CORSO PER CERTIFICATORE ENERGETICO DEGLI EDIFICI CORSO PER CERTIFICATORE ENERGETICO DEGLI EDIFICI
SISTEMA EDIFICIO ‐ IMPIANTO SISTEMA EDIFICIO
CORSO ACCREDITATO MISE‐MATTM‐MIT ai sensi dell’art CORSO ACCREDITATO MISE‐MATTM‐MIT ai sensi dell art.2 comma 5 DPR n.75/2013 2 comma 5 DPR n 75/2013
UNI/TS 11300‐2 Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria La specifica tecnica fornisce dati e metodi per la determinazione: La specifica tecnica fornisce dati e metodi per la determinazione: ‐ del fabbisogno di energia utile per acqua calda sanitaria; ‐ dei rendimenti e dei fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari dei sistemi di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria; ‐ dei fabbisogni di energia primaria per la climatizzazione i invernale e per la produzione dell’acqua calda sanitaria. l l d i d ll’ ld it i La specifica tecnica si applica a sistemi di nuova progettazione, ristrutturati o esistenti sia per il solo riscaldamento. ristrutturati o esistenti sia per il solo riscaldamento.
DEFINIZIONI Ai fini della presente specifica tecnica, si utilizzano i termini e le definizioni della UNI/TS 11300‐1 e i termini e le definizioni seguenti. fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione invernale: È la quantità annua di energia primaria effettivamente invernale: È la quantità annua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per la climatizzazione invernale in condizioni climatiche e di uso standard climatizzazione invernale in condizioni climatiche e di uso standard dell'edificio. È fabbisogno annuo per la produzione di acqua calda sanitaria: È la quantità annua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per soddisfare la richiesta che si prevede possa essere necessaria per soddisfare la richiesta annua di acqua calda per usi igienico ‐ sanitari determinato sulla base dei fabbisogni di acqua calda calcolati in base alla presente base dei fabbisogni di acqua calda calcolati in base alla presente specifica.
rendimento globale medio stagionale: È il rapporto tra fabbisogno di energia termica utile e il corrispondente fabbisogno di energia termica utile e il corrispondente fabbisogno di energia primaria durante la stagione di riscaldamento. Ciascuno dei sottosistemi che compongono il sistema ha un proprio rendimento secondo quanto di seguito specificato. coefficiente di utilizzazione (termico o elettrico): È il rapporto tra l energia termica (o energia elettrica) uscente dal sistema o tra l'energia termica (o energia elettrica) uscente dal sistema o dal sottosistema e l'energia entrante. Tale definizione si applica a tutti i sottosistemi considerati nella presente specifica, salvo che al sottosistema di produzione, nel quale si attua la conversione da energia primaria in energia termica utile.
Fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento IlIl fabbisogno di energia primaria utile Qp,H e data dalla fabbisogno di energia primaria utile Qp H e data dalla sommatoria dei fabbisogni di energia primaria calcolati su base mensile e per tutto il periodo di riscaldamento. p p Per fabbisogno di energia primaria utile si intende “la quantità di energia primaria globalmente richiesta, nel corso dell’anno, per mantenere negli ambienti riscaldati, la temperatura di progetto in regime di attivazione continua. Analogamente per il fabbisogno per la climatizzazione estiva per la produzione di acqua calda per la climatizzazione estiva, per la produzione di acqua calda sanitaria, per la illuminazione artificiale degli ambienti”. I metodi di calcolo di tale valore sono disposti dalla norma UNI tS 11300 Parte 2.
Per mantenere nel locale (sia esso isolato o meno) la temperatura isolato o meno) la temperatura ambiente di progetto, l’energia Qh dispersa deve essere reintegrata dall’impianto di riscaldamento. Affinchè Affi hè io riesca ad immettere i i di tt nell’ambiente l’energia Qh, devo consumare una Energia Primaria consumare una Energia Primaria Qc dove Rendimento medio stagionale globale
Per facilitare il calcolo dei rendimenti/perdite del sistema, l’impianto di riscaldamento per la climatizzazione invernale risulta suddiviso in sottosistemi: ddi i i i i – sottosistema di emissione/erogazione in ambiente interno; sottosistema di emissione/erogazione in ambiente interno; – sottosistema di regolazione e controllo dell’emissione di calore in ambiente; – sottosistema di distribuzione; – sottosistema di accumulo (se esistente); tt i t di i – sottosistema di generazione.
