Tabella 4.5.: Consumi medi annui rilevati

energia unità di misura 2011 2012 2013 Consumo medio annuo

Gas metano smc* 8968 6166 6484 7206

Energia Elettrica kWh 15870 17190 21183 18081

Tabella 4.5.: Consumi medi annui rilevati

* smc= standard metro cubo

Si evidenziano due anomalie in questi dati:

- i consumi di gas sono sensibilmente più elevati nell'anno 2011, giusticati da una stagione invernale particolarmente fredda. Si è ritenuto, comunque, corretto non escludere questo dati dal calcolo della media poiché, negli ultimi anni, si registrano, sempre più, casi

fuori dalla media stagionale.

- I consumi di energia elettrica registrano una crescita esponenziale in questi 3 anni, forse dovuta alla sostituzione di alcuni scaldabagni. Non avendo certezze su questo fenomeno, anche in questo caso, si ritiene corretto usare il metodo della media aritmetica per eettuare le valutazioni.

Per completezza si riportano i dati dedotti dalla fatturazione ¹ dell'energia elettrica delle bollette dell'anno in corso:

Dati di intestazione della fattura: Comune di Pontedera Società di fornitura: Edison

Indirizzo di fornitura: Via solferino1/SNC 56025 Pontedera

Punto di dispacciamento (POD) / Numero presa : IT001E4109766 / 50402715603001 Potenza contrattuale: 15.0 kW

Tipologia di contratto e opzione tariaria: mercato libero - Edison Formula A Stessa cosa per la fornitura di gas naturale:

Dati d'intestazione fattura: Comune di Pontedera Società di fornitura: Stima gas

Indirizzo di fornitura: via caprera 56025 Pontedera Punto di riconsegna (PDR): 0161350005386

Tipologia di contratto e opzione tariaria: mercato libero - consip Valore del coeciente correttivo dei consumi (C): 1.033177

1

È stata fatta una media su 3 anni, durante i quali sono cambiati 2 società di fornitura. Esse, infatti,

cambiano ogni anno a causa della gara indetta dal Comune a seguito del libero mercato.

Figura 4.7.1.: Alcune bollette reperite in archivio

Ripartizione delle spese energetiche presenti in fattura

Non potendo disporre dei consumi elettrici suddivisi per utilizzo, è stata fatta una stima della diversa utilizzazione degli apparecchi elettrici, compresi i corpi illuminanti, in base a considerazioni percepite durante i numerosi rilievi e alle informazioni ottenute tramite intervista all'utenza. La tabella 4.6 individua i consumi per illuminazione di ciascun locale nella stagione invernale, mentre la tabella 4.7 per la stagione estiva.

locale numero plafoniere

numero tubi o lampade

per plafoniera

Potenza per lamp.

o tubo (W)

Stima fun- zionamento

giornaliero (h)

Potenza per pla- foniera

(W)

Consumo totale locale (Wh)

