neo-Eubios 68 - La nuova EN 16798-1 in ambito EPBD Recast: i parametri per la progettazione e quelli per i calcoli energetici

di Valentina Raisa, Clara Peretti, Daniela Petrone

INTRODUZIONE

Non si spaventino i progettisti nel leggere di un’altra imminente novità normativa. In realtà, come vedremo, la EN 16798-1 non è altro che la revisione della UNI EN 15251 che già dal 2008 aveva iniziato ad essere consultata nei nostri studi. È un documento estremamente interessante che si presta ad una lettura semplice e veloce ed è accompagnato, per chi necessita ulteriori approfondimenti, da un rapporto tecnico, il CR 16798-2 che contiene anche alcuni esempi di calcolo. Prima di entrare nel dettaglio della EN 16798-1 riteniamo utile presentare un breve inquadramento normativo per far comprendere la “storia” di questo importante documento.

CRONOLOGIA NORMATIVA

È molto semplice capire come si colloca la EN 16798-1 nel contesto normativo attuale. Il breve excursus che segue illustra l’origine di questo documento. Il punto di partenza è la Direttiva Europea 2002/91/CE (la famosa EPBD, cioè Energy Performance Building Directive) sull’efficienza energetica in edilizia. Essa fu attuata in Italia con il D. Lgsl. 192/2005 e da quel momento i progettisti iniziarono a realizzare i primi attestati di certificazione energetica degli edifici. In seguito all’emanazione dell’EPBD il CEN si mise al lavoro per elaborare 31 normative di supporto, realizzate da 5 comitati tecnici incaricati (CEN/TC 156 - Impianti di ventilazione per edifici, CEN/TC 89 - Prestazioni termiche degli edifici e dei componenti per l’edilizia, CEN/TC 169 – Luce ed illuminazione, CEN/ TC 228 - Impianti di riscaldamento negli edifici, CEN/TC 247 - Regolazioni per le installazioni meccaniche negli edifici). All’interno di questo pacchetto, la UNI EN 15251 venne realizzata dal CEN TC 156 anche se, come vedremo, si tratta di una normativa trasversale poiché contiene parametri di progettazione dell’ambiente interno, che non hanno a che fare solo con la qualità dell’aria interna e quindi con gli impianti di ventilazione. Nel 2010 uscì la 2010/31/CE (la famosa EPBD recast) che aggiornò la precedente 2002/91/ CE. Questa direttiva fu recepita in Italia con il D.Lgsl 63/2013. Dopo il 2010 il CEN iniziò un importante lavoro di revisione di tutte le normative emanate precedentemente, cogliendo l’occasione per riorganizzarle completamente. Per offrire una maggiore facilità di analisi, tutte le norme ricadenti nell’ambito della ventilazione degli edifici furono riunite nella EN 16798 che ad oggi è costituita da 17 parti, tra norme EN e rapporti tecnici TR. La EN 15251rev prese quindi il nome di prEN 16798-1 e fu revisionata in questo caso anche dal CEN TC 89 poiché, nella definizione dei parametri progettuali del comfort termico, entrano inevitabilmente in gioco i criteri per il dimensionamento degli impianti di climatizzazione degli edifici. Ecco quindi che la UNI EN 15251:2008 e la UNI EN 16798-1:2019 sono normative tecniche di supporto rispettivamente alla 2002/91/ CE ed alla 2010/31/CE. Nel 2018 fu emanata una terza direttiva europea sullo stesso tema; si tratta della 2018/844/ CE. Tra qualche anno, quindi, è da aspettarsi qualche ulteriore evoluzione normativa che comunque non dovrebbe comportare grossi cambiamenti, quanto piuttosto assestare l’attuale quadro.

Lo schema di figura 1 illustra graficamente quanto spiegato in questo breve paragrafo.

Figura 1 – Cronologia temporale relativa alla pubblicazione delle EN 15251 e EN 16798-1 nell’ambito delle Direttive Europee “EPBD”.

