CAPITOLO 5. Indice di prestazione energetica

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CAPITOLO 5. Indice di prestazione energetica

Il mercato delle costruzioni, da molti anni ormai, rappresenta una significativa componente di dinamismo economico, grazie soprattutto al motore dell’edilizia residenziale che svolge un ruolo strategico e predominante, alimentato dalla domanda di investimento e, in particolare, dalla grande richiesta espressa dalle nuove famiglie. In questo contesto di crescita economica del settore, con conseguenti problemi politico-sociali, economici e ambientali, è sempre più stringente l’importanza di mettere in atto dellestrategie di risparmio energetico e qualificazione ambientale degli edifici. Il quadro economico e lo scenario del settore delle costruzioni evidenziano quanto sia importante avviare politiche mirate al rispetto ambientale e risparmio energetico, che potrebbero essere la chiave per qualificare lo sviluppo del settore e contribuire quindi a quello del Paese. È vero che il settore delle costruzioni è un settore trainante dell’economia, ma contemporaneamente è anche il principale responsabile del degrado ambientale. Da un lato, edificare genera impatti sull’ambiente non solo all’atto della costruzione, ma anche lungo tutto il processo, dall’approvvigionamento delle materie prime, produzione e trasporto, fino alla dismissione dell’edificio e smaltimento delle macerie da demolizione. Dall’altro, l’uso dell’edificio genera impatti per poter garantire condizioni di comfort e benessere interno, interagendo dunque con le esigenze degli abitanti e garantendo loro spazi vivibili e adeguati alle attività che negli edifici si svolgono. Una unità abitativa media, come un appartamento di 90-100 m2, richiede per la sua costruzione circa 100 tonnellate di materiali con un costo energetico medio di 500-700 kcal/kg di prodotto. Il costo energetico dei materiali necessari per realizzare un’abitazione si aggira sulle 5 tonnellate di petrolio e il costo energetico del cantiere è di circa 0,5 tonnellate di petrolio. A fronte di questi costi, il consumo medio annuo per il riscaldamento invernale di un’abitazione italiana è all’incirca di una tonnellata di petrolio. In pratica, in poco più di 5 anni un appartamento consuma per il solo riscaldamento una quantità di energia uguale a quella impiegata per la sua costruzione (Enea, Finco, 2004). Nasce da qui la necessità di governare i consumi di gestione degli edifici (riscaldamento, condizionamento, illuminazione, ventilazione, consumi degli elettrodomestici) con maggiore attenzione rispetto all’efficienza dei processi di

267 produzione. L’entrata in vigore della Direttiva europea sul rendimento energetico degli edifici ha imposto agli stati membri di mettere in atto azioni per il risparmio energetico. Mentre molti stati del nord Europa (Danimarca, Olanda, Germania, Francia ecc.) avevano già legiferato in materia, avviando anche in forma volontaria l’introduzione di sistemi di certificazione energetica, l’Italia si è fatta cogliere impreparata e ha messo in atto un lento processo di elaborazione del recepimento della direttiva, che non ha ancora trovato fine (soprattutto sul versante della certificazione). In particolare, l’Italia ha puntato tutta l’attenzione sul risparmio energetico invernale, quando uno dei problemi da porre sotto controllo è quello legato alla fase estiva, in termini sia di consumi che di comfort. Spagna e Portogallo, per esempio, hanno già introdotto un sistema di certificazione che prevede la doppia verifica, sui fabbisogni energetici sia invernali che estivi. I sistemi di certificazione energetica in uso attualmente in Europa prevedono l’esplicitazione del solo fabbisogno energetico annuale per il riscaldamento, tramite il calcolo proposto dalla norma EN832. Va sottolineato che, invece, la Direttiva europea pone come obiettivo la verifica integrata anche di altri indicatori di consumo energetico, in particolare il raffrescamento estivo e l’illuminazione, e non trascura la verifica del comfort termico: progettare edifici a basso consumo energetico non deve far perdere di vista l’obiettivo di costruire edifici salubri e confortevoli. Sia la verifica del consumo energetico estivo, sia la verifica del comfort richiedono l’introduzione di modalità di calcolo non più basate sul calcolo in regime stazionario (come avviene di fatto con la EN832, enfatizzando il ruolo della sola trasmittanza termica), ma sul calcolo in regime dinamico, che consente di tenere in considerazione il ruolo dell’inerzia termica e della massa (evidenziandone i vantaggi anche in condizioni invernali).

5.1 Metodo di calcolo semplificato

Nel D.M. 7 Aprile 2008 “Disposizioni in materia di detrazione per le spese di

riqualificazione energetica del patrimonio edilizio esistente” viene riportato

nell’allegato G la procedura semplificata per la determinazione dell’indice di prestazione energetica (EPi) per la climatizzazione invernale degli edifici.

