uni-ts-11300-3-2010-baggio

Comitato Termotecnico Italiano www.cti2000.it

Prestazioni energetiche degli edifici : le UNI/TS 11300-3 prof. ing. Paolo Baggio - Univ. Trento

Comitato Termotecnico Italiano DI NORMAZIONE ALL’UNI  ENTE Partecipazione all’attività FEDERATO normativa europea  Elaborazione di allegati o documenti di supporto alla normativa europea  Progetti di norme tecniche nazionali  Attività pre-normativa  Partecipazione nei gruppi di studio riguardanti provvedimenti legislativi nazionali P. Baggio Maggio 2010

Struttura del CTI SC 1 - Trasmissione del calore e fluidodinamica SC 2 - Fonti convenzionali di energia e processi di conversione SC 3 - Generatori di calore e impianti in pressione SC 4 - Turbomacchine e macchine volumetriche SC 5 - Condizionamento dell'aria e refrigerazione SC 6 - Riscaldamento e ventilazione SC 7 - Impianti termoelettrici, nucleari e tecnologie di sicurezza SC 8 - Misure e strumentazione SC 9 - Fonti rinnovabili di energia P. Baggio Maggio 2010

Enti di normazione

Mondo

Mondo

Norme mondiali Europa

Europa

Norme europee Itali a

Norme nazionali

ALTRI SETTORI

Itali a

SETTORE ELETTRICO

Modalità di lavoro

Technical Committee (TC) WORKING GROUP

WORKING GROUP

WORKING GROUP

Esperto Nazionale

Esperto Nazionale

Esperto Nazionale www.cti2000. it

MIRROR COMMITTEE

Relazione tra legislazione e normativa tecnica Direttiva 2002/91/EC sul rendimento energetico nell’edilizia

Mandato al CEN

•Adozione di una metodologia di calcolo della prestazione energetica •Definizione di requisiti energetici •Certificazione energetica •Ispezione degli impianti

Normativa tecnica europea

Recepimento di norme CEN

Recepimento della direttiva

Legislazione nazionale

Adozione di norme tecniche nazionali

Normativa tecnica nazionale (UNI, DIN, AFNOR, BSi…)

P. Baggio Maggio 2010

Mandato M343 TC 89

Prestazioni termiche degli edifici e dei componenti edilizi

TC 156 Impianti di ventilazione e di condizionamento negli edifici TC 169

Luce ed illuminazione

TC 228 edifici

Impianti di riscaldamento negli

TC 247 Regolazioni per le installazioni meccaniche negli edifici P. Baggio Maggio 2010

Direttiva 2002/91/CE

Legge 373/76

avi t a mr o N aci nc et

Legge 10/91 DM 6.8.94

enoi zal si geL el anoi zan

enoi zal si geL aepor ue

Relazione tra legislazione e normativa tecnica

Recepimento norme UNI

UNI 10344 - UNI 10348

UNI 7357

UNI 10376 UNI 10379 UNI 10389 UNI 10345 UNI 10346 UNI 10347 UNI 10349 UNI 10351 UNI 10355


D. Lgs. 192/2005 Aggiornato dal D. Lgs. 311/2006

Rinvio alle norme tecniche (non univoco) Allegato M, D. Lgs. 115/2008

Raccomandazione CTI 03/3 Già nel 2003 il CTI aveva pubblicato la raccomandazione: Prestazioni energetiche degli edifici. Climatizzazione invernale e preparazione acqua calda per usi igienico sanitari SC1 - INVOLUCRO

Specificazione dati relativi all’edificio, modalità per la loro raccolta ed elaborazione, ipotesi di calcolo

SC6 - IMPIANTO

UNI EN 832 Fabbisogno di calore dell’edificio UNI 10348

Specificazione dati relativi all’impianto di riscaldamento, ipotesi di calcolo

Fabbisogno di energia primaria


Uno strumento nazionale di calcolo Norme tecniche europee a supporto della Direttiva 2002/91 CE

Raccomandazione CTI 03/3 – Novembre 2003

NORMA UNI TS

Allegati nazionali Prestazioni energetiche degli edifici Metodi di calcolo

alle norme EN Norme nazionali UNI di supporto


UNI/TS 11300 – perché TS ?