Rendimento medio stagionale globale
Sottosistema di emissione Il calcolo delle perdite del sottosistema di erogazione e fortemente Il calcolo delle perdite del sottosistema di erogazione e fortemente influenzato dalle caratteristiche degli ambienti interni nonché p g ovviamente dalla tipologia del sistema emettitore. La norma UNI tS 11300 Parte 2 fornisce, in caso di mancanza di dati di progetto, delle tabelle in cui viene valutato il rendimento del d l f l sottosistema nei due casi: con altezze inferiori a 4 m e altezze maggiori comprese entro i 14 m
Il calcolo delle perdite termiche del sottosistema di emissione si ottiene dalla seguente equazione: si ottiene dalla seguente equazione:
Qle,h le h = (1 / h = (1 / he,h e h – 1) 1) ・ Qn,h nh dove: he,h è il rendimento dei terminali di erogazione; Qn,h è il fabbisogno ideale netto per riscaldamento, pari alla differenza tra il fabbisogno ideale di energia termica dell’edificio calcolato secondo la UNI TS 11300‐1 e le perdite recuperate dal sistema di produzione acqua calda recuperate dal sistema di produzione acqua calda.
Sottosistema di controllo e regolazione I I rendimenti del sottosistema di regolazione e di controllo di id l i di l i di ll dipendono dal tipo di terminale utilizzato e hanno valori definiti nel prospetto 20 della norma UNI TS 11300 Parte 2 nel prospetto 20 della norma UNI TS 11300 Parte 2.
RENDIMENTO DI REGOLAZIONE RENDIMENTO DI Il rendimento di regolazione medio stagionale è il rapporto fra il calore richiesto per il riscaldamento degli ambienti con una regolazione richiesto per il riscaldamento degli ambienti con una regolazione teorica perfetta ed il calore richiesto per il riscaldamento degli stessi ambienti con un sistema di regolazione reale.
RENDIMENTO DI REGOLAZIONE Il regolatore teorico perfetto è quello in grado di ridurre immediatamente l’emissione del corpo scaldante in presenza di un apporto di calore proveniente da fonte di di l i d f diversa dall’impianto di riscaldamento.
Nel caso in cui l’intera l’unita abitativa sia regolata da una sola g centralina centralizzata, l’impianto non sarà sufficiente a garantire un elevato rendimento in quanto non permette di sfruttare appieno d l degli apporti gratuiti relativi ad ogni specifico ambiente. l d f b Ciò comporta non solo il limitato sfruttamento degli apporti gratuiti come già detto ma anche uno scorretto bilanciamento come già detto, ma anche uno scorretto bilanciamento dell’impianto con la conseguenza di avere locali surriscaldati negli ambienti con maggiore occupazione e miglior esposizione. gg p g p
I sistemi di controllo differiscono a seconda della loro applicazione sui sistemi di riscaldamento e si dividono in: – Termostato di zona: regola la temperatura di un insieme di ambienti La temperatura del fluido termovettore è costante ed è ambienti. La temperatura del fluido termovettore è costante ed è la stessa di quella impostata sul generatore. – Termostato di ambiente: la temperatura e controllata in ogni Termostato di ambiente: la temperatura e controllata in ogni ambiente attraverso valvole termostatiche posizionate sui terminali. – Solo Climatica: vi è una centralina che, rilevando la temperatura esterna –quindi regolandosi sul clima‐ modifica i parametri della temperatura dei terminali interni E un sistema insufficiente in temperatura dei terminali interni. E un sistema insufficiente in quanto non verifica le variazioni di temperatura interna e le reali condizioni di benessere.
