Appendice A. Dati climatici "Giovanni de Giorgio" (1951-1970)

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Appendice A: Dati climatici "Giovanni de Giorgio" (1951-1970) 110

Appendice A. Dati climatici "Giovanni de Giorgio"

(1951-1970)

Uno dei primi approcci, seppur di tipo non legislativo, al tema dei dati climatici è stato quello realizzato in memoria del Prof. Giovanni de Giorgio del Politecnico di Milano, il quale ha dedicato la maggior parte della sua ricerca a tale tema.

Nella valutazione energetica di un sistema edificio, così come nella progettazione dei sistemi di conversione e utilizzazione dell'energia solare, è noto che occorre avere dati con cadenza sempre più breve delle grandezze meteorologiche per il sito geografico in esame. Le grandezze necessarie sono la radiazione solare, nelle sue componenti diretta e diffusa sul piano orizzontale, la temperatura, l'umidità relativa e la velocità dell'aria.

Perché tali valutazioni energetiche siano indicative, le distribuzioni orarie delle grandezze meteorologiche devono rappresentare le sequenze temporali più probabili. Per ottenere ciò occorre costruire un anno tipo utilizzando serie statistiche di dati climatici su base possibilmente almeno ventennale.

La costruzione di sequenze orarie di dati climatici più probabili e quindi, come detto, dell'anno tipo, in Italia è stata realizzata nel Progetto Finalizzato Energetica del 1979 dall'IFA (Istituto di Fisica dell'Atmosfera del CNR) utilizzando i dati provenienti dalle stazioni del Servizio Meteorologico dell'Aeronautica Militare (68 stazioni disposte in maniera piuttosto omogenea sul territorio nazionale, vd. fig.A.1), raccolti in maniera sostanzialmente continua nel periodo 1951-1970. È stato in seguito calcolato, per ogni stazione, il valore medio della temperatura dell'aria per ogni mese dell'anno di tutti gli anni considerati. Si è selezionato un mese tipo e tramite la composizione di questi si è creato l'anno tipo. Generato così l'anno tipo, che è costituito da una sequenza di mesi reali (cioè effettivamente verificatisi) provenienti da anni diversi, sono stati estratti dall'insieme dei dati e aggiunti alla temperatura dell'aria le altre grandezze meteorologiche:

• La velocità del vento a dieci metri dal suolo;

• L'umidità relativa dell'aria al suolo;

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A tali dati, disponibili per ognuna delle 68 stazioni è stata aggiunta quando disponibile (30 stazioni) l'irradiazione solare giornaliera sul piano orizzontale (dato rilevato a partire dal 1958).

Fig. A.1: Cartina delle 68 stazioni di rilevazione dati (fonte: dati climatici "G. de Giorgio")

Uno degli enti coinvolti nella definizione degli anni tipo è stato il Centro di Ricerca Termica e Nucleare dell'ENEL (CTRN). Il CTRN ha conservato e, in seguito nel 1984, rielaborato tali dati climatici attribuendo alle 38 stazioni prive di valori di irradiazione solare totale giornaliera, i valori delle stazioni più prossime. Questo centro ha poi generato un nuovo nastro con gli anni tipo decomponendo l'irradiazione solare totale giornaliera sul piano orizzontale nelle componenti diretta e diffusa e ripartendo tali componenti, ora per ora, sulla durata del giorno. A tale scopo è stato utilizzato un metodo basato sul numero delle ore di sole giornaliere.

Un confronto tra le distribuzioni orarie d'irradiazione solare diretta e diffusa, così come fornita dagli archivi CRTN, e quelle ottenibili dallo stesso dato d'irradiazione totale giornaliera utilizzando le più note e affidabili correlazioni reperibili in letteratura, ha mostrato come il metodo utilizzato dal CRTN comporta una

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sovrastima sistematica piuttosto consistente (mediamente circa il 50%). Si è quindi qui ricostruito l'intero insieme degli anni tipo per ogni stazione sostituendo ai valori d'irradiazione oraria diretta e diffusa calcolati dal CRTN i nuovi valori ricalcolati utilizzando le seguenti correlazioni:

• Erbs, per la stima del rapporto tra irradiazione diffusa e totale giornaliera ;

• Liu-Jordan, modificata per la stima del fattore di ripartizione dell'irradiazione diffusa giornaliera in irradiazione diffusa oraria ;

• Collares-Pereira e Rabl, modificata per la stima del fattore di ripartizione dell'irradiazione totale giornaliera in irradiazione totale oraria.