Aula nido 1 4 2 58 8 116 3712

Aula nido 2 4 2 58 5 116 2320

Aula del sonno 2 2 58 4 116 928

Aula dei giochi 2 2 58 4 116 928

Salone 4 2 58 10 116 4640

Lab. Arte 1 2 58 1 116 116

Lab. Teatro 1 2 58 1 116 116

wc bambini 1 2 2 58 3 116 696

wc bambini 2 2 2 58 3 116 696

Ucio 1 2 58 2 116 232

Aula insegnanti 1 2 58 2 116 232

Bagno insegnanti 1 1 20 1 20 20

Sala accoglienza 3 2 58 5 116 1740

esterno 4 1 20 1,5 20 120

Aula materna 1 4 2 58 8 116 3712

Aula materna 2 4 2 58 8 116 3712

Aula insegnanti 1 2 36 3 72 216

Wc bambini 1 2 2 18 2 36 144

Wc bambini2 2 2 18 2 36 144

Aula giochi 4 2 58 2 116 928

Aula del sonno 3 2 58 2 116 696

Lab. Pittura 3 1 36 0,5 36 54

Atrio 3 2 20 5 40 600

Wc adulti ¹ ₃ ² ₁ ⁵⁸ ₁₈ ^0,3 _0,1 ¹¹⁶ ₁₈ ^34,8 _5,4

wc bambini 1 2 58 1,5 116 174

aula accoglienza 3 2 58 5 116 1740

mensa ¹² ₂ ² ₂ ⁵⁸ ₃₆ ³ ₃ ¹¹⁶ ₇₂ ⁴¹⁷⁶ ₄₃₂

STIMA TOTALE ENERGIA ELETTRICA PER ILLUMINAZIONE 33264,2

Tabella 4.6.: Stima consumi per illuminazione per ogni locale nella stagione invernale

locale numero pla- foniere

numero tubi o lampade

per pla- foniera

Potenza per lamp. o

tubo (W)

Stima funziona-

mento giornaliero

(h)

Potenza per pla- foniera

(W)

Consumo totale locale (Wh)

Aula nido 1 4 2 58 4 116 1856

Aula nido 2 4 2 58 3 116 1392

Aula del sonno 2 2 58 3 116 696

Aula dei giochi 2 2 58 3 116 696

Salone 4 2 58 3 116 1392

Lab. Arte 1 2 58 1 116 116

Lab. Teatro 1 2 58 1 116 116

wc bambini 1 2 2 58 0,5 116 116

wc bambini 2 2 2 58 0,5 116 116

Ucio 1 2 58 0,5 116 58

Aula insegnanti 1 2 58 0,1 116 11,6

Bagno insegnanti 1 1 20 0,5 20 10

Sala accoglienza 3 2 58 1 116 348

esterno 4 1 20 0,1 20 8

Aula materna 1 4 2 58 5 116 2320

Aula materna 2 4 2 58 5 116 2320

Aula insegnanti 1 2 36 1 72 72

Wc bambini 1 2 2 18 1 36 72

Wc bambini2 2 2 18 1 36 72

Aula giochi 4 2 58 0,1 116 46,4

Aula del sonno 3 2 58 0,1 116 34,8

Lab. Pittura 3 1 36 0,5 36 54

Atrio 3 2 20 0,5 40 60

Wc adulti ¹ ₃ ² ₁ ⁵⁸ ₁₈ ^0,1 _0,1 ¹¹⁶ ₁₈ ^11,6 _5,4

wc bambini 1 2 58 1 116 116

aula accoglienza 3 2 58 0,5 116 174

mensa ¹² ₂ ² ₂ ⁵⁸ ₃₆ ¹ ₁ ¹¹⁶ ₇₂ ¹³⁹² ₁₄₄

STIMA TOTALE ENERGIA ELETTRICA PER ILLUMINAZIONE 13825,8

Tabella 4.7.: Stima consumi per illuminazione per ogni locale nella stagione estiva

Quindi, tramite un banale calcolo ² , si ottiene il consumo di 7646 kWh all'anno di energia elettrica per l'illuminazione interna.

La tabella 4.8 riporta i consumi ipotizzati per gli apparecchi elettrici di vario genere, quali aspirapolvere, computer e radio.

2

Si considera 65 giorni di chiusura completa all'anno, 120 giorni in regime estivo e 180 giorni in invernale.

cucina (compresa illuminazione) 10 kWh/giorno stima apparecchi elettrici vari (computer,lavatrice) 4.5 kWh/giorno

Tabella 4.8.: Stima consumi apparecchi elettrici di vario genere

Inne la tabella 4.9cita la stima dei consumi degli scaldabagni elettrici per l'acqua calda sanitaria.

