Esercizio_Certificazione_Energetica

Facoltà di Architettura - Corso di Impianti Tecnici Prof. Sergio Sibilio

1

Certificazione energetica degli edifici: esempio di calcolo

Trasmissione di calore attraverso la copertura

Trasmissione di calore attraverso le pareti opache e finestrate

Trasmissione di calore attraverso il terreno e locali non climatizzati a temperatura diversa da quella esterna

Apporti solari attraverso superfici trasparenti Apporti gratuiti interni

0,35 m


2

Pianta dell’edificio

sca la 1 /100

p ian ta p iano te rra

(0 .00)

W C fe m m in e e d isa b ili

W C m a sch i

a ltra p roprie tà

B B

C

C

D

D

A A

Parete A esposta a sud

13,35 m

8,81 m

3,00 m0,60 m

7,94 m

12,41 m

Ambiente B


3

Prospetto parete A

8,09 m

Terreno: soletta in laterocemento su vespaioSpessore: 35 cm


4

Caratteristiche geometriche delle superfici finestrate della parete A

Caratteristiche geometriche finestra 1 Caratteristiche geometriche finestra 2

0,82


5

Stratigrafia della parete opaca

0,01 m 0,01 m1,08 m

tufo tufo

intonaco di calce e gesso

intonaco di calce e gesso


6

Stratigrafia della copertura

PANNELLO DI CENELIT

LAMINATO IN RAME

FOGLIO SEPARATORE IN POLIETILENE

0.020.02

0.045

0,002 m

0,002 m

0,045 mPANNELLO IN LANA DI LEGNO, DENSITA’ 350 kg/m3


7

Tabelle per il calcolo della trasmittanza dei componenti finestrati


8

Trasmittanza termica dei solai a terra e coefficien ti correttivi verso ambienti con T diverse da quella e sterna


9

Fabbisogno energetico degli edifici -Climatizzazione invernale. UNI EN 832

QH = QL – ηu * QG

• QH = fabbisogno energetico dell’involucro, riferito all’intera stagione di riscaldamento;• QL = energia scambiata totale ( trasmissione + ventilazione);• QG = energia dovuta agli apporti gratuiti;• ηu = fattore di utilizzazione degli apporti gratuiti energetici.

L’energia scambiata totale, QL , è data da:

QL = QT + Qv

QT = Energia termica scambiata per trasmissione.

QV = Energia termica scambiata per ventilazione.


10

QT = Σ K [HT,K * (GG) ] * 0,024HT = coefficiente di dispersione termica per trasmissione dell’edificio [W/K]GG = gradi giorno convenzionali della località di riferimento

Calcolo dell’energia scambiata per trasmissione

HT = Σi [Ai * Ui * f Ti] + Σi [ΨΨΨΨi li]

Calcolo delle trasmittanza:1. Elementi finestrati del prospetto A2. Parete opaca del prospetto A3. Copertura4. Soletta su vespaio

Ai èl’area dell’elemento i-esimo [m2]Ui è la trasmittanza termica dell’elemento i-esomo [W/m2K]fTi fattore correttivo di confine degli ambientiΨΨΨΨi è il coeficiente lineico dell’elemento i-esimo [W/mK]li lunghezza del ponte termico i-esimo [m]


11

Dati climatici e valori di località

I valori di tutte le località d’Italia sono inseriti nel D.P.R. del 26 agosto 1993 n°412

Gradi Giorno Aversa = 1119Zona: CPeriodo di riscaldamento: max 10 ore giornaliere dal 15 novembre al 31 marzo


12

Resistenze unitarie superficiali secondo la ENI ISO 6946

1

hi

=Rint [m2K/W]1

he

=Rest [m2K/W]

Il valore di R est non tiene conto di contributi dovuti alla radiazione solare diretta.


13

Calcolo della trasmittanza per finestre singole

A f+AgUg Uf

A fAg +Uw =

Trasmittanza calcolata per una finestra singola

lg ΨΨΨΨf+

Dove:

• Ag e Af sono rispettivamente l’area della vetrata e l’area del telaio [m2]

• Af è la maggiore traAf,i ed Af,e che sono rispettivamente la proiezione del telaio interno e di quello esterno su un piano parallelo alla vetrata

• Ug e Uf le trasmittanze termiche della vetrata e del telaio [W/m2·K]

• lg è la somma dei perimetri visibili delle lastre di vetro della finestra [m2]

• Yf è la trasmittanza termica lineare dovuta agli effetti termici combinati della vetrata, del distanziatore e del telaio. Nel caso di finestre singole è 0 (nessun effetto distanziatore).


