Valutazione della prestazione energetica degli edifici: il nuovo metodo dinamico orario della UNI EN ISO 52016-1

In vista del prossimo recepimento dell’allegato nazionale della UNI EN ISO 52016-1, viene descritta la procedura di calcolo del metodo dinamico orario per la valutazione della prestazione energetiche degli edifici.

La norma UNI EN ISO 52016-1

La norma UNI EN ISO 52016-1[1] fa parte di una serie di norme denominate EPB “Energy Performance of Buildings” che mirano all’armonizzazione internazionale della metodologia per la valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici. Essa definisce le procedure di calcolo dei fabbisogni energetici per riscaldamento e raffrescamento (su base oraria o mensile), nonché il metodo di calcolo per le temperature interne e per i carichi termici sensibili e latenti (su base oraria).

La norma illustra le regole basilari per la definizione delle zone termiche, i dati in input essenziali all’applicazione dei metodi di calcolo presentati - ovvero quello dinamico orario semplificato e quello mensile - e descrive i rispettivi algoritmi di risoluzione e i dati in output.

Tutti gli standard EPB mantengono un determinato format e permettono una certa flessibilità per quanto riguarda i metodi e i valori dei dati di input richiesti, i quali vengono introdotti in apposite appendici. In particolare, l’appendice A della norma UNI EN ISO 52016-1 descrive il modello di calcolo e parametri di input specificati a livello nazionale diversi da quelli prestabiliti a livello europeo riportati nell’appendice B. L’appendice nazionale A, con i riferimenti recentemente approvati e di prossima pubblicazione, apporterà delle modifiche rispetto all’appendice B, principalmente riguardo le modalità di valutazione del comportamento termico dinamico degli elementi opachi.

Dati di Input

Dati climatici

Per l’applicazione del metodo dinamico orario, la UNI EN ISO 52016-1 [1] richiede in primo luogo di disporre di dati climatici definiti su base oraria:

• la temperatura oraria dell’aria esterna della località di interesse ϑ_e;a;t (°C),
• il contenuto di umidità dell’aria esterna x_a,e,t (kg/kg_{dry air}),
• l’irradianza solare oraria, diretta e diffusa, su piano orizzontale e su superficie inclinata e variamente orientata (nord, est, sud e ovest) I_{sol;dir/dif;tot;k;t} (W/m²)
• e la velocità del vento v_w (m/s).

Tali dati sono attualmente ricavabili da database internazionali oppure, in forma parziale, da database nazionali quali, ad esempio, il “Calcolo dell’anno meteorologico caratteristico secondo norma UNI EN ISO 15927-4” [2], messo a disposizione dal CTI, insieme ad altre norme quali la ISO 52010-1:2017 [3] a livello europeo e la UNI 10349:2016 [4] a livello nazionale, per la quale si prevede un’ulteriore revisione a breve termine.

Dati di impianto e apporti

La UNI EN ISO 52016-1[1] richiede, inoltre, di definire, per ogni zona termica condizionata (ztc) e per ogni intervallo temporale (Δt =1 ora), i parametri relativi alle condizioni di utilizzo ed ai sistemi tecnici:

• il set-point di temperatura per il riscaldamento, ϑ_{int;set;H,ztc,t} (°C) e per il raffrescamento, ϑ_{int;set;C,ztc,t} (°C);
• la potenza disponibile dell’impianto di riscaldamento/raffrescamento Φ_{H/C,avail,ztc,t} (W);
• il flusso di ventilazione entrante q_V;k;t (m³/s),
• gli apporti interni totali, distinguendo tra le quote prodotte dagli occupanti q_int;oc;zt;t (W/m²), dalle apparecchiature q_int;A;zt;t (W/m²) e dall’illuminazione q_int;L;zt;t (W/m²).

Altri parametri sono la capacità termica specifica dell’aria e degli arredi interni alla zona termica κ_m;int (J/m²K) e le frazioni convettive degli apporti interni della zona termica f_int;c (-), degli apporti solari nella zona termica f_sol;c (-), e degli apporti del sistema di riscaldamento/ raffrescamento della zona termica f_H/C;c (-), differenziate in base alla tipologia di impianto installato, che saranno definiti nell’appendice nazionale A.

Dati geometrici e termofisici

La metodologia di calcolo della UNI EN ISO 52016-1 [1] richiede poi la definizione delle caratteristiche geometriche degli spazi (superfici utili A_use;sp e volumi d’aria V_int;a;sp) e dei componenti dell’edificio A_el;k (m²), e relativi parametri termofisici:

• la resistenza termica R_c;k (m²K/W);
• i coefficienti convettivi e radiativi per le superfici interna ed esterna, h_ci;k; h_ce;k; h_ri;k; h_re;k (W/m²K);
• la potenza specifica dispersa attraverso i ponti termici H_tr;tb;zt (W/K) di lunghezza l_tb;k (m) e trasmittanza termica lineica y_tb;k;
• l’inclinazione e l’orientamento degli elementi opachi esterni;
• il coefficiente di assorbimento solare delle strutture opache esterne α_sol;k (-);
• la capacità termica k_eli;m (J/m²K);
• la trasmittanza termica dei serramenti U_w;k (W/m²K), anche in presenza di chiusure oscuranti U_wsht;k (W/m²K);
• la trasmittanza di energia solare totale delle chiusure trasparenti per incidenza normale, g_gl;n;k (-) o includendo le chiusure oscuranti g_l;sh;k (-).

Si può ben comprendere che le caratteristiche geometriche e termofisiche sono sostanzialmente le stesse dell’attuale metodo di calcolo delle UNI/TS 11300 [5].

Gli elementi costruttivi (strutture opache e trasparenti), ai fini dell’applicazione del metodo dinamico orario, sono discretizzati spazialmente in una serie di nodi che delimitano “strati convenzionali”.

Mentre gli elementi trasparenti e le porte sono schematizzati con un unico strato delimitato da due nodi, per le componenti opache troviamo due possibili schematizzazioni: una presentata nella appendice B della norma, in cui ogni struttura è discretizzata in 4 strati delimitati da 5 nodi, e una presentata nell’appendice nazionale A, dove si ha un numero di nodi variabile in funzione del numero di Fourier, dipendente dalla conduttività, dalla massa volumica, dalla capacità termica del materiale e dallo spessore dello strato.

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Si ringrazia Confindustria Ceramica per la gentile collaborazione.

Il presente articolo è tratto da CIL 180