche termiche e costruttive dell’edificio-tipo, cioè quelle ri- guardanti la geometria e le trasmittanze termiche dei componenti dell’involucro edili- zio.
Dalla sezione Dati Storici del sito di Meteotrentino [30] sono stati scaricati i dati rilevanti l’anno 2016 della stazione meteorologica T0367 di Cavalese, situata vicino all’impianto (Latitudine: 46°17’05.2” N, Longitudine: 11°27’06.2” E, Altitudine: 958 m) come si può vedere dalla mappa.
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Figura 5.11 Grafico delle temperature dell’aria esterna nel comune di Cavalese per l’anno 2016.
Le temperature dell’aria esterna erano rilevate ogni quarto d’ora, dopo essere state inserite in Excel si sono ricavate le medie orarie, giornaliere e mensili, utilizzate per i calcoli successivi. Nella tabella seguente si riportano i valori ottenuti, in rosso sono evidenziate le temperature esterne medie superiori ai 15°C, in verde quelle inferiori.
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Tabella 5.6 Tabella delle temperature medie giornaliere dell’aria esterna nel comune di Cavalese per l’anno 2016, in rosso sono segnati i giorni con temperatura media superiore a 15°C, in verde quelli con temperatura inferiore a 15°C.
Il territorio italiano è suddiviso in zone climatiche identificate da lettere alfabetiche [A, B, C, D, E, F], ciascuna definita in funzione dei gradi-giorno (GG).
I GG sono la sommatoria estesa a tutto il periodo di riscaldamento della differenza tra la tem- peratura di riferimento interna e la temperatura media giornaliera esterna, sono un indicatore climatico, ad esempio a località fredde corrispondono valori di gradi giorno elevati. Essi sono caratteristici di ogni località ed ogni Comune italiano ha un specifico valore di questa gran- dezza. Le informazioni a tal riguardo sono contenute nell'ALLEGATO A del DPR n°412 del 26- 08-1993 [31], insieme alla Provincia, zona climatica e altitudine della casa comunale. Di seguito si riportano quelle inerenti al Comune d’interesse.
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Figura 5.12 Informazioni sui gradi giorno inerenti al comune di Cavalese [31].
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La zona climatica determina la durata della stagione di riscaldamento sia in termini di giorni che di ore, secondo il seguente prospetto [31].
Tabella 5.7 Tabella delle durate della stagione di riscaldamento per le varie zone climatiche italiane. ZONA
CLIMATICA GRADI GIORNO ORE INIZIO FINE
A 𝐺𝐺 ≤ 600 6 1° dicembre 15 marzo B 600 < 𝐺𝐺 ≤ 900 8 1° dicembre 31 marzo C 900 < 𝐺𝐺 ≤ 1.400 10 15 novembre 31 marzo D 1.400 < 𝐺𝐺 ≤ 2.100 12 1° novembre 15 aprile E 2.100 < 𝐺𝐺 ≤ 3.000 14 15 ottobre 15 aprile F 𝐺𝐺 > 3.000 Nessuna limitazione
Il comune di Cavalese avendo 4.028 GG si trova nella zona F non ha nessun tipo di limitazione. Nel caso della 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. Per gli edifici di categoria E.6(1) si assume una temperatura interna costante pari a 28°C. Per gli edifici di categoria E.6(2) e E.8 si assume una temperatura interna costante pari a 18°C.
Per la categoria E.3 si fa riferimento alla Circolare n.13011 [32] che prevede una temperatura degli ambienti di 20°C +/- 2°C in tutti i reparti ospedalieri, compresi i servizi.
Per chiarezza si riporta la classificazione degli edifici in base alla loro destinazione d’uso come da norma [31]:
E.1 Edifici adibiti a residenza e assimilabili:
E.1 (1) abitazioni adibite a residenza con carattere continuativo, quali abitazioni civili e rurali, collegi, conventi, case di pena, caserme;
E.1 (2) abitazioni adibite a residenza con occupazione saltuaria, quali case per vacanze, fine settimana e simili;
E.1 (3) edifici adibiti ad albergo, pensione ed attività similari;
E.2 Edifici adibiti a uffici e assimilabili: pubblici o privati, indipendenti o contigui a costru- zioni adibite anche ad attività industriali o artigianali, purché siano da tali costruzioni scorpo- rabili agli effetti dell'isolamento termico;
E.3 Edifici adibiti a ospedali, cliniche o case di cura e assimilabili ivi compresi quelli adibiti a ricovero o cura di minori o anziani nonché le strutture protette per l'assistenza ed il recupero dei tossico-dipendenti e di altri soggetti affidati a servizi sociali pubblici;
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E.4 (1) quali cinema e teatri, sale di riunioni per congressi; E.4 (2) quali mostre, musei e biblioteche, luoghi di culto; E.4 (3) quali bar, ristoranti, sale da ballo;
E.5 Edifici adibiti ad attività commerciali e assimilabili: quali negozi, magazzini di vendita all'ingrosso o al minuto, supermercati, esposizioni;
E.6 Edifici adibiti ad attività sportive: E.6 (1) piscine, saune e assimilabili; E.6 (2) palestre e assimilabili;
E.6 (3) servizi di supporto alle attività sportive;
E.7 Edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili; E.8 Edifici adibiti ad attività industriali ed artigianali e assimilabili.