•

La Specifica Tecnica (TS) definisce le modalità per l’applicazione nazionale delle norme (UNI) EN (ISO) per il calcolo dei fabbisogni di energia (incluso il riscaldamento e il raffrescamento) degli edifici.

•

La specifica tecnica è rivolta a tutte le possibili applicazioni previste dalle (UNI) EN (ISO) : calcolo di progetto (design rating), valutazione energetica di edifici attraverso il calcolo in condizioni standard (asset rating) o in particolari condizioni climatiche e d’esercizio (tailored rating). P. Baggio Maggio 2010

Perché UNI/TS 11300 ? •

Il documento è coerente con le norme elaborate dal CEN nell'ambito del mandato M/343 a supporto della Direttiva Europea 2002/91/CE sulle prestazioni energetiche degli edifici.

•

La presente specifica tecnica fornisce univocità di valori e di metodi per consentire la riproducibilità e confrontabilità dei risultati ed ottemperare alle condizioni richieste da documenti a supporto di disposizioni nazionali.


Perché UNI/TS 11300 ? • In definitiva le UNI/TS 11300 costituiscono le istruzioni per l’applicazione a livello nazionale della direttiva 2002/91/CE e della norme europee (UNI EN ISO 13790:2008 e collegate) che da essa discende. • Hanno una funzione simile a quella svolta in passato dalla UNI 10379 che forniva le istruzioni per l’applicazione della UNI 10344 alle verifiche richieste dalla legge.


UNI/TS 11300 La determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici richiede metodi di calcolo per: 1) 2) 3) 4) 5) 6)

il fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento ambiente; il fabbisogno di energia per acqua calda sanitaria; il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di climatizzazione invernale; il rendimento e il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria; il risparmio di energia primaria ottenibile utilizzando energie rinnovabili ed altri metodi di generazione per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria; il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di climatizzazione estiva. A. Martino – P. Baggio Febbraio 2009

UNI/TS 11300: tipo di valutazione


UNI/TS 11300 • UNI/TS 11300 - 1 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale • UNI/TS 11300 - 2 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. • UNI/TS 11300 - 3 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva • UNI/TS 11300 - 41 Prestazioni energetiche degli edifici – Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria 1

in corso di preparazione P. Baggio Maggio 2010

UNI/TS 11300-1 UNI/TS 11300 - 1 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale

Fornisce linee guida e dati nazionali d’ingresso per la norma UNI EN ISO 13790:2008 che specifica i metodi per calcolare: • lo scambio termico per trasmissione e ventilazione dell’edificio quando riscaldato o raffrescato a temperatura interna costante • il contributo delle sorgenti di calore interne e solari al bilancio termico dell’edificio • i fabbisogni annuali di energia per riscaldamento e raffrescamento per mantenere le temperature di setpoint P. Baggio Maggio 2010

UNI/TS 11300-1

Nella sostanza fornisce le istruzioni per utilizzare la UNI EN ISO 13790:2008 per il calcolo dei fabbisogni (netti) di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento (sensibile) con riferimento al metodo mensile.


UNI/TS 11300-1: tipo di valutazione Tipo di valutazione

Dati di ingresso Utenza

Clima

Di Progetto (Design Rating)

standard

standard

Standard (Asset Rating)

standard

standard

Adattata all’utenza (Tailored Rating)

a seconda dei casi

Edificio

Scopo della valutazione

Permesso di costruire, elaborati di Certificazione o progetto qualificazione energetica del progetto reale

Certificazione o qualificazione energetica

reale

Ottimizzazione, diagnosi e programmazione di interventi di riqualificazione


UNI/TS 11300-2 UNI/TS 11300 - 2 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria.