ACS: Nido N°boiler potenza media

(W)

ore funzio- namento in un anno

consumo annuale

ni- do(kWh)

inverno T=65°C 3 1000 730 2190

ACS: Materna N°boiler potenza media

(W)

ore funzio- namento in un anno

consumo annuale

ni- do(kWh)

inverno T=65°C 5 1000 730 3650

TOTALE 5840 kWh

annui

Tabella 4.9.: Stima consumo dei boiler per l'acqua calda sanitaria

Per il calcolo dell'energia elettrica utilizzata a scopo cottura [30] ci rifacciamo alla tabella 4.10 della normativa UNI/TS 11300-2:2008, che riporta i valori giornalieri standard di fabbisogno di energia per uso cottura. Tali dati sono già quelli nali detraibili dalla fattura (non necessitano di alcuna conversione). Nel nostro caso quindi avremo 6 kWh/G di consumo.

Tabella 4.10.: Valori giornalieri standard di fabbisogno di energia per uso cottura. Fonte:

UNI/TS 11300-2:2008

Il graco 4.7.2 riporta il risultato della stima, facendo notare che l'illuminazione, con

il 41%, e l'utilizzo di boiler elettrici per l'acqua calda sanitaria, con il 34%, sono le fonti

di maggior spreco di energia elettrica. L'Audit dovrà quindi proporre degli interventi per

ridurre il consumo di tali fonti.

Figura 4.7.2.: Graco consumi energia elettrica

Vengono riportati anche i consumi dell'acqua sanitaria, ma essi non inuenzeranno il calcolo degli indicatori, ne sarà tenuto di conto nel paragrafo sulle azioni di riqualicazione (Tab. 4.11).

anno consumo in mc

2011 2040

2012 2511

2013 2305

medio 2285

Tabella 4.11.: Consumi medi annui dell'acqua sanitaria

Si evidenzia che questi consumi sono molto elevati, ma ripetendosi per 3 anni consecutivi, si ritengono attendibili.

Valutazione dei contratti di fornitura

La valutazione dei contratti di fornitura ha essenzialmente due scopi:

1. La verica della corretta applicazione delle tarie contrattuali e l'ottimizzazione economica degli assorbimenti di energia elettrica e di combustibili senza cambiamento della società fornitrice;

2. La verica della convenienza economica di un cambio di società fornitrice di energia elettrica e/o di combustibile.

Per il contratto di energia elettrica (punto1) è possibile aermare che i consumi si con- centrano nella fascia F1 (economicamente meno vantaggiosa) a causa degli orari non mo- dicabili dell'attività svolta all'interno dell'edicio. È chiaro che, in questo caso, non è possibile concentrare i consumi nelle fasce F2 e F3 (corrispondenti al ne settimana e alla sera) per usufruire dei minori prezzi della quota energia.

Il campo dove si potrebbe intervenire è nella diminuzione della potenza disponibile da

contratto, garantendo sempre la copertura dei carichi massimi (min 3 kW), in modo da

avere minori costi ssi in fattura. Tale scopo si raggiunge cercando di distribuire i carichi

durante la giornata e non concentrarli in un unico momento. Attualmente la potenza contrattuale è di 15 kW.

Inoltre si potrebbe sensibilizzare l'utenza a comunicare l'autolettura dei contatori del gas metano secondo modi e tempi prestabiliti per evitare che la società fornitrice fatturi una quantità di combustibile maggiore di quella eettivamente assorbita dall'edicio, anche se successivamente conguagliato.

Per quanto aermato al punto 2, attualmente con l'entrata in vigore (luglio 2007) della completa liberalizzazione del mercato elettrico in Italia, tutti possono scegliere un nuovo venditore di energia elettrica o cambiare contratto. Il Comune di Pontedera applica il mercato libero valutando, tramite gara, ogni anno i contratti formulati da varie aziende, scegliendo la più economicamente vantaggiosa.

