Un indice di comfort abitativo nel certificato energetico

Uno studio evidenzia come le norme UNI TS 11300, adottate per la certificazione energetica degli edifici, possano in alcuni casi non cogliere pienamente alcune peculiarità del comportamento termo-fisico dell’edificio e in particolare alcuni aspetti inerziali dello stesso. Questi metodi possono tuttavia essere facilmente integrati da una semplice valutazione delle temperature operative interne in fase estiva, che permette di cogliere il reale comportamento della struttura in termini di comfort.

 

1. Gli edifici a diverso S/V posti a confronto. Da sinistra: edificio a torre, villetta, condominio 4A.

In attesa dell’emanazione dei decreti attuativi dell’ultima Direttiva europea 2010/31/EU, “sulla prestazione energetica nell’edilizia”, sul comportamento termo-igrometrico, resta aperto il dibattito degli edifici in un clima caldo e temperato come quello italiano, dove i consumi per il raffrescamento estivo in molte località superano quelli per il riscaldamento invernale.
I metodi di calcolo della prestazione energetica dei fabbricati restano infatti per ora affidati a modelli semi-stazionari (quelli delle UNI TS 11300), mentre i parametri caratteristici dell’involucro per la definizione del comportamento estivo si limitano alla sola trasmittanza termica periodica. Parametro, quest’ultimo, che non risulta rappresentativo della reale prestazione estiva degli edifici: seppur capace di limitare i flussi di calore entranti, non contribuisce però al miglioramento del comfort interno, in un edificio in cui entrano in gioco variabili come i carichi interni e gli apporti solari. Tale limitazione può, come si evidenzia nel seguito, essere agevolmente superata completando le valutazioni condotte con le UNI TS 11300 mediante una stima di un particolare parametro, quale l’oscillazione delle temperature operanti estive, calcolata secondo il metodo descritto nella norma UNI 10375: 2011 “Metodo di calcolo della temperatura interna estiva degli ambienti”.
La ricerca, qui illustrata con la necessaria sintesi, è stata condotta analizzando diverse tipologie di edifici residenziali (villetta, edificio in linea, edificio a torre, con diversi rapporti S/V) presenti sul territorio nazionale allo scopo di contemperare l’intero patrimonio edilizio abitativo. Di tali edifici si sono valutate le prestazioni termiche in diversi contesti climatici, variando la tipologia di involucro esterno opaco, mediante metodi di calcolo semistazionario basati sulle UNI TS. Si sono quindi analizzati, per singole stanze, gli andamenti delle temperature operanti estive calcolate secondo la citata norma UNI 10375:2011. La finalità dell’indagine svolta è sostanzialmente quella di introdurre, a fianco delle procedure previste dalle UNI TS stesse, una valutazione del delta massimo di temperatura operante dell’edificio di progetto rispetto all’ edificio di riferimento, recentemente introdotto dalla Direttiva europea 2010/31/EU, ovvero rispetto a un edificio che ha la stessa geometria, orientamento, destinazione d’uso dell’edificio di progetto, ma i cui valori delle trasmittanze, del coefficiente di scambio termico (Ht), di rendimento degli impianti termici per riscaldamento e Acs, sono definiti per legge. In tal modo, si otterrebbe un parametro di riferimento di semplice utilizzo, con l’obiettivo di contenere i consumi energetici e di garantire un adeguato comfort abitativo (anche in assenza di impianti di climatizzazione) in fase estiva. Per comodità si ricorda che si definisce temperatura operante (UNI 10375) la “temperatura di riferimento per il calcolo del benessere ambientale, definita come la media tra la temperatura dell’aria interna e la temperatura media superficiale interna”.
Gli edifici oggetto di studio sono stati scelti in modo da essere il più possibile rappresentativi del patrimonio edilizio italiano e allo stesso tempo indicativi di diverse condizioni di S/V:
• un edificio a torre (tipologia con piu di 8 appartamenti) con S/V=0,39 (S/V<0,4);
• una villetta monofamiliare con S/V=0,89 (S/V>0,7);
• una tipologia di condominio 4A (tipologia da 3 ad 8 appartamenti) con S/V=0,61
(0,4<S/V<0,7).
Per le tipologie edilizie analizzate si è ipotizzata una struttura intelaiata in c.a. con solai di piano e copertura in latero-cemento e tramezzi in forati semplici, o isolati nelle soluzioni di partizione tra diverse unita immobiliari. In un solo caso, per ciascun edificio, si è ipotizzata una struttura con solai interpiano e di copertura in legno e divisori interni leggeri in cartongesso, cosi da avere un edificio a ridotta capacita termica da utilizzare come raffronto (edificio a struttura “leggera”).
Le stratigrafie delle pareti oggetto di confronto sono state stabilite alla luce di una analisi di mercato di tecnologie costruttive stratificate, esistenti ed emergenti, a elevata o bassa inerzia termica. Le diverse tipologie analizzate sono riportate in figura 2. Si tratta di strutture di involucro che, a pari trasmittanza termica stazionaria nelle tre zone climatiche prese in considerazione, presentano valori molto differenti di trasmittanza termica periodica.

2. Definizione delle strutture di involucro verticale opaco analizzate.


E’ stato impiegato un software basato sulle norme UNI TS, certificato dal CTI, la cui metodologia e ampiamente diffusa e nota. Per il calcolo della temperatura operante interna in regime estivo, in assenza di impianto, nelle singole stanze degli edifici, questo fa riferimento alla già citata norma UNI 10375: 2011.
Concludendo la ricerca condotta dimostra come i metodi di calcolo semistazionari della prestazione energetica degli edifici basati sulle UNI TS11300, non riuscendo a cogliere adeguatamente gli aspetti inerziali legati all’involucro edilizio, forniscano risultati tra loro equivalenti di soluzioni costruttive capaci di dare invece luogo a comportamenti diametralmente opposti in termini di comfort durante la stagione estiva.
Infatti, in tale periodo, alcune tipologie costruttive danno luogo a forti oscillazioni della temperatura operante giornaliera (con inevitabili effetti sul comfort abitativo interno), calcolata attraverso la metodologia della norma UNI 10375:2011 “Metodo di calcolo della temperatura interna estiva degli ambienti”. Tale norma potrebbe essere quindi positivamente impiegata, accanto alle metodiche di calcolo di cui alle UNI TS11300, al fine di consentire al progettista di valutare in maniera semplice le condizioni di comfort di un locale o di una intera zona termica, senza uso di complessi strumenti
di calcolo dinamico, e con grandezze già utilizzate come input nelle attuali procedure di calcolo.
In un futuro normativo che, come già accennato, prevede l’introduzione di un edificio di riferimento, in attuazione alla recente Direttiva europea 2010/31/EU sugli edifici a «energia quasi zero», il progettista sarebbe cosi in grado di valutare la differenza di temperatura operante massima rispetto all’edificio di riferimento, che potrebbe avere quindi una struttura di involucro a elevata inerzia e isolata secondo i limiti di legge richiesti dalla zona climatica di calcolo.
In questo modo si consentirebbe al progettista di scegliere le modalità costruttive dell’edificio stesso, non solo sulla base del contenimento dei consumi energetici invernali, ma anche sulla base del comfort abitativo interno in fase estiva, sempre più importante nei nostri contesti climatici.

3. Andamenti delle oscillazioni di temperatura operante in funzione della temperatura interna media nelle tre zone climatiche considerate e per tutte le soluzioni costruttive e le variabili utilizzate per l’analisi di sensibilità del modello (diversi carichi interni, diversi ricambi orari).