CAPITOLO 3 – INVOLUCRO EDILIZIO
3.4 Ventilazione
Per quanto riguarda la ventilazione, la revisione della normativa UNI/TS 11300-1 ha operato un notevole approfondimento, specialmente nel caso in cui sia presente un impianto di ventilazione meccanica, per cui è presentata una procedura dettagliata atta a suddividere la portata d’aria media per infiltrazioni da quella effettiva dovuta alla ventilazione meccanica. Vengono presentati prospetti di riferimento per i coefficienti di permeabilità dell’involucro e di esposizione al vento e per i fattori di efficienza della regolazione dell’impianto a seconda del tipo di sensore. La nuova procedura di calcolo (così come quella prevista per la ventilazione notturna, detta anche di “free-cooling”) non viene in questa sede riportata interamente in quanto gli impianti di ventilazione meccanica e ibrida rientrano tra quelli che utilizzano l’aria come fluido termo-vettore, e non sono quindi argomento di questo lavoro.
Il metodo di calcolo per la reale stima del contributo di ventilazione e infiltrazione nel bilancio termico dell’edificio non ha una metodologia standard e unica, dato il legame di tale dispersione alle abitudini dell’utenza e data la variabilità della quota di dispersioni in funzione delle variabili esterne. Poiché spesso il contributo delle ventilazioni non è affatto trascurabile rispetto al totale dell’energia primaria richiesta dall’edificio ed è collegato al benessere e alla qualità dell’aria interna, è utile approfondire l’argomento.
In particolare si è proposto due procedure di calcolo: la prima, più legata ai valori di progetto e quindi meno realistica e i cui dati di input sono più facilmente reperibili; la seconda invece maggiormente legata alle effettive ventilazioni dei locali e infiltrazioni. È opportuno che l’auditor, in funzione dei dati a disposizione e della loro attendibilità, effettui entrambe le valutazioni e successivamente compia una scelta di tipo cautelativo o di altra natura.
Procedura 1
La prima procedura è quella prevista dal Capitolo 12 della revisione della normativa UNI/TS 11300-1 per l’analisi dei sistemi di ventilazione meccanica, naturale o mista, che risulta più dettagliata di quella descritta nella precedente versione della Norma. Si ricorda che tale procedura è valida però per valutazioni di progetto e valutazioni standard, e a rigore non nel caso in cui si compia una diagnosi energetica. D’altro canto, ha il vantaggio di richiedere pochi dati di input, e di facile reperimento.
Essa prevede due fasi:
Calcolo della prestazione termica del fabbricato, in cui si considera una ventilazione di riferimento, indipendentemente dalla presenza o meno di un impianto;
Calcolo della prestazione energetica dell’edificio, in cui si considera la ventilazione effettiva e l’eventuale presenza di un impianto di ventilazione meccanica.
I due calcoli devono essere necessariamente effettuati in sequenza. I dati di input da conoscere sono:
Campo
Valore di
input
Unità di
misura Fonte
Numero di persone previsto
(np) [-] Intervista all'utenza
Area netta della superficie servita dalla ventilazione (An)
[m2] Progetto o sopralluogo
Volume netto riscaldato (V) [m3] Progetto o sopralluogo
Il calcolo della prestazione termica del fabbricato prevede lo studio del volume di ricambio aria minimo per garantire le condizioni igieniche standard. Si fa riferimento alle portate minime di progetto di aria esterna presentate nel prospetto III della UNI 10339:1995, relative alle varie categorie di edifici.
In particolare la formula della portata minima di progetto (qve,0) in caso di ventilazione naturale
è data dalla seguente formula:
qve,0=(np*qop)*C2
qve,0=(Af*qos)*C2
Dove qope qos indicano la portata di aria esterna o di estrazione minima in funzione delle
persone presenti (np) o alternativamente della superficie netta per assicurare accettabili livelli
di benessere per gli occupanti secondo la normativa UNI 10339:1995; Af invece indica la
superficie utile servita dalla ventilazione. Si ricorda che un valore esclude l’altro: o si ha la portata minima qop o si ha la portata minima qos. il coefficiente C2invece è funzione
dell’altitudine del sito ed è riportato nel prospetto IV della normativa UNI 10339:1995
Per gli edifici residenziali la portata minima di progetto (qve,0) può essere espressa in funzione
del tasso di ricambio d’aria:
qve,0=n*V/3600
dove si assume un ricambio orario (n) di 0,5 h-1. Per gli edifici residenziali non vengono
considerati impianti di ventilazione (e quindi non comportano carichi termici aggiuntivi rispetto a quanto detto sopra) i sistemi di estrazione nei bagni e nelle cucine ad uso saltuario.
Il calcolo della prestazione energetica dell’edificio nel caso di ventilazione naturale prevede che le portate di ventilazione in condizioni di riferimento sopra calcolate siano moltiplicate per un opportuno fattore di correzione (fve) che rappresenta la frazione di tempo in cui si attua il
ricambio d’aria. Esso stima e tiene conto dell’effettivo profilo di presenza delle ventilazioni e delle infiltrazioni all’interno della zona oggetto della diagnosi. I valori correttivi sono riportati nel prospetto E.2 in base alla categoria di edificio. Nel caso di edifici per abitazione civile il fattore correttivo può essere assunto pari a 0,6 secondo la revisione della normativa UNI/TS 11300-1.