4.8. Valutazione dei consumi rispetto alla media nazionale

Ci riferiamo alla guida redatta da Enea[16] per valutare la qualità energetica della scuola in esame rispetto al valore medio del parco scolastico nazionale. La valutazione di merito avviene attraverso un confronto dei consumi energetici opportunamente normalizzati e i consumi specici del campione analizzato da Enea. Al ne di calcolare gli indicatori energetici normalizzati che permetteranno di valutare l'appartenenza a una specica classe di merito sono necessari i seguenti dati e calcoli.

Riportiamo i vari valori, ricavati dagli elaborati graci reperiti nell'archivio del Comune:

Volumetria lorda riscaldata ³ (V) = 2924 mc Supercie lorda ai piani ⁴ (Ap) = 975 mq Supercie disperdente ⁵ (S) = 2547 mq.

I gradi giorno di Pontedera (PI) sono:

GG = 1861

A parità di volume riscaldato di due edici quello che ha una maggiore supercie disper- dente consuma necessariamente più energia per il riscaldamento. È per questa incidenza che il consumo specico della scuola in esame, al ne di poterlo comparare con il campione, deve essere normalizzato rispetto alla forma media di quest'ultima, attraverso un fattore F e

ricavato da tabelle (4.12) in funzione del rapporto tra la supercie disperdente dell'edicio e il suo volume lordo riscaldato (S/V).

S

V = 2547m ²

2924m ³ = 0.871 m ² m ³

Quindi secondo la tabella 4.12, nel caso in esame, il fattore è pari a F e = 0.9.

3

Volumetria compresa dei muri esterni ma escluse le parti dell'edicio non riscaldate

4

Supercie al netto dei muri perimetrali esterni

5

Supercie composta dalla somma delle singole supercie che avvolgono il volume lordo riscaldato (V),

ovvero pareti perimetrali, tetto, solaio di piano terra.

Tabella 4.12.: Fattori di normalizzazione F e per le scuole materne (Fonte: Enea)

È necessaria, inoltre una normalizzazione per i consumi di energia elettrica e termica poiché essi dipendono dalle ore di funzionamento della scuola.

Secondo la guida Enea questa normalizzazione non è necessaria per le scuole Materne, le quali presentano uno scarto di orario di funzionamento limitato, tra le 6 e le 8 ore, mentre gli asili nido non sono compresi nei casi arontati. Al ne di poter far uso, in questa analisi, delle indicazioni Enea, si è pensato di fare una media delle ore di funzionamento della Materna e dell'asilo Nido, le quali si aggirano tra le 10 e le 11 ore.

Quindi considerando una media di 9 ore, attraverso la tabella dei fattori di normalizza- zione F h (4.13), individuiamo F h = 1.0.

Tabella 4.13.: Fattori di normalizzazione F h

Allo scopo di stimare il consumo annuo di energia termica (4.7) della scuola in kWh trasformiamo, con un fattore di conversione, il consumo di gas metano:

Cgas = 7206mc · 9.59 = 69105.6kW h

A questo punto è possibile calcolare gli Indicatori Energetici Normalizzati per la scuola in esame:

per riscaldamento

IEN R = C _gas · F _e · F _h · 1000

V · GG = 69105 · 0.9 · 1 · 1000

2924 · 1861 = 11.43 W h t

m ³ · GG · anno

per consumo energia elettrica ⁶

IEN _E = Cee · F _h

A _p = 18081 · 1

975 = 18.54 kW h _e m ² · anno

La valutazione, come già accennato, avviene paragonando i consumi specici di riferi- mento relativi ad un campione signicativo della realtà nazionale. Nelle tabelle 4.14 e e 4.15 sono riportati i consumi specici di riferimento organizzati per tipologia scolastica e per classe di merito rispetto alla qualità energetica.

