Progettare il comfort estivo di un edificio: metodi di calcolo stazionario mensile e dinamico orario a confronto

Progettazione energetica in periodo estivo: attraverso un esempio pratico il confronto tra il metodo di calcolo stazionario mensile e quello dinamico orario 

Tra le sfide più complesse nel progetto e riqualificazione di un edificio ad alte prestazioni energetiche vi è senz'altro conciliare il contenimento dei consumi invernali e controllare i fabbisogni in estate per garantire sempre adeguate condizioni di comfort.

In questo focus affianchiamo il metodo di calcolo stazionario mensile al vero progetto del comfort estivo usando il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG basato sulla UNI EN ISO 52016

Attraverso un esempio pratico utilizziamo gli strumenti di calcolo a supporto delle decisioni progettuali che riguardano l'involucro edilizio, la scelta della schermatura solare, oltre al corretto sfruttamento della inerzia termica delle strutture e dei sistemi di ventilazione naturale per limitare l'uso degli impianti di raffrescamento e mantenere un comfort adeguato. 

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Scegliere il metodo di calcolo più adatto

Partiamo dai metodi di calcolo disposti dalle norme. Normalmente per redigere un APE o una Ex-Legge 10 adottiamo il calcolo mensile: si tratta di un'analisi semistazionaria conforme al DM 26 giugno 2015 che, nel bilancio energetico, utilizza un singolo valore mensile per ogni dispersione, le temperature esterne e le irradianze. 

In pratica presuppone che il valore di temperatura in un certo luogo e nell'arco di un mese, ad esempio luglio, sia sempre lo stesso a prescindere che sia giorno o notte, che sia il 1° o il 31 del mese. 
È evidente che questa assunzione conduca a risultati lontani dalla realtà e nel progetto di edifici in regimi estivi si riveli poco efficace.

L' altra norma di riferimento è la UNI EN ISO 52016 in vigore da marzo 2018 che adotta il metodo di tipo dinamico orario

Questo approccio si rivela molto efficace nel calcolo dei fabbisogni per raffrescamento per i quali è indispensabile considerare su base oraria le ripercussioni dei fenomeni dinamici nel tempo. Grazie a questo metodo possiamo verificare l'effettivo comfort degli occupanti simulando la condizione reale degli ambienti.

Entrambe queste metodologie di calcolo sono valutabili con TERMOLOG: possiamo infatti costruire il modello energetico dell'edificio e scegliere quindi di redigere la Ex-Legge 10 con il Modulo PROGETTISTA usando il metodo mensile. 

Lo stesso modello energetico possiamo calcolarlo con il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG e considerare ora per ora il comportamento dell'edificio in estate. 

Il ruolo dell'isolamento termico

Si sa che un buon isolamento termico dell'involucro edilizio influisce sul fabbisogno di riscaldamento. Il ruolo di tutti i materiali isolanti è infatti proteggere l'edificio da perdite di calore nella stagione invernale. In questo modo aumenta il comfort interno degli ambienti, si riducono i consumi dell'impianto e con essi i costi relativi alle risorse energetiche. 

Ma l'isolamento termico è utile anche per migliorare il comfort estivo?

Pensiamo al tradizionale isolamento termico a cappotto. Quando si realizza un intervento con cappotto esterno ci si aspetta una diminuzione del fabbisogno di energia termica utile di riscaldamento QH,nd

Ma anche in estate l'isolante continua a trattenere calore. Questo significa che il caldo resta intrappolato all'interno degli ambienti e per stare meglio si accende l'impianto di raffrescamento con conseguente aumento dei consumi e delle bollette. Ecco che l'indice di prestazione globale di energia primaria (EPgl,nren) di questo edificio invece di diminuire aumenta: l'intervento si rivela peggiorativo. Prendiamo in esame un edificio sito a Milano adibito a uffici dove si ipotizza di fare un intervento migliorativo con cappotto. In questo caso utilizziamo il calcolo semi-stazionario mensile. 

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Lo strumento Confronta di TERMOLOG mostra come realizzare un nuovo cappotto termico possa peggiorare la classe energetica invece che migliorarla

Grazie allo strumento Confronta di TERMOLOG possiamo analizzare in modo puntuale tutti gli scenari migliorativi calcolati. Nell'immagine si vedono i risultati ottenuti realizzando un cappotto termico di 10 cm. 

Soffermiamoci ora sul comportamento dell'edificio in regime estivo nella tabella seguente. 

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È evidente che il fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento (QH,nd) diminuisce. È proprio il risultato atteso. 
Se spostiamo ora l'attenzione sul fabbisogno di energia termica utile per raffrescamento dell'involucro (QC,nd) scopriamo che aumenta. 
Non solo, questa variazione è in percentuale molto superiore rispetto a quella del QH,nd

Migliorare il fabbisogno di riscaldamento può significare peggiorare il fabbisogno di raffrescamento. 

Se quest'ultimo prevarica si ottiene un peggioramento dell'indice di prestazione globale, rivelando così un intervento "non migliorativo". Ne deriva un risultato sicuramente difforme dall'attesa ma soprattutto gravoso per il tipo di edificio. 

In queste condizioni l'isolamento termico risulta uno svantaggio perché riduce le dispersioni di calore che raffredderebbero naturalmente l'ambiente: sarebbe allora necessario attivare i gruppi frigoriferi, con il relativo consumo energetico. 

Come intervenire?

Per intervenire in maniera coerente con questo involucro abbiamo a disposizione almeno un paio di alternative. 

La prima è bilanciare in maniera corretta i fabbisogni di energia termica QH,nd e QC,nd. Ridurre cioè progressivamente lo spessore dello strato isolante fin quando la variazione percentuale diventa maggiore per riscaldamento che per raffrescamento. 

La seconda è intervenire anche sulle strutture trasparenti. I serramenti e le relative schermature incidono nello specifico sul calcolo degli apporti solari e quindi del QC,nd che va ridotto. 

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