– Climatica + Ambiente con regolatore: due sistemi di controllo che Cli ti A bi t l t d i t i di t ll h lavorano in sinergia. La centralina climatica rileva la temperatura esterna ed adatta la temperatura del fluido termovettore alle esterna ed adatta la temperatura del fluido termovettore alle condizioni esterne ed il termostato di ambiente mantiene la temperatura degli ambienti entro i valori stabiliti. – Climatica + Zona con regolatore: Stessa sinergia tra i due sistemi di controllo come visto in precedenza, solo che la regolazione i t i tt t t t di ( di interna avviene attraverso un termostato di zona (e non di ambiente).
I regolatori invece si dividono in: – Controllore oN‐oFF: il sistema è tutto acceso (100%) o spento. Controllore oN oFF: il sistema è tutto acceso (100%) o spento Solitamente per evitare i continui spegnimenti si attiva una banda di tolleranza intorno al valore stabilito;; – Regolatore proporzionale (banda proporzionale x°C): il regolatore modula l’intervento di variazione sulla temperatura in modo proporzionale allo scostamento tra set point e valore rilevato; – Regolatore PI o PID: oltre all’azione proporzionale sopra citata, si migliora la velocità di risposta alla correzione tra oscillazioni e set migliora la velocità di risposta alla correzione tra oscillazioni e set point, attraverso un’azione Integrale (I) o Derivata (D).
Il calcolo delle perdite termiche del sottosistema di regolazione si ottiene dalla seguente equazione: i tti d ll t i
Qllr,hh == (1 / h (1 / hr,hh – 1) ・ (Qn,hh ++ Q Qlle,hh) 1) ・ dove: hr,h è il rendimento del sistema di regolazione; Qn,h è il fabbisogno ideale netto per riscaldamento, pari alla differenza tra il fabbisogno ideale di energia termica dell’edificio calcolato secondo la UNI TS 11300‐1 e le perdite recuperate dal sistema di produzione acqua calda; recuperate dal sistema di produzione acqua calda; Qle,h sono le perdite del sottosistema di emissione.
Il sistema di distribuzione EEsistono vari metodi di distribuzione dell'acqua negli impianti i i di di di ib i d ll' li i i i termici per il collegamento tra la caldaia come generatore di calore e i terminali di utilizzo come utilizzatori La scelta della calore e i terminali di utilizzo come utilizzatori. La scelta della tipologia distributiva è legata in parte alla tipologia dei terminali di utilizzo (radiatori, ventilconvettori, convettori etc) ed in parte alle evoluzioni tecnologiche che in particolar modo negli ultimi decenni hanno caratterizzato il settore impiantistico termico. L La scelta più opportuna da adottare sui singoli impianti spetta lt iù t d d tt i i li i i ti tt senza dubbio al Progettista Termotecnico, che, in base a quelle che sono le caratteristiche complessive dell'impiantistica sono le caratteristiche complessive dell impiantistica richiesta richiesta andrà di volta in volata a proporre la tipologia più idonea.
Il rendimento del sottosistema di distribuzione è funzione: 1. del tipo di distribuzione dell’impianto; 2 d ll’ l 2. dell’altezza dell’edificio; d ll’ difi i 3. dello spessore dell’isolamento delle tubazioni. Analizziamo questi tre parametri. La distribuzione dell’impianto può essere: – di tipo verticale cioè dal generatore partono tante tubazioni quanti sono i terminali previsti per ogni piano; – di tipo orizzontale cioè dal generatore parte un unico montante di i i l i èd l i che si dirama, ad ogni piano, verso i terminali. Questo tipo di distribuzione permette di conoscere il consumo di energia termica distribuzione permette di conoscere il consumo di energia termica per ogni piano.
Qualora non si abbiano riferimenti di progetto relativi ad edifici esistenti, ci si può riferire ai valori riportati nel prospetto 21 della norma UNI TS 11300 2 i quali risultano penalizzanti in quanto norma UNI TS 11300‐2 , i quali risultano penalizzanti in quanto non prevedono alcun recupero termico.
