PROCEDURA DI VALIDAZIONE EUROPEA DEI METODI DI CALCOLO DINAMICI: UNI EN 15265

La norma UNI EN 15265 definisce requisiti e prove di validazione per le procedure utilizzate per il calcolo del fabbisogno annuale di energia per il riscaldamento ed il raffrescamento di un ambiente in un edificio, in cui i calcoli sono eseguiti su base oraria o con intervallo temporale inferiore. La norma non impone alcuna tecnica numerica specifica per il calcolo del fabbisogno di riscaldamento o di raffrescamento e delle temperature interne di un ambiente. Lo scopo della norma è quello di validare i metodi di calcolo usati per valutare la prestazione energetica di ogni ambiente di un edificio e per fornire dati sull’energia che siano utilizzati come interfaccia con l’analisi della prestazione del sistema (riscaldamento, raffrescamento, ventilazione, illuminazione, acqua cada sanitaria).

La procedura di validazione è utilizzata per controllare il fabbisogno di energia per uno spazio riscaldato e raffrescato basato su un modello di bilancio termico dinamico, tenendo conto di: bilancio termico sulla superficie esterna, conduzione attraverso l’involucro, capacità termica delle strutture interne ed esterne, bilancio termico sulla superficie interna, soluzione del bilancio termico. Tutti gli altri aspetti vengono prescritti come condizioni al contorno o come dati di input e non sono oggetto di validazione.

Procedure. I fabbisogni orari per riscaldamento e raffrescamento dell’edificio sono calcolati per l’intero anno basandosi sui dati climatici, sulle caratteristiche dell’edificio tratte dagli standard vigenti elencati nella UNI EN 13790 [21], e sui dati normativi nazionali per quanto concerne i carichi interni.

Principali assunzioni. La norma indica alcune assunzioni di base che devono essere considerate come requisiti minimi per i metodi di calcolo dinamici affinché possano essere validati in accordo con la normativa Europea:

 La stanza è considerata uno spazio chiuso delimitato da elementi di chiusura.  La temperatura dell’aria deve essere considerata uniforme all’interno della stanza.  Le proprietà termofisiche di tutti i materiali sono costanti ed isotrope.

 La conduzione del calore attraverso ciascun elemento della stanza è mono-dimensionale e le sue superfici sono considerate isoterme.

 I ponti termici sono rappresentati o come elementi disperdenti lineari privi di inerzia termica in accordo con la UNI EN 14683 [22], oppure come elementi equivalenti mono-dimensionali con massa termica e caratteristiche termiche derivanti da un calcolo semi-stazionario in accordo con la UNI EN 10211 [23].  La distribuzione della radiazione solare sulle superfici interne dei componenti della zona è fissa.

 La distribuzione della componente radiativa del flusso termico verso o dalle sorgenti interne è uniforme lungo le superfici interne della stanza.

 La radiazione ad onda lunga e i trasferimenti convettivi di calore alla superficie interna di ciascun componente sono trattati separatamente.

 La dipendenza angolare delle proprietà di trasmissione solare dei vetri viene tenuta in conto se ci si basa su dati del fornitore, altrimenti deve essere usato un fattore riduttivo di 0.9.

 Sistemi di schermatura mobili e fissi sono tenuti in conto secondo quanto espresso nella UNI EN 13790 [21].

 Il trasferimento di calore attraverso il solaio a terra deve essere considerato in accordo a quanto espresso nella UNI EN 13370 [24].

I test di validazione. I test riguardano il calcolo dei fabbisogni di energia per riscaldamento e raffrescamento di una stanza sotto determinate condizioni al contorno che variano di caso in caso.I risultati che si ottengono devono essere confrontati con quelli definiti nella norma e devono stare all’interno di determinati range. La stanza ha dimensioni 3.6m per 5.5m per un’altezza di 2.8m. Ha una sola finestra di 7m2 sulla faccia rivolta a ovest. I parametri solari (considerati come indipendenti dall’angolo di incidenza solare) dei componenti vetrati sono riportati nella tabella seguente.

Tabella 2 Parametri solari dei componenti finestrati della stanza test

Componente Trasmittanza Riflettanza Assorbanza

Schermatura 0.20 0.50 0.30

Lastra 0.84 0.08 0.08

Per i componenti opachi si assume invece un’assorbanza solare (sr) delle superfici verticali di 0.6 e del

Le vetrate sono di due tipi: “shaded DP” oppure “DP”. Il componente finestrato “Shaded DP” è costituito da un doppio vetro e una schermatura esterna, ha una trasmittanza Ug=2.37 W/m2K e un fattore solare globale

g=0.20. La vetrata “DP” invece è costituita da due lastre di vetro senza schermatura esterna, ha una trasmittanza complessiva Ug=2.93 W/m2Ke un fattore solare globale g=0.77.

