Certificazione Energetica degli edifici - Calcolo semplificato

La procedura di calcolo descritta in questo articolo corrisponde al metodo di calcolo semplificato indicato sulle Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici. Tale metodologia può essere utilizzata per gli edifici residenziali esistenti con superficie utile inferiore o uguale a 1000 m² e ha come scopo la determinazione delle prestazioni energetiche invernali dell'edificio EPi. Per il calcolo di altri parametri bisogna far ricorso a metodologie diverse.

Il metodo di calcolo semplificato, anche se in alcuni casi ammesso dalla legislazione, non dovrebbe essere utilizzato da chi svolge l'attività di Certificatore Energetico a livello professionale in quanto non è sufficientemente accurato e non tiene conto di situazione specifiche. Ciò può portare a valutazioni errate dell'ordine di alcune Classi Energetiche. 

La sua semplicità lo rende però adatto a chi, avendo un minimo di conoscenze tecniche e scientifiche, voglia comprendere meglio in cosa consiste la Certificazione Energetica ed eventualmente provare a calcolare le prestazioni energetiche del proprio edificio autonomamente. Ricordate comunque che l'ACE deve essere firmato da un professionista abilitato. 

Può risultare inoltre utile a chi voglia iniziare ad interessarsi a questa materia pensando ad una futura attività professionale.

Molti studi e professionisti che offrono Certificazioni Energetiche low cost non utilizzano metodi tanto più sofisticati. Il calcolo delle prestazioni energetiche di un'edificio è invece una materia complessa che richiede tempo ed altissima professionalità.

Raccolta dei dati

Per la raccolta dei dati è in genere necessario effettuare un sopralluogo dell'edificio. Le informazioni da raccogliere riguardano la geometria dell'edificio, la tipologia degli elementi costruttivi e le caratteristiche dell'impianto di riscaldamento.  Inoltre deve essere nota la posizione geografica dell'edificio (in particolare il Comune di riferimento) che lo caratterizza dal punto di vista climatico.

Per non appesantire la trattazione consideriamo un'edificio semplice, come quello della figura. 

I dati geometrici raccolti consentono di calcolare le seguenti grandezze geometriche.
Volume lordo dell'edificio:  V_L = 105 m³
Volume netto dell'edificio (in assenza di informazioni sul volume netto dell'ambiente climatizzato, si assume pari al 70% del volume lordo): V_netto = 73,5 m³
Superficie utile pavimento:  A_pav = 28,16 m²
Superficie edificio:   S = 142 m²

Fattore di forma dell'edificio:  S / V_L = 1,35238 1/m 

Conoscendo il Comune di riferimento e consultando l'Allegato A del DPR 412/93 si ricavano le principali caratteristiche climatiche dell'edificio. Nel nostro esempio l'edificio si trova nel Comune di Terricciola in Provincia di Pisa.

Gradi giorno del Comune in cui è ubicato l’edificio:  GG = 1819 K
Zona Climatica: D
Durata del periodo di riscaldamento: 165 giorni
A questo link trovate una breve descrizione del significato delle Zone Climatiche e dei Gradi giorno 

Numero di ore della stagione di riscaldamento:  h = 3960 h

Coefficiente globale di scambio termico per trasmissione

H_T = ∑ S_i U_i b_tr,i

S_i =  Superfici esterne che racchiudono il volume lordo riscaldato. Non si considerano le superfici verso altri ambienti riscaldati alla stessa temperatura.
U_i =  Trasmittanza termica della struttura. Nell’impossibilità di reperire le stratigrafie delle pareti opache e delle caratteristiche degli infissi possono essere adottati i valori riportati nella norma UNI – TS 11300-1, rispettivamente nell'appendice A e nell'appendice C.
b_tr,i = Fattore di correzione dello scambio termico verso ambienti non climatizzati o verso il terreno. I valori del coefficiente b_tr,i si ricavano:
- per superfici disperdenti verso ambienti non riscaldati: Prospetto 5 UNI/TS 11300-1 
- per superfici disperdenti verso il terreno: Prospetto 6 UNI/TS 11300-1                 

Coefficiente globale di scambio termico per ventilazione
H_V = 0,34 n V_netto 
n = Numero di ricambi d'aria pari a 0,3 vol / h
H_V =  7,497 W/K

Calcolo degli apporti solari
Il calcolo permette di determinare il calore fornito dal sole per irraggiamento che attraversa i componenti trasparenti dell'involucro (finestre).