268 • calcolo del coefficiente globale di trasmissione termica dell’edificio;

• calcolo del fabbisogno di energia termica dell’edificio; • calcolo del rendimento globale medio stagionale; • determinazione dell’indice di prestazione energetica.

Calcolo del coefficiente globale di trasmissione termica dell’edificio (HT):

• si determina il valore dei gradi giorno della località (GG), in base alla norma UNI 10351 (se tale valore non è noto);

• per ogni elemento edilizio, facente parte dell’involucro che racchiude il volume riscaldato, si procede al calcolo del prodotto della singola trasmittanza (U) per la relativa superficie esterna (S);

• La sommatoria di tali prodotti fornisce il coefficiente globale di trasmissione termica dell’edificio HT.

HT =

∑

Il fabbisogno di energia termica dell’edificio (QH), espresso in kWh, è ricavato dalla seguente formula:

QH = 0,024 x HT x GG

Per l’impianto di riscaldamento si determina il rendimento globale medio stagionale g dalla seguente relazione:

g e [rg [d [gn dove: e è il rendimento di emissione; rg è il rendimento di regolazione; d è il rendimento di distribuzione; gn è il rendimento di generazione.

269 La determinazione dei rendimenti parziali per il calcolo rendimento globale medio stagionale può essere effettuata utilizzando i seguenti dati (procedura valida solo per il presente metodo semplificato) riportati nelle tabelle da 5.1.1, 5.1.2, 5.1.3.

Tabella 5.1.1: rendimento di emissione e)

Radiatori 0.94

Ventilconvettori 0.95

Termoconvettori e bocchette di aria calda 0.92

Pannelli a pavimento 0.96

Pannelli a soffito e parete 0.95

Altri 0.92

Tabella 5.1.2: rendimento di regolazione rg)

Regolazione On - Off 0.94

Altre regolazioni 0.96

Tabella 5.1.3: rendimento di distribuzione d)

Impianti centralizzati con montanti di distribuzione 0.92 Impianti centralizzati a distribuzione orizzontale 0.94

Impianti autonomi 0.96

Altre tipologie 0.92

Rendimento di generazione _gn)

gn = Valore di base - F1 - F2 - F3 - F4 - F5 - F6

dove i valori di base e i coefficienti riduttivi F sono ricavati, ove pertinenti, dalle successive tabelle da 5.1.4 a 5.1.8, in funzione della tipologia del generatore di calore e delle caratteristiche in legenda.

270 Legenda dei coefficienti riduttivi F:

F1 Riduzione che tiene conto del rapporto medio fra la potenza del generatore installato e la potenza di progetto richiesta

F2 Riduzione per installazione all’esterno

F3 Riduzione per camino di altezza maggiore di 10 m F4 Riduzione che tiene conto della temperatura media

di caldaia.

F5 Riduzione in presenza di generatore monostadio F6 Riduzione che tiene conto della temperatura di

ritorno in caldaia.

Tabella 5.1.4: generatori di calore atmosferici tipo B classificati **

Valore di base F1 F2 F4

0.90 0.03 0.03 0.02

Tabella 5.1.5: generatori di calore a camera stagna tipo C per impianti autonomi classificati ***

Valore di base F1 F2 F4

0.93 -0.03 -0.04 -0.01

Tabella 5.1.6: generatori di calore a gas o gasolio, bruciatore ad aria soffiata o premiscelati,

modulanti, classificati **

Valore di base F1 F2 F3 F4 F5

0.90 -0.02 -0.01 -0.02 -0.01 -0.01

Tabella 5.1.7: generatori di calore a gas a condensazione classificati ****

Valore di base F2 F5 F6

1.01 -0.01 -0.03 -0.03

Tabella 5.1.8: generatori di aria calda a gas o gasolio con bruciatore ad aria soffiata o premiscelato,

funzionamento on-off. Generatori di aria calda a gas a camera stagna con ventilatore nel circuito di combustione di tipo B o C, funzionamento on-off.

Valore di base F2

271 L’indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale da attribuire all’edificio per la sua certificazione energetica (EPi) viene ricavato con la seguente relazione:

EPi = (QH / Apav) / g

dove Apav è la superficie utile (pavimento) espressa in m2.

Per l’applicazione della presente procedura si applicano le norme UNI vigenti. Nell’impossibilità di reperire le stratigrafie delle pareti opache e delle caratteristiche degli infissi possono essere adottati i valori riportati nelle raccomandazioni CTI – R 03/3 e successive modifiche.