14

Calcolo del coefficiente di trasmissione delle fine stre

A f+AgUg Uf

A fAg +Uw,1 = =

+8,13*5,73

9,48

1,35*6,10= 5,78 2KW/m

= AW,1*Uw,1Hw,1 5,78*9,48= = 54,79 W/K

AW,1 = 2,3*4,12 = 9,48 m2

Aw,2 = π π π π * 0,78 2 = 1,91 m2

A f,2 = 0,08*1,4 + ππππ *( 0,782 – 0,702 ) = 0,48 m2

A f+AgUg Uf

A fAg +Uw,2 = =

+1,43*5,73

1,91

0,48*6,10= 5,82 KWm2/

Ag,2 = Aw,2 - A f,2 = 1,43 m2

Ag,1 = (2,3-0,16)*(4,12-0,32) = 8,13 m2

AW,2*UW,2Hw,2 = 5,82*1,91= = 11,12W/K


15

2 W/Km0,040,13par,AR =70,0

0,01++=63,0

1,08+ 70,0

0,01+ 1,91

Par,A

2KW/mR

1Upar,A == 0,52

Hpar,A= 0,52*[15,09 * 4,53 + (15,09*2,93)/2-(9,48+1,91)] = 41,12 W/K

Upar,A * (A par,A -Aw,1+2)=

Calcolo del coefficiente di trasmissione della pare te


16

Calcolo del coefficiente di trasmissione della copertura

cop

2KW/mR

1Ucop == 1,49

W/KHcop = 1,49*(8,09*12,41*2) = 298,81Ucop*A cop=

2 W/Km0,040,10copR =3800,002++=

055,00,002

+091,0

0,045+ 0,67

PANNELLO DI CENELIT

LAMINATO IN RAME

FOGLIO SEPARATORE IN POLIETILENE

0.020.02

0.045 PANNELLO IN LANA DI LEGNO, DENSITA’ 350 kg/m3

0,002 m

0,002 m

0,045 m


17

Calcolo del coefficiente di trasmissione del terren o

Us = 1,06 W/m2K dal prospetto C6

Area del terreno dell’ambiente A:

As= 13,35*8,81 + 0,60*7,94 + 13,35*3 = 162,43 m2

Hs = 1,06 * 162,43 * 0,85 = 146,35 W/KUs *A s * f ti =

dal prospetto 5

HT = Σi [Hi] = 54.79 + 11.12 + 41.12 + 298.81 + 146.35 = 552.19 W/K


18

Coefficiente di accoppiamento termicoHT = Σi A i * U i * f Ti+ ΣkΨΨΨΨklk + Σχχχχj

Il coefficiente di accoppiamento HT dipende da:• Ui trasmittanza termica dell’i-esimo componente dell’involucro edilizio• A i area caratterizzata da una trasmittanza termica Ui• ΨΨΨΨk trasmittanza termica lineica del k-esimo ponte termico lineare• lk lunghezza lungo la quale si applica ΨΨΨΨk• χχχχj trasmittanza termica puntuale del j-esimo ponte termico puntuale

Trascurando i ponti termici puntuali, l’equazione del coefficiente di accoppiamento diventa:

HT = Σi A i * U i * f Ti+ ΣkΨΨΨΨklk


19

Valutazione della trasmittanza termica lineicasecondo la UNI EN ISO 14683

Per ogni posizione dello strato isolante principale, il prospetto 2 della UNI EN ISO 14683fornisce un’indicazione grafica sommaria di ogni dettaglio, il coefficiente di accoppiamento termico lineico bidimensionale L2D e tre valori di ΨΨΨΨ:

� ΨΨΨΨi basato sulle dimensioni interne� ΨΨΨΨoi basato sulle dimensioni totali interne� ΨΨΨΨebasato sulle dimensioni esterne

Valore considerato nei calcoli


20

UNI EN ISO 14683: prospetto 2


21

Schema ponte termico copertura

Ponte termico parete A/ copertura


22



23

Schema ponte termico angolo

sca la 1 /100


(0 .00)


W C m a sch i

a ltra p roprie tà

B B

C

C

D

D

A A

Ponte termico angolo

Parete B


24



25

Ponte termico parete A/ telaio 1

Ponte termico parete A/ telaio 2

Schema ponte termico telaio

5,50 m


26

Calcolo dei ponti termiciParete A/copertura

Parete A/parete

Parete A/telaio 1

ΨΨΨΨklk = 0,65*(7,29*2)= 9,48 W/K

ΨΨΨΨklk = 0,10*(4,53)= 0,45 W/K

ΨΨΨΨklk = 0,60*(2,3*2+4,12*2) = 7,70 W/K

Parete A/telaio 2ΨΨΨΨklk = 0,60*(2*ππππ*0,78) = 2,94 W/K

ΣkΨΨΨΨklk = 9,48 + 0,45 + 7,70 + 2,94 = 20,57 W/K


27

Pianta dell’edificio

sca la 1 /100


(0 .00)