Per ogni settore si sono create delle definizioni di edifici-tipo che caratterizzano una specifica costruzione edilizia rappresentativa dello stesso.
Per il settore residenziale le informazioni sono state ricavate a partire dai dati statistici forniti dall’Istituto nazionale di statistica (ISTAT) nell’ultimo Censimento generale della popolazione e delle abitazioni [33], integrandoli con quelli del precedente [34] ove non è stato possibile reperirli aggiornati, dal Fascicolo sulla Tipologia Edilizia Italiana [35] e da articoli sul tema [36, 37].
Il data warehouse dei Censimenti generali della popolazione e delle abitazioni contiene infor- mazioni, disaggregate fino a livello sub-comunale, sulla struttura demografica e sociale della popolazione con dimora abituale in Italia e sul patrimonio abitativo italiano. In particolare si è fatto uso dei temi relativi agli Alloggi ed edifici, quali: Edifici residenziali per epoca di costru- zione, Edifici residenziali per numero di piani fuori terra, Edifici residenziali per numero d’in- terni ed Edifici ad uso abitativo per contiguità14.
Si deve tener presente che nel database ISTAT ci si riferisce a “edificio” come ad un’unità im- mobiliare e ad “abitazione” o interno come ad un’unità abitativa, ad esempio un “edificio”
14 Quest’ultimo non è stato possibile trovarlo per il 15° Censimento perciò si è usato quello del 14°, ipotizzando di non aver avuto variazioni negli anni.
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può contenere anche più “abitazioni”. Ne consegue che nei calcoli il numero delle utenze Do- mestiche corrispondono alle abitazioni in edifici con uno, due o tre interni, mentre quello dei Condomini agli edifici condominiali veri e propri.
Si è scelto di suddividere gli edifici residenziali in cinque classi di epoche costruttive rappre- sentative di alcuni periodi storici:
I. Ante ’45, fino alle Guerre Mondiali;
II. Dal 1946 al 1975, Dopoguerra e Ricostruzione;
III. Dal 1976 al 1990, prime disposizioni legislative in materia di efficienza energetica negli edifici;
IV. Dal 1991 al 2005, più recenti regolamentazioni sulla prestazione energetica degli edifici (dalla Legge n.10 del 1991 al Decreto Legislativo n.192 del 2005);
V. Post 2005, più restrittivi requisiti di prestazione energetica richiesti alle nuove costru- zioni (decreti attuativi del Decreto n.192 del 2005 e successive deliberazioni regionali). Con queste si identificano la geometria e le caratteristiche termo-fisiche dei componenti dell’involucro edilizio tipiche del periodo, adattate dal Fascicolo sulla Tipologia Edilizia Italiana [35] dove sono contenute alcune tipologie comuni nelle costruzioni italiane.
Tabella 5.8 Tabella delle caratteristiche geometriche degli edifici residenziali locali suddivisi per epoca di costruzione.
TIPOLOGIA
DI EDIFICIO ANTE ‘45 DAL 1946 AL 1975 DAL 1976 AL 1990 DAL 1991 AL 2005 POST 2005 % DI COSTRUZIONE 52,9% 22,7% 13,1% 9,4% 1,8% MONO FAMILIARE Superficie dell’unità abitativa [𝑚2] 100 102 113 110 105 BI
FAMILIARE Superficie dell’edificio[𝑚2] 200 204 226 220 210
TRI
FAMILIARE Superficie dell’edificio [𝑚2] 300 306 339 330 315
CONDOMINIO
Superficie dell’ap-
partamento [𝑚2] 89 87 90 75 70
Numero di
appartamenti 5 6 12 10 8
Si ipotizza inoltre un’altezza di 3 metri per ogni piano e si considerano gli edifici familiari con 2 o 3 piani e i condomini con 3 o 4.