La parte 2 consente di determinare:  fabbisogno di energia utile per la preparazione dell’acqua calda sanitaria  rendimento dei sottosistemi dell’impianto  rendimento globale medio stagionale  fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione invernale e per la preparazione ACS


UNI/TS 11300-2 Nella sostanza fornisce le istruzioni per utilizzare la UNI EN ISO 13790:2008 (e le UNI EN 15316-X-X) per il calcolo dei consumi di acqua calda sanitaria, del rendimento degli impianti di riscaldamento e produzione a.c.s., e del fabbisogno (globale) di energia primaria di tali impianti, per sistemi “tradizionali” (i.e. serviti da caldaie alimentate a gas naturale / gasolio). P. Baggio Maggio 2010

UNI/TS 11300 -3 UNI/TS 11300 - 3 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva

La parte 3 consente di determinare:  rendimento dei sottosistemi dell’impianto di climatizzazione  rendimento globale medio stagionale  fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione estiva


UNI/TS 11300-3 – SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE UNI/TS 11300-3 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva

La presente specifica tecnica fornisce i metodi di calcolo per la determinazione: • dei “rendimenti” e dei fabbisogni di energia dei sistemi di climatizzazione; • dei fabbisogni di energia primaria per la climatizzazione estiva. Si applica ad impianti fissi di climatizzazione estiva con macchine frigorifere azionate elettricamente o ad assorbimento. Si applica a sistemi di nuova progettazione, ristrutturati o esistenti: • per il solo raffrescamento; • per la climatizzazione estiva.


LA UNI/TS 11300-3 – TERMINI E DEFINIZIONI 1/3 • Fabbisogno ideale di energia termica utile per raffrescamento (Q C,nd):

Quantità di calore che deve essere sottratta ad un ambiente climatizzato per mantenere le condizioni di temperatura desiderate durante un dato periodo di tempo, riferito a condizioni di temperatura dell’aria uniformi in tutto l’ambiente climatizzato (caratteristica dell’involucro). • Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione estiva (Q C,p): Quantità annua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per la climatizzazione estiva in condizioni climatiche e di uso di riferimento dell’edificio (dipende anche dall’impianto, include tutte le forme di energia in ingresso).


LA UNI/TS 11300-3 – TERMINI E DEFINIZIONI 2/3 • Coefficiente di prestazione medio (Ƞm): Rapporto tra l’energia frigorifera fornita dalla macchina e l’energia necessaria per il suo funzionamento, valutati nell’ambito di un determinato periodo di tempo (mensile o stagionale). E‘ una caratteristica della singola macchina frigorifera. • Coefficiente di prestazione energetica stagionale (Energy Efficiency Ratio - EER): Coefficiente di prestazione di una macchina frigorifera in condizioni di riferimento (un tempo chiamato COP). E‘ una caratteristica della singola macchina frigorifera. • Coefficiente di prestazione energetica (Seasonal Energy Efficiency Ratio - SEER): Coefficiente di prestazione medio stagionale determinato in condizioni di riferimento secondo prEN 14285:2008. E’ una caratteristica della singola macchina frigorifera.


LA UNI/TS 11300-3 – TERMINI E DEFINIZIONI 3/3 • Rendimento globale medio stagionale (Ƞglo): Rapporto tra fabbisogno di energia termica utile e il corrispondente fabbisogno di energia primaria durante la stagione di climatizzazione estiva. Ciascuno dei sottosistemi che compongono il sistema ha un proprio rendimento. E‘ una caratteristica dell’impianto nel suo complesso.


UNI/TS 11300-3 – SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE UNI/TS 11300-3 Prestazioni energetiche degli edifici – Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva Permette di determinare la quantità di energia primaria richiesta per la climatizzazione estiva. La determinazione di tale quantità si basa sul fabbisogno di energia termica utile (QC,nd) dell’edificio calcolato in condizioni ideali per la stagione estiva secondo le UNI/TS 11300-3. Il calcolo (su base mensile) determina: • Il coefficiente di prestazione medio mensile (Ƞmm) e stagionale (Ƞms) del sistema di produzione dell’energia frigorifera; • Il fabbisogno di energia primaria necessaria per il raffrescamento dell’edificio (QC,p) .


UNI/TS 11300-3 – PROCEDURA DI CALCOLO

• Il metodo di calcolo del fabbisogno mensile dell’edificio QC,nd è descritto nella parte 1° (UNI/TS 11300-1:2008) • Se del caso (es. ambienti commerciali), il fabbisogno va ulteriormente “integrato” aggiungendo i carichi termici dovuti alla ventilazione QV,nd, sia come carico sensibile (raffrescamento), che come latente (deumidificazione).