La 16798-1 è stata l’ultima parte ad essere pubblicata poiché il processo di approvazione a livello internazionale ha richiesto più tempo. Sappiamo già che entrerà immediatamente in revisione. Questo non deve stupire. Le norme sono sempre migliorabili. Le tematiche descritte nella EN 16798-1 sono così’ importanti che, parallelamente ai lavori del CEN, l’ISO decise di avviare uno specifico GDL che seguisse i lavori della norma europea in maniera da far uscire, sostanzialmente in contemporanea, una norma pressoché identica. Ecco quindi che nel 2017 fu emanata la ISO 17772-1 con il TR 17772-2. CEN ed ISO sono legate da uno specifico accordo detto “Vienna agreement” secondo il quale, per una semplificazione normativa a livello mondiale, le due norme EN 16798-1 e EN 17772-1 saranno destinate, nel giro di pochi anni, a confluire in un unico documento.

LA EN 16798-1 IN DETTAGLIO.

1 – I PARAMETRI PER LA PROGETTAZIONE DELLA QUALITA’ DELL’AMBIENTE INTERNO

La EN 16798-1, come chiarito più volte al tavolo di lavoro europeo dallo stesso Convenor Bjarne Olesen, è una normativa che serve anche per progettare, nonostante rientri in un pacchetto di norme il cui titolo generale è “Energy Performance of Buildings”: d’altronde, per compiere dei calcoli energetici, occorre che prima vi sia un progetto! Ed il progetto si realizza a partire dall’individuazione di alcuni parametri che permettono di conferire una desiderata classe di qualità dell’ambiente interno. Sulla base di questi parametri, quindi, viene dimensionato il sistema edificio-impianto. Quest’ultimo, a seconda delle modalità di funzionamento che si basano sulla regolazione, comportano un “certo” uso energetico che, come tutti sappiamo, deve essere il più virtuoso possibile. Essi sono organizzati secondo quattro classi di aspettativa di qualità dell’ambiente interna, come evidenziato in tabella 1, che corrisponde alla tabella 4 del testo normativo. Questo approccio è molto interessante ed utile per diversi motivi. In primo luogo, questo permette una flessibilità di utilizzo della normativa. Supponiamo infatti che un committente incarichi un progettista di realizzare un progetto per ottenere la categoria dell’ambiente interno IEQII e, in seguito al preventivo, si renda conto di non avere le adeguate disponibilità economiche per sostenerlo oppure, in seguito all’analisi degli elaborati grafici, si renda conto che non vi sono gli spazi tecnici per l’alloggiamento della configurazione impiantistica: potrà per esempio indirizzarsi verso la classe IEQIII ed individuare una soluzione più sostenibile. In secondo luogo, la norma individua un livello minimo di qualità ambientale corrispondente alla classe III, al di sotto del quale non si dovrebbe mai scendere, fatta qualche rarissima e ragionevole ecce- zione in un numero di ore assai limitate (ad esempio: se l’impianto di ventilazione domestico è dimensionato per ospitare 4 persone, ma la presenza di ospiti a cena implica un temporaneo aumento dell’affollamento che fa slittare alcuni parametri dalla classe III alla classe IV, vorrà dire che vi sarà un momentaneo aumento di discomfort dovuto ad esempio all’aumentata sensazione di caldo o di aria viziata. Generalmente in questi casi l’utente gestisce la situazione aprendo i serramenti). I parametri di progetto corrispondenti alle quattro classi non sono contenuti nel testo di norma, ma nelle appendici che sono riportate in duplice copia: una, di carattere informativo, con valori di default che hanno ottenuto consenso a livello internazionale e che possono essere utilizzati in assenza di leggi locali; l’altra di carattere normativo, identica alla precedente, ma con le tabelle senza valori, che potranno essere compilate da ogni paese membro per eventuali variazioni dei valori di default, affinché non vi siano contrasti con leggi nazionali, se presenti. Sappiamo già che la Francia, ad esempio, avendo dal 1982 una specifica legislazione sulla ventilazione degli edifici, compilerà l’appendice nazionale B con valori differenti da quelli contenuti nell’appendice A. Lo stesso non dovrebbe avvenire per l’Italia, poiché non ha alcuna legge nazionale sul tema della ventilazione degli ambienti interni (fatta eccezione per l’imposizione di estrattori meccanici nei bagni ciechi e per la verifica della superficie “aeroilluminante” che, di per sé, non ha alcun collegamento con il ricambio dell’aria permanente degli ambienti). Vediamo quindi brevemente, nello stesso ordine esposto nel testo normativo, quali parametri di progetto ed analisi energetiche vengono forniti relativamente a: comfort termico, qualità dell’aria interna, illuminazione e acustica.