Tabella 4.14.: Classi di merito dei consumi specici di riferimento per il riscaldamento

Tabella 4.15.: Classi di merito dei consumi specici di riferimento per il consumo dell'energia elettrica

Valutazione dei risultati

Come già dichiarato, gli asili nido non fanno parte dei casi dello studio Enea, ma te- nendo in considerazione il loro orario di funzionamento attraverso una media con la scuola materna, ci riferiamo ai dati di quest'ultime. Per questo si aerma che la scuola in esa- me, rispetto al campione nazionale, appartiene alla classe Buono per quanto riguarda il riscaldamento e alla insuciente per il consumo di energia elettrica.

La classe Buono individua edici con impianti ecienti e buona gestione, anche se non si possono escludere possibili miglioramenti. C'è da dire, però, che per vericare la veridicità di questo, è necessario controllare che la temperatura media del volume riscaldato non si

6

C

è il consumo medio annuo di energia elettrica riportato nel paragrafo4.7 (tabella 4.5).

discosti molto dai 20°C. Se la temperatura media generale del complesso risulta inferiore a 20°C, questo può spiegare (anche solo in parte) i bassi consumi.

Attraverso i dati ottenuti dai data logger, riportati nel capitolo 5.2.1, è stata calcolata la temperatura media dei locali esaminati, pari a 18.08°C.

Per ogni grado centigrado in meno il consumo di combustibile per il riscaldamento si

riduce del 7-12%. In questo caso, oltre che migliorare il riscaldamento in modo che si possa

raggiungere la media di 20°C, per la valutazione energetica della scuola, occorre aumentare

il valore dello IEN R prima calcolato del 10% per ogni grado in meno trovato e vericare

se la classe di merito viene variata. Tuttavia essendo la temperatura media inferiore ai

20°C occorre intervenire per assicurare le condizioni di comfort accettabili. Aumentando

del 20% (20°-18°=2°C> 2x10%=20% incremento) il valore dello IEN R si ottiene 13.71°C,

valore che si mantiene sempre nella fascia buono.

5. Valutazione della Sostenibilità Sociale

5.1. Prestazione dell'involucro edilizio

La diagnosi dello stato di fatto costituisce una fase imprescindibile del processo di riquali- cazione. Al ne di individuare le problematiche legate all'ambito tecnologico-impiantistico, fonte di sprechi energetici nonché causa di condizioni di discomfort ambientale per gli occu- panti, è stato costruito un modello semplicato della struttura con il programma Termolog Epix 4, allo scopo di stimare i fabbisogni energetici dell'involucro e degli impianti.

Con un'analogia idraulica è facilmente comprensibile il signicato delle procedure di calcolo previste dalla normativa ¹ . Si immagini l'edicio come un contenitore pieno d'ac- qua (gura5.1.1) in cui la temperatura ottimale (temperatura di progetto pari a 20°) da mantenere durante la stagione di riscaldamento è individuata da un livello d'acqua del contenitore da mantenere sso. Durante ogni mese della stagione invernale si registrano perdite nel contenitore dovute a buchi presenti nel suo involucro (perdite per trasmissione e ventilazione) e di guadagni gratuiti dovuti agli apporti solari ed interni. Per mantenere l'acqua al livello prestabilito (temperatura di progetto) è necessario aggiungere, attraverso il rubinetto, una quantità d'acqua pari alla dierenza tra perdite e guadagni. La somma di queste quantità per tutti i mesi del periodo di riscaldamento prende il nome di Fabbisogno energetico dell'involucro o Fabbisogno di energia ideale o netta dell'edicio.

Figura 5.1.1.: Rappresentazione dell'analogia idraulica con il fabbisogno energetico dell'involucro- Fonte: Anit [17]

1

Analogia introdotta da [17]

Il fabbisogno di energia netta rappresenta la quantità teorica d'acqua di cui l'edicio necessita per mantenere la temperatura di progetto.