UNI/TS 11300-3 – PROCEDURA DI CALCOLO Il periodo di raffrescamento, ripreso dalla UNI TS 11300-1, definito mediante l’equazione 15:

θ e ,day  θ i , set ,C − ove

Qgn ,day H × t day

Q gn day = apporti solari e interni [J] H = Htr + Hve [W/K] θ e,day = temperatura media mensile esterna [°C] θ i,set,C = temperatura di set-point estiva (26°C) t day = durata del giorno [s] P. Baggio Maggio 2010


•

Il rendimento globale medio stagionale Ƞglo si trova dividendo il fabbisogno ideale stagionale sommato a quello richiesto per il trattamento dell’aria (QC,nd + Qv) per il consumo totale stagionale di energia primaria QC,P

•

Il fabbisogno ideale stagionale complessivo è dato dalla somma dei fabbisogni mensili “integrati”

η

glo

=

∑ (Q k

C , nd , k

+ Qv ,k )

QC , P



•

Il fabbisogno effettivo di energia termica dell’edificio per raffrescamento QCr si ottiene aggiungendo al fabbisogno ideale dell’edificio le perdite dovute all’impianto: ai terminali (fan-coils, …) Ql,e ,ai sistemi di controllo clima (termostati, …) Ql,rg , ai sistemi di distribuzione esterni agli ambienti climatizzati (canali aria o tubazioni acqua, serbatoi…) Ql,d + Ql,d,s . e sottraendo eventuali recuperi (recuperatori di calore) Qrr

•

Per il mese k-esimo:

QCr ,k = QC ,nd ,k + Ql ,e ,k + Ql ,rg ,k + Ql ,d ,k + Ql ,d , s ,k − Qrr ,k



• Il fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari degli impianti di climatizzaione Qaux si ottiene sommando il fabbisogno di energia elettrica degli ausiliari dei sottosistemi diemissione, distribuzione .



Come si può stimare a priori il consumo stagionale di macchine frigorifere, come i climatizzatori a partire dal fabbisogno effettivo di energia? Occorre conoscere, l’EER – Energy Efficiency Ratio – [kW / kW] che esprime il rapporto fra la potenza (termica) resa e quella (elettrica) assorbita in raffrescamento Questo rapporto, però, è un dato istantaneo, e per il nostro scopo occorre integrarlo per tutto il periodo di funzionamento stagionale (o meglio, mensile)


UNI/TS 11300-3 – PROCEDURA DI CALCOLO L’EER, caratteristica propria di ogni unità di climatizzazione, varia con la temperatura ambiente, ma fortunatamente le variazioni di temperatura (e di EER) in estate sono sufficientemente lente, e ristrette in un campo limitato, comunque tali da permetterci di assumere la media mensile come l’EER delle temperature medie mensili, senza introdurre errori significativi. Visto che anche il calcolo del fabbisogno termico dell’edificio – 11300-1 – viene sviluppato su base mensile, possiamo utilizzare una procedura alquanto semplificata per calcolare i consumi mensili:

EER = Pr / Pa Effm = Erm / Eam


Eam = Erm / Effm


e) L’EER mensile si ricava dal grafico in corrispondenza del fattore di carico % mensile



•

Il fattore di carico % mensile si trova dividendo il fabbisogno mensile (calcolato sulle 24 ore giornaliere) per la capacità a pieno carico mensile (calcolata sulle 24 ore di funz. come potenza resa a pieno carico moltiplicata per il n. di ore del mese)

•

Il grafico si ottiene congiungendo i 4 punti che rappresentano i valori di EER al 25%, al 50%, al 75%, a pieno carico (o altri valori secondo quanto previsto da prEN 14825)



I dati di EER a queste % del fattore di carico sono però ottenuti, secondo la norma, a particolari condizioni climatiche, che in generale non coincidono con quelle delle temperature medie mensili “actual”, cioè dell’edificio/località in questione. Si utilizzano allora opportuni fattori correttivi, per ogni EER “parzializzato” per tener conto delle reali condizioni di funzionamento e climatiche locali.