W C m a sch i

a ltra p roprie tà

B B

C

C

D

D

A A

13,35 m

8,81 m

3,00 m0,60 m

7,94 m

12,41 m

8, 90 m

8, 15 m

Parete A

Parete B

Parete C

Parete D

Parete E

Parete F

Parete GAmbiente BAmbiente A


28

Valori dei coefficienti di trasmissione dell’edific io

HT,parete A = Σi [Ai * Ui * f Ti] + Σi [ΨΨΨΨi li] = 41,12+11,12+54,79+20,57 = 127,60 W/K

Hcop, ambiente B= 269,60 W/K

Hs, ambiente A = 65,35 W/K

AMBIENTE A

Hcop, ambiente A= 108,08 W/K

Hs, ambiente B= 146,35 W/K

HT,parete B = 76,16 W/KHT,parete C = 71,04 W/KHT,parete D = 9,47 W/K

HT,parete E = 31,84 W/K

HT,parete F = 69,50 W/K

HT,parete G = 88,48 W/K

AMBIENTE B

HT,tot = Σ K HT,K = 127,60+296,60+146,35+76,16+71,04+9,47+108,08 +65,35+69,50 +88,48+31,84= 1090,47 W/K

QT = HT,tot * GG * 0,024 = 1090,47*1119*0,024 =29285,7 kWh


29

Energia termica scambiata verso l’ambiente esterno per ventilazione

´

Qv = ΣK [HVK * (GG) ] * 0,024 * (1- η RCV )Hvk = coefficiente di dispersione termica per ventilazione dell’edificio, W/K

GG = gradi giorno convenzionali della località di riferimento

η RCV = rendimento medio stagionale di un eventuale recuperatore di calore

HV = (Va * ρa * ca)Con:

• Va portata d’aria di rinnovo dell’edificio [m 3/h]

• ρρρρa· ca capacità termica volumica dell’aria [0,34 Wh/m3K se Va èespresso in m3/h]

Va = VN * n *eV

VN volume dello spazio riscaldaton ricambio d’aria [0,3 vol/h] per edifici residenzialieV coefficiente di efficienza del sistema di

ventilazione (tabellato)


30

Recuperatori di calore

Queste unità permettono di estrarre una determinata quantità d'aria dall'ambiente e sostituirla con aria di rinnovo.Il processo di estrazione èaccompagnato da uno scambio termico fra il flusso d'aria d'espulsione e quello di rinnovo: l'aria di rinnovo viene cosìpreriscaldata o preraffreddata, a seconda della stagione, a spese dell'aria espulsa.L'aria immessa può essere anche postriscaldata tramite una batteria di riscaldamento opzionale ad acqua calda od elettrica.


31

Coefficiente di efficienza del sistema di ventilazi one


32

Calcolo del coefficiente di dispersione termica per ventilazione

VN,1 = (13,35*8,81 + 0,60*7,94 + 13,35*3)*4,53 = 735,80 m3

VN,2 = (13,35*2,93/2)* 12,41 = 242,71 m3

VN = VN,1 + VN,2 + VN,3= 735,80 + 242,71 + 398,94 + = 1377,45 m3

Va = 1377,45* 0,3 * 1,8 = 743,8 m3/h

HV =743,8 * 0,34 = 252,9 W/K

VN,3 = 8,15*8,90* 5,50* = 398,94 m3

Qv = HV * GG * 0,024 = 252.9*1119*0,024 = 6791,9 kWh

VOLUME AMBIENTE A

VOLUME AMBIENTE B

VOLUME TOTALE


33

Energia totale scambiata per trasmissione e ventilazione

QL = QT + Qv = 29285,7 + 6791,9 = 36077,6 kWh


34

CALCOLO DELL’ENERGIA DOVUTA AGLI APPORTI GRATUITI

AU = 341,45 m2

Ql = 6 * 341,45 * 1,36 = 2786 kWh

1,36 = 10 ore * 136 giorni (periodo di riscaldamento che, per Aversa, zona C, va dal 15 novembre al 31 marzo) / 1000

8Attività commerciali

6Edifici per uffici

4Edifici misti (uffici e abitazioni)

2,25Edifici residenziali

Tipologie di utenza Apporti interni (W/m 2 )

Ql = x * AU

x = valore globale degli apporti interni diverso per tipologie di utenza; è tabellato