5.2 Caso di studio – Calcolo dell’EPi dell’edificio e classificazione energetica dell’edificio.

Gradi giorno GG 2536 Volume lordo delle parti di edificio riscaldato 11700 [m3_] Superficie che delimita verso l’esterno il volume V 8330 [m2_] Rapporto S/V 0.70

Nella tabella 5.2.1 si riportano i valori della trasmittanza (U) per ogni elemento dell’involucro dell’edificio con la relativa superficie esterna (S) ed il prodotto U x S:

Tabella 5.2.1: valori della trasmittanza e superficie dei componenti dell’involucro

Elemento di involucro Trasmittanza (U)

[W/m2_K] Superficie (S) [m2_] U x S [W/K] Parete esterna 0.30 1695 508 Solaio pavimento 0.30 3076 953 Tetto piano 0.22 337 74

Tetto senza solaio intermedio 0.24 1071 257

Tetto con solaio intermedio 0.28 1735 486

272 Nella tabella 5.2.2 si riportano i valori della trasmittanza (U) per ogni elemento finestrato dell’edificio con la relativa superficie esterna (S) ed il prodotto U x S:

Tabella 5.2.2: valori della trasmittanza dei serramenti

Tipologia serramento Trasmittanza (U)

(W/m2_K) Superficie (S) [m2_] U x S [W/K] Finestra 1 1.92 132 254 Finestra 2 1.93 65 126 Finestra 3 1.96 25 50 Finestra 4 1.86 29 54 Finestra 5 1.95 12 23 Finestra 6 1.89 17 32 Vetrata 1 1.76 17 30 Vetrata 2 1.78 8 14 Lucernario 1 2.00 5 9 Lucernario 2 2.17 0.5 1.2 Porta esterna 1.96 116 226 TOTALE 820

Coefficiente globale di trasmissione termica dell’edificio (HT): HT =

∑

Fabbisogno di energia termica dell’edificio (QH):

QH = 0,024 x HT x GG = 0.024 x 3100 x 2536 = 188678. [KWh]

Considerando di adottare in via previsionale un impianto autonomo di riscaldamento con ventilconvettori, munito di regolazione On – Off, alimentato a gas, si ottiene il seguente valore del rendimento globale medio stagionale (_g):

rendimento di emissione _e = 0.95 rendimento di regolazione _rg = 0.94 rendimento di distribuzione _d = 0.96 rendimento di generazione _gn = 0.97

273 g = 0.95 x 0.94 x 0.96 x 0.97 = 0.83

L’indice di prestazione energetica (EPi) è dato da: EPi = (QH / Apav) / g

EPi = (188678/3077)/0.83 = 74 [kWh/m2]

74 x (Apav/ V) = 74 x (3077/11700) = 19 [kWh/m3]

Per il rapporto S/V = 0.7 corrisponde (da interpolazione lineare) un valore limite per l’indice di prestazione energetica di 27 kWh/m3. Nella tabella 5.2.3 si riporta il valore di EPi calcolato ed il valore limite imposto dal D.Lgs. 311/2006.

Tabella 5.2.3: confronto tra i valori di EPi

Valore limite EPi previsto dal

D. Lgs. 311/2006 [kWh/m3_]

Valore EPi calcolato

[kWh/m3_]

27 19

Verifica soddisfatta

La classe energetica dell’edificio esaminato si può determinare facendo uso della tabella 5.2.4 (fonte ENEA) riportata nel seguito, dove EPi lim(2010) indica il valore limite dell’indice di prestazione energetica valido dal 2010 tratto dal D.Lgs. 311/2006.

Tabella 5.2.4: classificazione energetica

Indicatori di classificazione energetica [kWh/m3_]

A + ”Â(3i (2010) 0.25 EPi lim (2010) < A < 0.50 EPilim (2010) 0.50 EPi lim (2010) < B < 0.75 EPilim (2010) 0.75 EPilim (2010) < C < 1.00 EPilim (2010) 1.00 EPilim (2010) < D < 1.25 EPilim (2010) 1.25 EPilim (2010) < E < 1.75 EPilim (2010) 1.75 EPilim (2010) < F < 2.50 EPilim (2010) G •(3ilim (2010)

274 Nel caso in esame per Fornaci di Barga ricadente nella zona climatica E, il valore di Epi (2010) è quello riportato in tabella 5.2.3. Da ciò la tabella 5.2.4 si trasforma nella tabella seguente 5.2.5 e l’edificio esaminato ricade in classe B. Nella tabella 5.2.6 si riportano i valori limite di EPi imposti dal D.Lgs. 311/2006.

Tabella 5.2.5: classificazione energetica

Tabella 5.2.6: valori limite per l’indice di prestazione energetica espresso in kWh/m3 anno applicabili

dal 1 gennaio 2010. Edifici non residenziali

Zona Climatica A B C D E F Rapporto di forma dell’edificio

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Indicatori di classificazione energetica [kWh/m3_]

A + ”6.75 6.75 < A < 13.5 13.50 < B < 20.25 20.25 < C < 27.00 27.00 < D < 33.75 33.75 < E < 47.25 47.25 < F < 67.50 G •67.5