Tabella 1 – Categorie di qualità dell’ambiente interno

Comfort termico

I criteri per l’ambiente termico in ambienti climatizzati (riscaldati in inverno e raffrescati in estate) si basano sull’indice di comfort PMV-PPD con riferimento a valori “tipici” di attività e vestiario relativi al contesto in esame. Sulla base di questa assunzione si calcola quindi l’intervallo di valori accettabili della temperatura operativa di progetto che servono per la progettazione dell’intero sistema edificio impianto (poiché essa è fortemente influenzata anche dal comportamento dell’involucro edilizio nella sua interezza: massa dell’edifi cio, serramenti, schermature solari, strutture murarie, ecc). Gli acronimi PMV e PPD indicano rispettivamente “Predicted Mean Vote”, cioè Voto Medio Previsto e “Percentage People Dissattisfi ed” cioè Percentuale di Persone Insoddisfatte. Essi sono descritti nella UNI EN ISO 7730, norma importantissima, dalla quale sono richiamati i concetti relativi alle cause del discomfort termico locale, come le correnti d’aria, l’asimmetria radiante delle temperature, la differenza verticale di temperatura dell’aria, le temperature superfi ciali del pavimento.

Qualità dell’aria interna (IAQ: Indoor Air Quality)

Basandosi sul presupposto che la qualità dell’aria interna dipende dal controllo delle emissioni di contaminanti, dal ricambio dell’aria e, quando possibile, dalla fi ltrazione dell’aria esterna, la norma fornisce alcuni metodi per calcolare le portate d’aria di progetto di un sistema di ventilazione, sia per l’edilizia residenziale che per quella terziaria. Come criterio generale emerge un concetto che nella UNI EN 15251 non era specifi cato con la medesima chiarezza: quando gli ambienti sono occupati, la portata di ventilazione non dovrebbe mai essere inferiore a 4 L/s per persona, che corrispondono a 14,4 m3/h. Le portate di progetto considerano un regime di completa miscelazione negli ambienti, cosa questa piuttosto verosimile negli ambienti residenziali, mentre da verificare nell’edilizia terziaria con riferimento al concetto di efficienza di ventilazione. Nel caso in cui l’efficienza di ventilazione non sia unitaria è quindi possibile tarare le portate di ventilazione proporzionalmente.

Illuminazione

Viene specificato che i livelli di illuminazione negli edifi ci vanno scelti relativamente alle attività che vengono svolte affinché tutti gli occupanti abbiano condizioni confortevoli. I livelli di illuminazione devono tenere conto ovviamente anche della disponibilità di luce solare. Lo studio del comfort visivo è particolarmente importante negli ambienti terziari destinati a luoghi di lavoro a cui la norma riserva una sezione specifica che dettaglia i parametri dell’illuminazione media da mantenere.

Rumore

Poiché nella progettazione degli edifi ci gli impianti possono essere fonte di rumore, causando l’insoddisfazione degli utenti, è fondamentale saper operare una scelta accurata delle apparecchiature da utilizzare per climatizzare e ventilare. A partire dal dato di potenza acustica emessa da una centrale o da un terminale, è possibile prevedere la pressione sonora misurabile in ambiente. Pertanto, la EN 16798-1 fornisce una serie di indicazioni relative al livello di pressione sonora equivalente normalizzata, con riferimento al tempo di riverberazione per tener conto dell’eventuale assorbimento dell’ambiente. Per l’analisi completa delle tabelle contenenti i parametri, si rimanda alla lettura della normativa.

2 – I PARAMETRI PER I CALCOLI ENERGETICI

La EN 16798-1 diversifica in maniera molto netta la parte normativa dedicata alla progettazione e quella dedicata alla scelta dei parametri per i soli calcoli energetici. Essa illustra che esistono vari modi per realizzare analisi energetiche, con riferimento ad esempio a condizioni stagionali, mensili o orarie: di conseguenza la raffinatezza del calcolo aumenta e i parametri devono essere quindi determinati con accuratezza, specialmente se il calcolo è di tipo orario. Sono riportati di seguito alcuni criteri generali relativi all’impostazione dei calcoli energetici tratti dalla EN 16798-1 e suddivisi per aree tematiche.