AU = area utile degli ambienti


35

Energia totale della radiazione solare globale su una superficie unitaria riferita al serramento jesimo durante il periodo di calcolo

Area lorda (telaio piùvetro) del serramento

Coefficiente di trasmissione dell’energia solare del serramento

Coefficiente di correzione dovuta all’ombreggiatura del serramento

CALCOLO DELL’ENERGIA DOVUTA AGLI APPORTI SOLARI SU SUP . TRASPARENTI

QSI = Σj [ Is *As *(Fs * Fc * Ff) ] * g

Coefficiente di correzione dovuto ai tendaggi del serramento

Coefficiente di correzione dovuto al telaio, pari al rapporto tra l’area trasparente e l’area totale dell’unità vetrata del serramento


36


Leggiamo, innanzitutto, le coordinate geografiche della provincia di Aversa, ossia Caserta (ai cui valori faremo riferimento) che, nelle tabelle, ha un codice identificativo pari a 20


37



Dalla UNI 10349 “Riscaldamento e raffreddamento degli edifici” leggiamo i valori di “Is” , cioè della radiazione solare globale sulla superficie vetrata “A”esposta a sud

A


38

CALCOLO DELL’ENERGIA DOVUTA AGLI APPORTI SOLARI SU SUP . TRASPARENTIConsiderando sempre, per Aversa, un periodo di riscaldamento di 10 ore dal 15 novembre al 31 marzo, leggiamo i relativi valori dalla UNI 10349


39

CALCOLO DELL’ENERGIA DOVUTA AGLI APPORTI SOLARI SU SUP . TRASPARENTISommiamo ora i vari apporti della radiazione solare letti dalla tabella

13,2MJ/m2

12,5MJ/m2

11,6MJ/m2

10,4MJ/m2

*12,7/2 = 6,35MJ/m2

MarzoFebbraioGennaioDicembre15 novembre

* Per Novembre consideriamo metà valore dell’energia solare totale, visto che non viene considerato il mese per intero

Is = 54,05 MJ / m2


40



As = area lorda del serramento = 9,47 m2


41



Dalla UNI 832 “ Prestazione termica degli edifici – Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento – Edifici residenziali ”

Fs = Fh * Fo * Ff

Fattore dovuto ad ostruzioni esterne

Dobbiamo calcolare l’angolo x, ossia l’angolo sull’orizzonte

x


42


x = arctg c / a

c = (b – h/2)

c = (23 – 7/2) = 19,5

x = arctg (19,5/8,5) = 66°

h


43


Calcolato l’angolo, in base alla latitudine, leggiamo il fattore di riduzione. Abbiamo un angolo maggiore di 40°, Caserta ha una latitudine di 41°, consideriamo la finestra esposta a sud e leggiamo Fh = 0,46

>


44

Fs = Fh * Fo * Ff


Fattore dovuto ad aggetti orizzontali (1)

Fattore dovuto ad aggetti verticali (2)


45


a/2= 1,9

Calcoliamo l’angolo 1= arctg [b/(a/2)]

b =15cm

angolo 1= arctg [0,15/1,9] = 4,5°

3,83 m

a

b

a/2= 1,1

Calcoliamo l’angolo 2= arctg [b/(a/2)]

b =15 cm

angolo 2= arctg [0,15 /1,1] = 7,8°

FoFf

2,14 m

b

a


46


Calcolato l’angolo, in base alla latitudine, leggiamo il fattore di riduzione. Abbiamo un angolo di 4,5°, Caserta ha una latitudine di 41°, consideriamo la finestra esposta a sud ed operiamo un’interpolazione tra 0° e 30° : otteniamo Fo = 0,99


47


Calcolato l’angolo, in base alla latitudine, leggiamo il fattore di riduzione. Abbiamo un angolo di 7,8°, Caserta ha una latitudine di 41°, consideriamo la finestra esposta a sud ed operiamo un’interpolazione tra 0° e 30° : otteniamo Ff = 0,98


48



Fs = Fh * Fo * Ff

Fh = 0,46

Fo = 0,99

Ff = 0,98

Fs = 0,45

Assume un valore convenzionale pari a 0,6

Assume un valore convenzionale pari a 0,87

QSI = 54,05 *9,47 *(0,45 *0,6 *0,87) *0,85 = 102,2 MJ

28,4 kWh


49


Con lo stesso procedimento, si calcola l’energia dovuta agli apporti solari sull’oblò a sud e sulle finestre esposte ad ovest, dove QSI =160 kWh

Prospetto ovest


50


L’apporto solare dell’oblò esposto a nord e della finestra ad est dell’edificio, non viene considerato perché le superfici sono in ombra dal punto di vista del modello analitico.