In realtà per fornire questo fabbisogno (rappresentato nella normativa, UNI TS 11300-1, dal termine Q H,nd , nel caso di stagione invernale ² ) l'impianto utilizza una quantità d'acqua maggiore a causa delle varie perdite impiantistiche legate alla gestione e trasformazione del- l'energia (gura 5.1.2). Per calcolare queste perdite le norme tecniche propongono di sud- dividere l'impianto in più parti e calcolare il rendimento energetico dei singoli sottosistemi.

Considerate le perdite dei sottosistemi impiantistici siamo in grado di stimare la quanti- tà d'acqua che dovremo utilizzare per far fronte al fabbisogno energetico dell'involucro, corrispondente al fabbisogno di energia primaria del nostro sistema edicio-impianto.

Figura 5.1.2.: Rappresentazione dell'analogia idraulica per il fabbisogno di energia primaria del sistema edico-impianto - Fonte Anit [17]

Come premesso, al ne di stimare le dispersioni termiche, eseguire il calcolo dei fabbisogni e dei consumi energetici dell'edicio e le veriche di legge sul comportamento termoigro- metrico e di sfasamento termico delle strutture opache, è stato usato il software di calcolo TERMOLOG EpiX4. All'interno del software è stato simulato l'edicio (gura 5.1.3), in- serendo tutte le caratteristiche delle principali strutture di cui è composto (le quali sono state descritte nel paragrafo 4.3).

2

Vedi paragrafo 5.1.1

Figura 5.1.3.: Schermate del programma Termolog: visualizzazione 3D del modello di calcolo

Nel modello di calcolo l'edicio è stato suddiviso in zone termiche a seconda della tipolo-

gia di impianto di riscaldamento e della destinazione d'uso (gura 5.1.4) e per ciascuna sono

state inserite le caratteristiche dimensionali, la classicazione d'uso, la capacità termica,

gli impianti esistenti, la portata d'aria naturale e/o controllata e quella per inltrazione,

la classe di schermatura e la massa dell'edicio.

Figura 5.1.4.: Schermate del programma Termolog: Zone termiche

Per quanto riguarda gli impianti, nel modello di calcolo sono state inserite le caratteristi- che del generatore, oltre ai dettagli di emissione, regolazione e accumulo di ciascun circuito di zona, come si può vedere nella gura 5.1.5.

Figura 5.1.5.: Schermate del programma Termolog: Impianti

Eseguito il calcolo il programma ci invia numerosi dati di output, di cui riportiamo una schermata tipo in gura 5.1.6, questi dati saranno di seguito decriptati nei vari paragra

di interesse.

Figura 5.1.6.: Schermate del programma Termolog: Dati

Si riporta inoltre uno schema in pianta che permette di individuare a colpo d'occhio

le trasmittanze dei componenti verticali e orizzontali opache, mentre per le componenti

trasparenti si rimanda all'appendice II.

Figura 5.1.7.: Schema in pianta delle trasmittanze inserite nel modello di calcolo in Termolog

Si sottolinea che la parte di struttura realizzata negli anni '80, con tecnologia prefab- bricata, presenta alcuni elementi di tipo non omogeneo; per quest'ultimi è stata calcolata la trasmittanza termica attraverso la metodologia semplicata indicata nella UNI EN ISO 6946[19] la quale porta ad un errore inaccettabile (superiore al 20%) dei valori di resistenza e trasmittanza termica. È stato quindi eseguito il calcolo con il metodo numerico secondo la UNI EN ISO 10211[20], secondo la procedura illustrata di seguito. Si riportano i vari passaggi numerici per i vari elementi.

Calcolo trasmittanze elementi non omogenei ³

Essendo le caratteristiche dimensionali dei solai molto variabili, al ne di determinare le caratteristiche termiche delle diverse tipologie prodotte, sono stati considerati dei solai tipo aventi le seguenti dimensioni geometriche:

3

Fascicolo tecnico per il calcolo delle prestazioni energetiche di solai a lastre tralicciate

(predalles), CO.PRE srl.