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Tabella 5.9 Tabella delle caratteristiche termo-fisiche dei componenti dell’involucro degli edifici residenziali italiani suddivisi per periodo storico.
TIPOLOGIA
COSTRUTTIVA ANTE ‘45 DAL 1946 AL 1975 DAL 1976 AL 1990 DAL 1991 AL 2005 POST 2005
PARETI Descrizione Muratura di pietra intonacata 45 cm Muratura in mattoni forati 40 cm Muratura in mattoni forati con basso livello di isola- mento 40 cm Muratura in mattoni forati con medio livello di isola- mento 40 cm Muratura in mattoni alveo- lati con alto livello di isola- mento Trasmittanza U [𝑊 𝑚⁄ 2𝐾] 2,4 1,26 0,76 0,59 0,34 TETTO Descrizione Tetto a falde con struttura e tavolato in legno Tetto a falde con struttura e tavolato in Legno Tetto a falde con struttura e tavolato in le- gno con basso livello di isola- mento
Tetto a falde con struttura e tavo- lato in legno con medio livello di isolamento
Tetto a falde con struttura e tavolato in legno con alto livello di isola- mento Trasmittanza U [𝑊 𝑚⁄ 2𝐾] 1,80 1,80 0,95 0,64 0,30 SOLAIO Descrizione Solaio in legno e tavelle in laterizio Solaio latero- cementizio Solaio latero- cementizio con basso livello di isolamento Solaio latero- cementizio con medio livello di isolamento Solaio latero- cementizio con alto livello di isolamento Trasmittanza
U [𝑊 𝑚⁄ 2𝐾] 1,96 1,65 0,97 0,69 0,30 PAVI-
MENTO
Descrizione Solaio a volte in laterizio Solaio latero- cementizio Solaio latero- cementizio con basso livello di isolamento Solaio latero- cementizio con medio livello di isolamento Solaio latero- cementizio con alto livello di isolamento Trasmittanza U [𝑊 𝑚⁄ 2𝐾] 1,58 1,30 0,98 0,77 0,33 VETRI Descrizione Vetro singolo e telaio in legno Vetro doppio con intercape- dine d’aria e telaio in legno Vetro doppio con intercape- dine d’aria e telaio in legno Vetro doppio trattato con intercapedine d’aria o di altri gas e telaio in legno Vetro doppio trattato con intercapedine di gas e telaio in legno Trasmittanza U [𝑊 𝑚⁄ 2𝐾] 4,9 2,8 2,8 2,2 2,00
Negli ultimi decenni a causa del crollo dell’edilizia di nuova realizzazione e grazie anche ai provvedimenti di agevolazione fiscale si è assistito ad una crescente richiesta di manutenzione e riqualificazione del patrimonio edilizio obsoleto. Secondo indagini CRESME negli anni ’90 il 43,5% delle abitazioni è stato coinvolto in interventi, mentre fra il 2002 e il 2011 il 58,6%. In riferimento a questo fatto si ipotizzano delle misure d’intervento che possono essere state applicate al parco edilizio studiato, la scelta più semplice è quella di conseguire una coibenta- zione termica dell’involucro e un ammodernamento degli infissi. Questa deve permettere di avvicinarsi ai valori minimi richiesti dalla recente legislazione in materia di efficienza energe- tica edilizia: il Decreto del Presidente della Provincia 13 luglio 2009, n. 11-13/Leg [38].
Si riportano di seguito i valori della trasmittanza termica dei componenti opachi e trasparenti caratteristici dell'edificio di riferimento.
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Tabella 5.10 Valori minimi della trasmittanza termica dei componenti opachi e trasparenti dell’edificio di riferimento secondo la normativa vigente.