Non sono stati riportati i metodi di calcolo di queste grandezze ma si può concludere dicendo che sono stati costruiti due diversi insiemi di anno tipo per le 67 stazioni disponibili (i dati di una stazione sono risultati incompleti sul nastro originario), uno con dati riferiti al tempo standard e uno con quelli riferiti al tempo solare. I due distinti insiemi di archivi climatici sono dei file ASCII in cui ogni riga è riferita ad una specifica ora di un certo giorno dell'anno.

I dati riportati in ogni riga sono rispettivamente:

• Numero del mese;

• Numero del giorno del mese;

• Ora del giorno;

• Irradiazione oraria diretta sul piano orizzontale in kJ/m2;

• Irradiazione oraria diffusa sul piano orizzontale in kJ/m2;

• Temperatura dell'aria in °C;

• Velocità dell'aria in m/s;

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Appendice B: Dati climatici per la progettazione edile e impiantistica 113

(CNR, 1982)

Appendice B: Dati climatici per la progettazione

edile e impiantistica (CNR, 1982)

Questo volume sui dati climatici fa parte della Guida al Controllo Energetico della Progettazione elaborata dal Progetto Finalizzato Energetica del CNR nell'ambito del Sottoprogetto Risparmio di Energia nel Riscaldamento degli Edifici. Esso costituisce la necessaria base dei dati d'ingresso per svolgere il controllo energetico della progettazione cui è finalizzata l'intera guida. La Guida al Controllo Energetico della Progettazione ha proprio il compito di venire incontro a queste esigenze, mettendo a disposizione dei progettisti, non solo un insieme di metodologie e una corretta procedura per utilizzarle in modo conforme ai diversi obiettivi, ma anche i dati numerici e quantitativi che consentono di sviluppare concretamente il controllo energetico della progettazione.

Il clima, in particolare temperatura, radiazione solare diretta e diffusa, umidità relativa, velocità e direzione del vento, influenza notevolmente il comportamento termico degli edifici e deve essere considerato una delle variabili chiave della progettazione edile e impiantistica. Si riportano riguardo a questo i dati climatici per le 118 località distribuite sul territorio nazionale. La ricchezza delle informazioni per le varie località non è costante ma dipende dalla base di dati disponibili sulla quale sono state eseguite le elaborazioni. All'interno di questa raccolta sono riportati in progressione geografica (Nord, Centro, Sud, Isole) i dati meteorologici di tutte le località prese in esame e ripartite per regione di cui alcune di esse sono incomplete. In fig. B.1 è riportata la cartina dell'Italia in cui sono evidenziate le località prese in esame.

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(CNR, 1982)

Fig. B.1: Cartina dell'Italia con evidenziate le località prese in esame

Ai fini delle valutazioni tecnico-economiche, interessano i consumi energetici su un periodo piuttosto lungo e, per avere una compressione del numero di dati necessari a svolgere tale valutazione, si utilizza l'anno tipo che consiste in un anno fittizio che sintetizza un periodo più lungo. Questo può avere diverse finalità e quindi diverse sono le procedure impiegate per la sua formazione. L'anno tipo cui si fa riferimento in questo documento è un anno fittizio di dati orari costituito da una sequenza di mesi reali selezionati calcolando, per ciascun mese degli anni a disposizione il valore della temperatura media mensile. In seguito si calcola il valore medio delle temperature medie registrate in ciascun mese trovando così un valore per ogni mese e infine, si seleziona tra tutti i mesi quello la cui temperatura media sia più vicina a quella trovata in precedenza.

Il limite di questa procedura è che nell'anno tipo non è contenuta alcuna informazione sul lungo termine in merito alla probabilità che si abbiano determinate sequenze dei giorni o che si verifichino simultaneamente determinati eventi

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meteorologici ed, inoltre, è poco adatto nelle prime fasi della progettazione dov'è conveniente compattare ulteriormente i dati sottoforma di giorno medio mensile. Quest'ultimo si definisce come un giorno fittizio in cui i valori orari di temperatura, irraggiamento solare, umidità, velocità e direzione del vento vengono determinati come media, per ciascuna ora di ciascun mese, dei valori orari misurati in un lungo periodo.