Figura 7 Stratigrafia dell’elemento “Shaded DP” Figura 8 Stratigrafia dell’elemento “DP”

Rse=0.0435 m2K/W: resistenza superficiale esterna;

1: elemento schermante;

Rec=0.080 m2K/W resistenza della cavità tra il

pannello cieco e la lastra esterna; 2: lastra esterna;

Ric=0.173 m2K/W resistenza della cavità tra la lastra

esterna e la lastra interna; 3: lastra interna;

Rsi=0.125 m2K/W: resistenza superficiale interna.

Rse=0.0435 m2K/W: resistenza

superficiale esterna; 2: lastra esterna;

Ric=0.173 m2K/W resistenza della cavità

tra la lastra esterna e la lastra interna; 3: lastra interna;

Rsi=0.125 m2K/W: resistenza superficiale

interna.

Le caratteristiche termofisiche di muri, soffitto e pavimento sono riportate nelle tabelle seguenti:

I dati climatici orari da considerare sono riportati in appendice alla norma, si riferiscono alla località di Trappes in Francia (latitudine 49°) e partono dal 1 Gennaio (lunedì) per concludersi al 31 Dicembre. Nei test di validazione la temperatura esterna radiante è assunta uguale alla temperatura esterna dell’aria.

I primi quattro test vengono forniti con lo scopo di provare il metodo di calcolo, gli ultimi 8 test sono quelli veri e propri di validazione.

Test 1: reference case

Test Muratura esterna opaca Sistema vetrato Muratura adiabatica interna Soffitto adiabatico Pavimento adiabatico

1 Type 1 Shaded DP Type 2 Type 4c Type 4f

Carichi interni: 20 W/m2 convettivi, per superficie di pavimento, dalle 8:00 alle 18:00 durante i giorni della settimana

Ventilazione: 1 vol/h di ricambio dalle 8:00 alle 18:00 durante i giorni della

settimana

Infiltrazioni: 0 vol/h

Sistema: a controllo della temperatura dell’aria interna, regime continuo durante

tutta la settimana; set-point di riscaldamento 20°C senza attenuazione; set-point di raffrescamento 26°C senza attenuazione.

Test 2: come test 1 ma con diversa inerzia termica Test Muratura esterna opaca Sistema vetrato Muratura adiabatica interna Soffitto adiabatico Pavimento adiabatico

2 Type 1 Shaded DP Type 2 Type 3c Type 3f

Test 3: come test 1 ma senza carichi interni Test 4: come test 1 ma senza schermatura esterna

Test Muratura esterna opaca Sistema vetrato Muratura adiabatica interna Soffitto adiabatico Pavimento adiabatico

2 Type 1 DP Type 2 Type 4c Type 4f

Test 5: come test 1 ma con HVAC

Sistema di riscaldamento e raffrescamento (a copertura illimitata del fabbisogno) di tipo intermittente.

Programma di utilizzo: dal lunedì al venerdì dalle 8:00 alle 18:00

Test 6: come test 2 ma con HVAC come nel test 5 Test 7: come test 3 ma con HVAC come nel test 5 Test 8: come test 4 ma con HVAC come nel test 5 Test 9: come test5 ma con tetto esterno

Test Muratura esterna opaca Sistema vetrato Muratura adiabatica interna Tetto esterno Pavimento adiabatico

9 Type 1 Shaded DP Type 2 Type 5 Type 4f

Test 10: come test6 ma con tetto esterno

Test Muratura esterna opaca Sistema vetrato Muratura adiabatica interna Tetto esterno Pavimento adiabatico

10 Type 1 Shaded DP Type 2 Type 5 Type 3f

Test 11: come test7 ma con tetto esterno

Test Muratura esterna opaca Sistema vetrato Muratura adiabatica interna Tetto esterno Pavimento adiabatico

11 Type 1 Shaded DP Type 2 Type 5 Type 4f

Test 12: come test8 ma con tetto esterno

Test Muratura esterna opaca Sistema vetrato Muratura adiabatica interna Tetto esterno Pavimento adiabatico

12 Type 1 DP Type 2 Type 5 Type 4f

I risultati sono espressi in termini annuali di fabbisogno di energia per riscaldamento (QH) e per

Tabella 4 Risultati di riferimento per i test da 1 a 4 (informativi)

Tabella 5 Risultati di riferimento per i test da 5 a 12 (normativi)

Occorre comparare i risultati ottenuti dal calcolo con quelli di riferimento espressi nella norma, in questo modo:

( 172 | |

( 173 | |

Il livello di accuratezza del metodo di calcolo può attestarsi su tre livelli: A, B, o C secondo la seguente casistica:

Livello A rQH0.05 e rQC0.05

Livello B rQH0.10 e rQC0.10

Livello C rQH0.15 e rQC0.15

3.3 PROPOSTA DI VALIDAZIONE DEL SOFTWARE DESIGN BUILDER SECONDO UNI EN