• Il rendimento medio mensile (del mese k) mensile ηmm,k si calcola a partire dall’EER in funzione del fattore di carico Fk opportunamento corretto.

η mm,k = EER( Fk ) × fattori di correzione



• Si trovano quindi i consumi stagionali totali sommando quelli mensili totali • I consumi mensili totali sono dati dai consumi mensili delle unità di climatizzazione (cicli frigoriferi) ai quali vanno aggiunti quelli degli apparati ausiliari (ventilatori, pompe, etc.) • I consumi mensili dei climatizzatori si trovano dividendo i fabbisogni mensili per il rendimento mensile ηmm,k



l) Sommandovi i consumi delle apparecchiature ausiliarie (normalmente fissi, visto che che non dipendono dalle condizioni climatiche), si possono ottenere i consumi mensili totali m)A questo punto si possono calcolare anche i consumi totali stagionali n) Dividendo il fabbisogno termico stagionale corretto per il consumo stagionale totale si ottiene l’efficienza stagionale



Il consumo totale stagionale, “elettrico”, moltiplicato per l’apposito fattore correttivo indicato periodicamente dall’autorità competente), permette di ottenere il fabbisogno stagionale di energia primaria



• Il consumo di energia primaria si può infine calcolare sommando I contributi delle macchine refrigeranti e degli ausiliari moltiplicati per gli opportuni coefficienti di correzione. QC , P =

∑

k

Qaux ,k × f p ,el + ∑

QCr ,k + Qv ,k k


η mm,k

× f p ,el

UNI/TS 11300-3 – RIFERIMENTI NORMATIVI 1/2 • UNI 10349

Riscaldamento e raffrescamento degli edifici – Dati climatici

• UNI EN ISO 13790

Prestazione energetica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento

• UNI EN 14511-2

Condizionatori, refrigeratori di liquido e pompe di calore con compressore elettrico per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti - Parte 2: Condizioni di prova

• UNI EN 14511-3

Condizionatori, refrigeratori di liquido e pompe di calore con compressore elettrico per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti - Parte 3: Metodi di prova

• UNI EN 14511-4

Condizionatori, refrigeratori di liquido e pompe di calore con compressore elettrico per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti - Parte 4: Requisiti


UNI/TS 11300-3 – RIFERIMENTI NORMATIVI 2/2 • UNI EN 15242 Ventilazione degli edifici - Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d'aria negli edifici, comprese le infiltrazioni • UNI/TS 11300-1:2008 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale • UNI/TS 11300-2:2008 Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria • prEN 14825:2008 Air conditioners, liquid chilling packages and heat pumps, with electrically driven compressors, for space heating and cooling - Testing and rating at part load conditions • UNI EN 12309-2:2002 Gas-fired absorption and adsorption air-conditioning and/or heat pump appliances with a net heat input not exceeding 70 kW – Part 2: Rational use of energy • UNI EN ISO 6946:2008 Componenti ed elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica – Metodo di calcolo P. Baggio Maggio 2010

UNI/TS 11300 -4 UNI/TS 11300 - 4 Prestazioni energetiche degli edifici – Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria.

• Utilizzo di energie rinnovabili  Solare termico  Biomasse  Fotovoltaico • Altri metodi generazione  Pompe di calore  Cogenerazione  Teleriscaldamento A. Martino – P. Baggio Febbraio 2009

CONCLUSIONI • Oggi le UNI TS 11300 costituiscono un riferimento nazionale di comprovata validità • Le UNI TS hanno una validità di 3 anni • La norma costituisce un metro di misura univoco per determinare e verificare le prestazioni degli edifici su tutto il territorio nazionale con:  ripetibilità dei risultati di calcolo e di valutazione  confrontabilità su basi omogenee delle prestazione degli edifici • Si può prevedere che nell’arco di un paio di anni le diverse procedure di calcolo in uso in Italia saranno più uniformi di oggi a beneficio di una comparabilità dei risultati sull’intero territorio nazionale.


Conclusioni

Grazie a tutti per l’attenzione !


uni-ts-11300-3-2010-baggio

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