Il risultato della procedura 1 fornisce un valore medio mensile del ricambio orario per ventilazione dato da:
n=npr*fve
Procedura 2
Per quanto riguarda la seconda procedura, essa prevede la suddivisione dello scambio termico per ricambio d’aria in ventilazione dovuta all’apertura dei serramenti, e infiltrazione attraverso i componenti dell’involucro.
I dati di input da conoscere sono in numero maggiore e, specialmente per l’orario di apertura dei serramenti, di difficile reperimento:
Campo Valore di input Unità di misura Fonte
Numero di persone previsto
(np) [-] Intervista all'utenza
Area netta della superficie servita dalla ventilazione (An)
[m2] Progetto o sopralluogo
Volume netto riscaldato (V) [m3] Progetto o sopralluogo
Classe di permeabilità degli
infissi presenti [-] Progetto o scheda tecnica
Numero di ore medio
mensile di apertura (tap) [h] Intervista all'utenza
Temperatura esterna media
mensile (θe) [°C] Progetto o misure
Altezza dell’area libera della
finestra (how) [m] Progetto o sopralluogo
Temperatura dell’aria
interna (θi) [°C] Intervista all'utenza
Velocità del vento media mensile misurata a 10 m sul livello del suolo (vm)
[m/s] Progetto o misure
Area della superficie apribile
del serramento (Aow) [m
2] Progetto o sopralluogo
Tipologia di schermatura al
vento [-] Sopralluogo
Numero di facciate esposte [-] Sopralluogo
Per la stima delle infiltrazioni di aria esterna all’interno del volume riscaldato, si nota che la revisione della normativa UNI/TS 11300-1 ha portato molte novità e maggior dettaglio. Si adotta quindi la procedura di calcolo per la portata d’aria media per infiltrazioni per ventilazione naturale, anche se nella normativa essa è riportata soltanto per il periodo di non funzionamento della ventilazione meccanica. Tale procedura segue la seguente espressione:
qve,0=n50*V*e/3600
dove n50 è il ricambio d’aria risultante da una differenza di pressione di 50 Pa tra interno ed
esterno, ed è dato o dai valori misurati secondo la normativa vigente UNI EN 13829: oppure dai valori riportati in tabella, una volta note le classi di permeabilità degli infissi presenti secondo la norma UNI EN 12207:2000 “Finestre e porte – Permeabilità all’aria – Classificazione” o la UNI 7979:1979 “Edilizia. Serramenti esterni (verticali). Classificazione in base alla permeabilità all’aria, tenuta all’acqua e resistenza al vento.”.
Il coefficiente e invece è riportato nel prospetto 10 della revisione e tiene in considerazione l’esposizione al vento dell’edificio.
Per quanto riguarda la stima delle dispersioni per apertura dei serramenti,queste vengono valutate secondo quanto indicato nella normativa UNI EN 15242: 2008. Si riporta l’algoritmo di calcolo, già riportato nel lavoro precedente.
La normativa UNI EN 15242:2008 prescrive la seguente equazione, in funzione della velocità del vento (vm), della temperatura interna ed esterna (θi e θe), della superficie apribile della
finestra (Aow) e dell’altezza dell’area apribile (How) e del volume netto della zona (Vn):
nair =(3.6*500*Aow*V0.5)/Vn [1/h]
dove la variabile V è data dalla seguente equazione: V=0.01+0.001*vm2+0.0035*How*θi-θe
Nel caso di finestre a singolo battente, la superficie apribile è pari a quella della finestra stessa; nel caso di finestre vasistas (ovvero con apertura alta), occorre calcolare la superficie apribile in funzione dell’angolo di apertura (α) nel seguente modo:
Aow= Aw*ck(α)
dove Aw è la superficie del serramento completamente aperto e ck(α) è un coefficiente che
Una volta noti i tassi di ricambio orario per infiltrazioni e per apertura dei serramenti, occorre calcolare un tasso di ricambio d’aria medio mensile da utilizzare nei calcoli sul periodo di riferimento. A tal fine si considererà il tasso per apertura serramenti applicato soltanto nel periodo di effettivo ricambio, segnalato dall’utenza durante l’intervista, e si considererà invece il tasso per infiltrazione sempre presente durante tutto il periodo di calcolo. Si effettuerà quindi una media mensile come segue:
n= (tap*nair+t*ninf)/t
dove t rappresenta il periodo di calcolo mensile espresso in ore. Comparazione dei due risultati
Come già riportato all’inizio di questo paragrafo, le due procedure di calcolo vanno confrontate tra loro per verificare la congruità dei risultati finali e decidere quale adottare.
Nel caso si abbiano valori certi di orario di apertura dei serramenti e si abbia un valore di permeabilità degli infissi all’aria certo, è preferibile adottare la seconda procedura perché stima in modo migliore il carico termico reale, anche se il tasso di ricambio d’aria risulta minore rispetto a quello conseguito tramite la prima procedura: infatti quest’ultima viene consigliata per un calcolo di progetto e standard e non per diagnosi energetiche, che maggiormente devono essere calate sul caso in esame e sulle abitudini dell’utenza.