QSI tot = 188,4 kWh

Prospetto nord Prospetto est


51

QL = QT + Qv

QL = 29286 + 6792 = 36078 kWh

CALCOLO DEL FATTORE DI UTILIZZO DEGLI APPORTI GRATUITI

Definiamo il rapporto tra apporti e perditeηu

γ = QG / QL

Definiamo la costante di tempo τ che caratterizza l’inerzia termica dello spazio riscaldatoτ = C/ Ht

QG = Ql + QSI

QG = 2786 + 188,4 = 2974 kWh

γ = 0,08

τ = 80,6/ 1129,7 = 0,07 essendo diverso da 1:

ηu = (1-γ ª ) / (1 -γ a+1)a = 0,8 + (τ/ 28)a = 0,8 + (0,07/ 28)= 0,8

ηu= (1- 0,080,8 ) / (1- 0,08 0,8+1) = 0,9


52

FABBISOGNO ENERGETICO DELL’INVOLUCRO Q H

QH = (QL) –ηu (QG)

QH = (36078) – 0,9 (2974) = 33401 kWh

CLIMATIZZAZIONE INVERNALE ENERGIA PRIMARIA

QEPH = QH/ ηg

Leggiamo i valori dei rendimenti dalle tabelle seguenti e procediamo con i calcoli


53

Tabelle dei rendimenti di emissione e regolazione

Valore medio


54

Tabella dei rendimenti di distribuzione


55

Tabella dei rendimenti di produzione


56

CLIMATIZZAZIONE INVERNALE ENERGIA PRIMARIA

QEPH = QH/ ηg

ηg = rendimento medio stagionale definito dal rapporto tra il fabbisogno energetico dell’involucro Q H e l’energia fornita dal combustibile

QH = fabbisogno energetico dell’involucro riferito all’intera stagione di riscaldamento

ηg = ηe * ηc * ηd *ηp

0,78ηp

0,94ηd

0,84ηc

0,98ηe

ηg = 0,60

QEPH = 33401/ 0,60 = 55668 kWh


57

PRODUZIONE DI ACQUA CALDA AD USI SANITARI – FAB. ENERGETICO PER UTENZE NON RESIDENZIALI

Qw = Q’w * t * npers

Q’w = fabbisogno specifico Wh/persona giorno

t = tempo considerato (se l’impianto è utilizzato per tutto l’anno t = 365)

npers = numero medio di persone

Qw = 280 *365*15 = 1533 kWh


58

PRODUZIONE DI ACQUA CALDA AD USI SANITARI – ENERG. PRMA RIA

Tabelle del rendimento di distribuzione e di produz ione


59

Tabella delle perdite di calore dei sistemi di accumulo


60

PRODUZIONE DI ACQUA CALDA AD USI SANITARI – ENERG. P RMARIA

ηgw = ηe * ηd * ηp

0,33ηp

0,85ηd

0,95ηe

ηgw= 0,95 * 0,85 * 0,333 = 0,27

Qs = 525000 W/h

QEPW = (1533/ 0,27) + (525/ 0,333) = 7255 kWh

QEPW = (Qw/ ηgw) + (Qs/ ηp)


61

FABBISOGNO ENERGETICO SPECIFICO DELL’INVOLUCRO

PEH = QH /Au

PEH = 33401 / 341 = 98 kWh / m2

Pertanto, il nostro edificio rientra nella classe E


62

FABBISOGNO SPECIFICO GLOBALE DI ENERGIA PRIMARIA

PEG = (PEHP + PEWP) - PEFR

Au = 341 m2

PEHP = QEPH / Au

QEPH = fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale, riferito all’intera stagione di riscaldamento, = 55908 kWh

PEHP = 55668 / 341 = 163 kWh/ m2

PEWP = QW / Au

Qw = fabbisogno energetico per la produzione di acqua calda per usi sanitari = 1533 kWh

PEWP = 1533/ 341 = 4,5 kWh/ m2

PEFR = contributo energetico specifico dovuto alle fonti rinnovabili = 0

PEG = (163 + 4,5 ) = 167,5 kWh/ m2


63

Nella Targa Energeticasarà considerato solo l’indicatore relativo al fabbisogno energetico specifico dell’involucro (PEH )

Nell’ Attestato di Certificazione Energeticasaranno considerati due indicatori:

� L’indicatore relativo al fabbisogno specifico energetico dell’involucro (PEH )

� L’indicatore relativo al fabbisogno di energia primaria (PEG )

Date post:	04-Apr-2015
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Esercizio_Certificazione_Energetica

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