Q_s = 0,2  ∑ I_sol,i S_serr,i 

0,2 = coefficiente di riduzione che tiene conto del fattore solare degli elementi trasparenti e degli ombreggiamenti medi.
I_sol,i = irradianza totale stagionale (nel periodo di riscaldamento) sul piano verticale, per ciascuna esposizione. Il valore si calcola come sommatoria dei valori di irradianza media mensile sul piano verticale riportati nella UNI 10349, estesa ai mesi della stagione di riscaldamento. Per i mesi non completamente ricompresi nella stagione di riscaldamento (es. ottobre ed aprile per la zona E) si utilizza un valore di irradianza pari alla quota parte del mese.

I valori di Irradiazione solare globale per superficie verticale dipendono dalla posizione geografica del Comune di riferimento. Nel nostro caso Pisa (N° 63 della tabella)            

Q_s = 131,68 kWh

Calcolo degli apporti gratuiti interni
Gli apporti gratuiti interni sono dovuti al calore generato dal metabolismo delle persone, all'utilizzo della cucina e degli elettrodomestici, alle luci, etc.

Q_i = Ф_int A_pav h / 1000 
Ф_int =  apporti interni gratuiti, valore convenzionale assunto pari a 4 W/m² per edifici residenziali             
Q_i = 446,05 kWh

Fabbisogno di energia termica
A questo punto, sfruttando i calcoli precedenti, è possibile determinare il fabbisogno di energia termica dell'edificio.

Q_h = 0,024 GG  ( H_T + H_V ) - f_x ( Q_s + Q_i )
f_x = Coefficiente di utilizzazione degli apporti gratuiti, assunto pari a 0,96
Q_h = 6255,36   kWh

Rendimento globale medio stagionale
Il fabbisogno di energia determinata al punto precedente è fornito mediante un'impianto di riscaldamento alimentato da combustibili quali, legna, gasolio, metano, gpl, energia elettrica che nel suo insieme è caratterizzato da un rendimento globale.

η_g = η_e η_rg η_d η_gn

η_e = rendimento di emissione, valori del prospetto 17 della UNI/TS 11300-2 
η_rg = rendimento di regolazione, valori del prospetto 20 della UNI/TS 11300-2 
η_d = rendimento di distribuzione, valori dei prospetti 21 (a,b,c,d,e) della UNI/TS 11300-2 
η_gc = rendimento di generazione, valori dei prospetti 23 (a,b,c,d,e,) della UNI/TS 11300-2 

Per semplificare consideriamo per il nostro edificio
ƞ_g = 0,75

Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale
EPi = ( Q_h / A_pav ) / ƞ_g
EPi = 296,18   kWh/m² anno

Definizione delle Classi Energetiche
Per la classificazione della prestazione energetica per la climatizzazione invernale (EPi) di Edifici Residenziali della classe E1 si utilizzano i Valori limite (applicabili dal 1 gennaio 2010) dell'indice di prestazione energetica riportati in tabella. I valori sono espresso in kWh/m² anno.

Questi valori limite dipendono dai gradi giorno e dal rapporto di forma dell'edificio. Per interpolazione si ricava il valore E_{PiL (2010)} tenendo conto del fattore di forma S/V e GG dell'edificio. Nel caso in esame risulta:

EPi_{L (2010)} =  79,9599 kWh/m² anno

Il valore ricavato costituisce il limite superiore della Classe Energetica Ci. Moltiplicando tale valore per i fattori riportati nella tabella sotto si individuano i range di tutte le Classi Energetiche. 

A questo punto è possibile verificare la Classe Energetica dell'edificio in esame. Con EPi = 296,18 kWh/m² anno finisce miseramente in Classe G.

Se avete dubbi o annotazioni da farmi lasciatemi un commento. Sarò felice di potervi aiutare.