Si può infine concludere che questa raccolta di dati costituisce una base su cui si sono innestati gli apporti futuri per costituire la prima completa base dei dati delle grandezze climatiche e, infatti, all'interno di questa raccolta si erano già intuiti i possibili futuri sviluppi, ovvero:

• Sostituzione del concetto deterministico di "anno tipo" con un approccio probabilistico che consenta all'utente di generare sequenze orarie stocastiche di dati di temperatura, radiazione solare, umidità e vento;

• Generazione di mappe climatiche "continue" per regione a partire dai dati rilevati in un numero discreto di stazioni. Questi dati rilevati con continuità vengono interpolati con tecniche di calcolo appropriate per estenderne la validità al territorio non coperto da stazioni meteorologiche.

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Appendice C: Dati climatici italiani: UNI 10394/1994 116

Appendice C: Dati climatici italiani: UNI 10394/1994

Questa norma rappresenta la prima base di dati italiana per la progettazione energetica degli edifici ed essa fornisce i dati climatici convenzionali necessari alla progettazione e alla verifica sia degli edifici sia degli impianti tecnici per il riscaldamento e il raffrescamento.

I dati presentati in tale norma si raggruppano in due categorie:

• Dati climatici giornalieri medi mensili;

• Dati di progetto.

I primi riguardano il calcolo dei fabbisogni energetici e le verifiche igrometriche mentre i secondi, la verifica del superamento di valori massimi o minimi di specifiche grandezze e il dimensionamento, in termini di potenza termica, dei sistemi di riscaldamento e raffrescamento. I dati forniti si utilizzano per:

• Il calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento degli edifici;

• La verifica igrometrica per i fenomeni di condensazione del vapore;

• Il calcolo della temperatura interna estiva degli ambienti.

La norma riporta i valori dei dati climatici e vari metodi di calcolo utilizzati per lavorare su questi ultimi.

Valori medi mensili della temperatura giornaliera dell'aria esterna

I valori medi mensili delle temperature medie giornaliere dell'aria esterna per i capoluoghi di provincia italiani sono riportati, ordinati per sigla di provincia e per ogni mese dell'anno. I dati riportati riguardano i singoli capoluoghi e alla loro quota di riferimento. Per le località non comprese è possibile calcolare una temperatura corretta che tenga conto della diversa localizzazione e altitudine rispetto al capoluogo, applicando il criterio riportato anche nell'aggiornamento di tale norma e già analizzato nel § 2.3." Ultimo aggiornamento dei dati climatici italiani: la UNI

10349/2016".

Irradiazione solare giornaliera mensile

I valori dell'irradiazione solare giornaliera media mensile sul piano orizzontale sono riportati nelle componenti diretta e diffusa, per ogni mese dell'anno nel prospetto VIII, ordinati per codice di provincia. Per le località non comprese

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Appendice C: Dati climatici italiani: UNI 10394/1994 117

nell'elenco è possibile calcolare un'irradiazione corretta che tenga conto della localizzazione, rispetto al capoluogo, applicando il seguente criterio:

1. S'identificano due località di riferimento, ovvero i capoluoghi di provincia più vicini in linea d'aria e sullo stesso versante geografico della località considerata;

2. Si calcola il valore dell'irradiazione della località considerata come media ponderata dei valori delle due località di riferimento pesate rispetto alla latitudine, secondo la seguente relazione:

= + −

− ( − )

con:

Irradiazione solare della prima località di riferimento; Irradiazione solare della seconda località di riferimento; Latitudine della prima località di riferimento;

Latitudine della seconda località di riferimento; Latitudine della località considerata.

Sono riportati, inoltre, in questa norma i valori medi annuali della velocità del vento, la direzione media prevalente per i capoluoghi di provincia, il metodo di calcolo per ottenere il seguente valore in località non comprese dall'elenco (analogo a quello descritto nel § 2.3. "Ultimo aggiornamento dei dati climatici italiani: la UNI

10349/2016"), i valori medi mensili della pressione parziale media giornaliera del

vapore nell'aria, la distribuzione giornaliera della temperatura estiva massima e quella dell'irradianza solare estiva massima con il metodo di calcolo per ottenerla in una certa località a una certa ora del giorno come già analizzato nel § 2.3. "Ultimo