COMPONENTE EDILIZIO TRASMITTANZA
TERMICA U [𝑾 𝒎⁄ 𝟐𝑲] STRUTTURE OPACHE VERTICALI, VERSO L'ESTERNO, GLI AMBIENTI
NON CLIMATIZZATI O CONTRO TERRA 0,24
STRUTTURE OPACHE ORIZZONTALI O INCLINATE DI COPERTURA,
VERSO L'ESTERNO E GLI AMBIENTI NON CLIMATIZZATI 0,20 STRUTTURE OPACHE ORIZZONTALI DI PAVIMENTO, VERSO
L'ESTERNO, GLI AMBIENTI NON CLIMATIZZATI O CONTRO TERRA 0,24 CHIUSURE TECNICHE TRASPARENTI E OPACHE E DEI CASSONETTI,
COMPRENSIVI DEGLI INFISSI, VERSO L'ESTERNO E VERSO AMBIENTI
NON CLIMATIZZATI 1,10
Per raggiungere tali livelli prestazionali occorre applicare ai componenti della tabella delle ca- ratteristiche termo-fisiche, ad eccezione di quelli appartenenti alla categoria post 2005, i se- guenti miglioramenti:
• Applicazione di cappotto di materiale isolante con conduttività termica pari a 0,036 𝑊 𝑚𝐾⁄ [39] e spessore tra 80 e 120 mm per le strutture opache verticali; • Rifacimento ex novo delle strutture opache di copertura;
• Applicazione di materiale isolante con conduttività termica pari a 0,036 𝑊 𝑚𝐾⁄ e spessore tra i 100 e 120 mm per le strutture opache orizzontali di pavimento;
• Sostituzione delle chiusure trasparenti comprensive degli infissi con valore di trasmit- tanza pari a quello imposto da legislazione.
Per il settore alberghiero in primo luogo si sono identificate le categorie alberghiere in base ad un’analisi delle strutture presenti nel Comune. Delle venti utenze una è a due stelle, otto a tre stelle, di cui due con servizio SPA, e undici a quattro, di cui sei con servizio SPA.
Dal Sistema Informativo Statistico della Provincia Autonoma di Trento [40] si sono presi i dati del numero di posti letto per ciascuna categoria, ricavandone dei valori medi. Inoltre si è ipo- tizzato un numero medio di posti letto per camera pari a 1,8 persone.
Per dimensionare le tipologie di edifici-tipo si sono usate le grandezze del campione del rap- porto ENEA “Definizione degli indici e dei livelli di fabbisogno dei vari centri di consumo ener- getico degli edifici e valutazione dei consumi nell’edilizia esistente nel settore alberghiero” [41] in cui si descrive la simulazione di tre edifici adibiti ad uso alberghiero con diversa orga- nizzazione degli spazi, differenti carichi interni e un diverso numero di camere. In sostanza si è ricavato un indice medio di superficie di ogni ambiente: ristorante, magazzino, sala d’attesa, distribuzione, camere, finestre; moltiplicandolo per il numero di stanze dell’albergo studiato
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si ottiene la superficie dello stesso: 24 stanze per i due stelle, 42 per i tre stelle e 44 per i quattro stelle.
In Trentino la maggior parte degli alberghi è stata costruita negli anni ’60-’70, con la nascita di un turismo di massa dato dal benessere economico di quegli anni, ma come si può notare in un’indagine del CRESME la maggior parte ha subito forti ammodernamenti [42]. Quindi come per le case si sono considerate delle misure di riqualificazione che hanno portato ad un mi- glioramento dell’involucro edilizio. In seguito all’applicazione di coibentazione [39] e sostitu- zione degli infissi si ottengono i seguenti valori:
Tabella 5.11 Tabella dei valori delle caratteristiche termo-fisiche in seguito ad intervento di riqualifica.
COMPO- NENTE DESCRIZIONE TRASMIT- TANZA ORIGINARIA U [𝑾 𝒎⁄ 𝟐𝑲] INTERVENTO TRASMIT- TANZA RIQUALIFI- CATA 𝑼𝒓 [𝑾 𝒎⁄ 𝟐𝑲] PARETE
Muratura in mattoni fo- rati con basso
livello di isolamento 40 cm 0,8 60 mm di materiale iso- lante con conduttività termica di 0,036 W/Mk 0,34
SOLAIO Solaio latero- cementizio con basso li-
vello di isolamento 0,95 80 mm di materiale iso- lante con conduttività termica di 0,036 W/Mk 0,31
PAVIMENTO Solaio latero- cementizio con basso li-
vello di isolamento 0,98 80 mm di materiale iso- lante con conduttività termica di 0,036 W/Mk 0,31
VETRI Vetro doppio con intercapedine d’aria
e telaio in legno 2,8
Vetro doppio trattato con intercapedine di gas e te-
laio in legno 2
In secondo luogo si deve considerare il flusso di turisti presenti nei vari mesi. Ciò è stato pos- sibile grazie ai dati pubblicati nei report dell’Istituto di Statistica della Provincia di Trento (ISPAT) sull’andamento delle presenze turistiche nel settore alberghiero trentino.
Tabella 5.12 Tabella delle presenze turistiche nella stagione invernale 2015-2016 [43]