Per edifici di nuova costruzione, invece, è richiesto il calcolo Per edifici di nuova costruzione, invece, è richiesto il calcolo attraverso il metodo descritto nell’appendice A della stessa norma o mediante metodi analitici descritti nelle norme pertinenti:
Qld,h = (1 / hd,h – 1) ・ (Qn,h + Qle,h + Qlr,h – Ke ・ Qaux,e) hd,h è il rendimento del sistema di distribuzione; è il di d l i di di ib i Qn,h è il fabbisogno ideale netto per riscaldamento, pari alla differenza tra il fabbisogno ideale di energia termica dell’edificio differenza tra il fabbisogno ideale di energia termica dell edificio calcolato secondo la UNI TS 11300‐1 e le perdite recuperate dal sistema di produzione acqua calda; p q Qle,h sono le perdite del sottosistema di emissione. Qlr,h sono le perdite del sottosistema di regolazione; Waux,e è il fabbisogno di energia elettrica degli ausiliari del è il f bbi di i l i d li ili i d l sottosistema di emissione; Ke è la frazione recuperata dell è la frazione recuperata dell’energia energia elettrica assorbita dagli elettrica assorbita dagli ausiliari del sottosistema di emissione.
Sottosistema di generazione I generatori possono essere divisi in 3 macroclassificazioni: 1. generatore monostadio (oN‐off); 2. generatore modulante; 3 generatore a condensazione 3. generatore a condensazione. I generatori monostadio (o di tipo tradizionale), oramai poco usati, funzionano a sistema tutto acceso (100%) e non lavorano a funzionano a sistema tutto acceso (100%) e non lavorano a temperature intermedie. I generatori modulanti possono lavorare con qualsiasi potenza intermedia compresa tra il massimo ed il minimo consentito. I generatori a condensazione sono ritenuti ad alto rendimento in quanto sfruttano il calore latente del vapor d’acqua quanto sfruttano il calore latente del vapor d acqua prendendo cosi prendendo cosi a riferimento il potere calorifico superiore e non il PCI.
I generatori di calore possono essere anche suddivisi a secondo del tipo di bruciatore installato: del tipo di bruciatore installato: – a bruciatore atmosferico: generatori in cui il bruciatore e integrato nel generatore. La quasi totalità delle caldaie murarie a tiraggio naturale sono di questo tipo. Hanno un rendimento modesto, ma sono di semplice costruzione, manutenzione e ad alta affidabilità. Usate soprattutto t i t i d lt ffid bilità U t tt tt negli impianti autonomi, possono essere di Tipo B a tiraggio naturale che preleva aria dall’ambiente naturale che preleva aria dall ambiente interno in cui è installata, interno in cui è installata, di Tipo C (o a camera stagna) a tiraggio forzato, installata in ambiente interno ma che preleva aria dall’esterno o di Tipo B‐C a tiraggio naturale ed installata all’esterno
Requisito di rendimento a carico parziale di 0,3 Pn e ad una temperatura media dell'acqua temperatura media dell acqua della caldaia di > della caldaia di >= 50 50 °C: C:
rendimento%>= 80 + 3 logPn
Marcatura * (1 stella)
rendimento%> 83 + 3 logPn rendimento%>=
Marcatura ** (2 stelle)
rendimento%>= 86 + 3 logPn
Marcatura *** (3 stelle)
rendimento%>= 89 + 3 logPn
Marcatura **** (4 stelle)
Con bruciatore separato, di tipo pressurizzato: sono le caldaie a tubi d’acqua (tipico dei generatori di vapore) e caldaie a tubi di bi d’ (i i d i i di ) ld i bi di fumo (la quasi totalita della caldaie ad acqua calda oltre i 100 KWt) Queste ultime si dividono a loro volta in caldaie a KWt). Queste ultime si dividono a loro volta in caldaie a temperatura costante e caldaie a bassa temperatura o di tipo scorrevole, che vengono utilizzate sempre più frequentemente nell’ammodernamento dei vecchi impianti, in sostituzione delle caldaie tradizionali.
Rendimento medio stagionale di produzione Il rendimento di produzione medio stagionale è il rapporto fra il calore utile prodotto dal generatore nella stagione di riscaldamento e l’energia riscaldamento e l’energia fornita nello stesso periodo sotto forma di combustibile ed sotto forma di combustibile ed energia elettrica.
DA QUALI FATTORI DIPENDE, E COME SI PUÒ MIGLIORARE ? il miglioramento del rendimento medio stagionale di produzione non g g p dipende solo da fattori costruttivi dei generatori, ma è influenzato anche dalle scelte progettuali, dal tipo di regolazione e dal modello di conduzione. d i Qfbs Qpre Qd rappresenta le perdite per trasmissione, dal mantello verso l’ambiente di installazione; rappresenta le perdite di Qf rappresenta le perdite di combustione; Qfbs rappresenta le perdite al camino d durante i periodi di inattività i i di di i i ià del bruciatore; Qpre rappresenta le perdite di Qp pp p prelavaggio del circuito dei fumi.
Qd
Perdite per trasmissione, dal mantello verso l’ambiente di installazione Qd Queste perdite sono presenti quando la caldaia è attiva (attraversata da acqua calda) indipendentemente dal fatto che il bruciatore sia da acqua calda), indipendentemente dal fatto che il bruciatore sia acceso o spento.
Perdite per trasmissione, dal mantello verso l’ambiente di installazione Qd Le perdite dal mantello si possono ridurre con il concorso di più espedienti costruttivi e progettuali: espedienti, costruttivi e progettuali: 1. con un efficace isolamento termico del mantello; 2. mantenendo bassa la temperatura media dell’acqua nel Generatore (ciò comporta l’adozione di impianti a bassa temperatura); 3 di i d il t l’ ff tti f bbi ( 3. dimensionando il generatore per l’effettivo fabbisogno (un sovradimensionamento non giustificato genera un inutile aumento di costi ed un deprecabile aumento delle dispersioni passive); di costi ed un deprecabile aumento delle dispersioni passive); 4. installando i generatori in ambiente protetto (all’interno dell’involucro riscaldato o in apposita centrale termica).
Perdite per trasmissione, dal mantello verso l’ambiente di installazione Qd
Qf perdite di combustione Le perdite di combustione sono Le perdite di combustione sono presenti durante i periodi in cui il bruciatore è acceso e sono costituite dal calore sensibile contenuto nei prodotti della combustione, che vengono scaricati all’esterno. Anche le perdite di combustione si possono ridurre con il concorso di più espedienti, costruttivi e progettuali: 1 migliorando la combustione ossia riducendo l’eccesso d’aria con 1. migliorando la combustione, ossia riducendo l’eccesso d’aria, con assenza di incombusti; 2. abbassando la temperatura dei fumi mediante l’adozione 2. abbassando la temperatura dei fumi mediante l adozione di un di un sistema di scambio più efficiente
Qfbs perdite al camino durante i periodi di inattività del bruciatore Le perdite al camino a bruciatore spento sono dovute al tiraggio del camino che durante i periodi di inattività camino che, durante i periodi di inattività del bruciatore, aspira aria dall’ambiente. Il flusso così aspirato, passando attraverso il generatore, asporta calore dalle sue strutture interne e calore dalle sue strutture interne e lo convoglia al camino.
Qfbs perdite al camino durante i periodi di inattività del bruciatore Le perdite al camino a bruciatore spento possono essere ridotte con i seguenti criteri: 1 adottando bruciatori muniti di serranda in 1. adottando bruciatori muniti di serranda in grado di chiudere accuratamente l’ingresso dell’aria comburente durante i periodi di p fermata del bruciatore; 2. sigillando accuratamente ogni possibile ingresso d’aria nel generatore; 3. abbassando la temperatura dei fumi, in modo da limitare il tiraggio; modo da limitare il tiraggio; 4. inserendo regolatori di tiraggio, nel caso di tiraggio eccessivo. gg
Qpre Perdite di prelavaggio del circuito dei fumi Le perdite di prelavaggio sono dovute al flusso Le perdite di prelavaggio sono dovute al flusso d’aria generato dai bruciatori prima di ogni accensione, allo scopo di assicurare l’assenza in , p camera di combustione di possibili miscele esplosive. La durata del prelavaggio è fissata dalla normativa è fissata dalla normativa in funzione della potenza termica bruciata e del tipo di combustibile.
Rendimento medio stagionale globale