Comfort termico

Generalmente se il calcolo dei fabbisogni energetici per il riscaldamento ed il raffrescamento è di tipo stagionale o mensile, si tende ad utilizzare gli stessi valori di temperatura interna operativa che sono stati presi in considerazione per il dimensionamento del sistema. Le cose, invece, cambiano se il calcolo è di tipo orario poiché non è detto che il sistema di climatizzazione sia regolato per funzionare continuativamente. Ad esempio sappiamo che nel periodo invernale il sistema di riscaldamento subisce una attenuazione notturna, mentre in estate, molti sistemi di climatizzazione sono in funzione solo quando le condizioni climatiche sono particolarmente critiche (ad esempio giornate particolarmente umide).

Qualità dell’aria interna (IAQ: Indoor Air Quality)

Se l’impianto di ricambio dell’aria è meccanico, generalmente per i calcoli energetici si fa riferimento alle portate di calcolo minime per i soli periodi in cui l’impianto è in funzione. Se gli impianti sono a portata variabile, ovviamente, occorre tenere conto di questo aspetto ed indicare quale sia il criterio che fornisce all’impianto la richiesta del ricambio d’aria (ad esempio potrebbe esserci un timer, oppure un sensore di anidride carbonica, ecc). Se l’impianto è naturale, invece, il calcolo si sviluppa a partire dalla valutazione delle portate d’aria con riferimento ad una normativa più complessa che tiene conto della forma dell’edificio e delle condizioni climatiche esterne: si tratta della EN 16798-7. Se l’impianto è ibrido deve tenere conto dei periodi di funzionamento meccanico e naturale.

Illuminazione

I consumi legati all’illuminazione devono essere calcolati solo per i periodi di occupazione, in accordo con profili di uso dell’edificio.

3 – LE SCHEDE CON I PROFILI DI OCCUPAZIONE DEGLI EDIFICI

La EN 16798-1, nelle appendici, contiene alcune schede tipo con profili di occupazione dedicate specifi catamente ai calcoli energetici relativi a: uffici, aule scolastiche, asili, centri commerciali, sale conferenze, ristoranti, residenze. Si tratta di esempi, che possono essere compilati conoscendo alcuni dati del sistema edificio-impianto e del tipo di occupazione. Nella appendice B.8 troviamo due tabelle che sono riportate qui sotto rispettivamente in Tabella 2 e Tabella 3 già tradotte in italiano, per far comprendere al lettore la loro impostazione. Tramite la compilazione della tabella 2 un progettista (quando sono da studiare le scelte relative al sistema edifi cio impianto di una nuova costruzione o di un immobile da riqualifi care), un certificatore energetico (in fase di compilazione dell’APE) o un EGE (durante l’elaborazione di una Diagnosi Energetica) sono guidati nella fase di individuazione dei parametri relativi all’utilizzo dell’edificio (numero di persone, loro vestiario tipico e metabolismo in base all’attività svolta), di quelli relativi ai carichi interni e di quelli relativi ai valori di set point del sistema di climatizzazione (riscaldamento e raffrescamento) e di ventilazione. Nella colonna “riferimento” è chiarito quali sono i dati derivanti dall’applicazione della norma EN 16798-1 e quelli da calcolare o reperire (come ad esempio il numero di ore di utilizzo dell’edificio o il numero di persone presenti).

Tabella 2 – Tabella tratta dall’appendice B.8 della EN 16798-1 contenente un esempio di compilazione tramite l’individuazione dei parametri “input” per il progetto da utilizzare per i calcoli energetici in abbinamento ai profi li di occupazione propri dell’edifi cio che sono riportati in tabella 3.

Tabella 3 – Tabella tratta dall’appendice B.8 della EN 16798-1 contenente un esempio di compilazione dei parametri di esercizio del sistema edifi cio impianto.

Tramite la compilazione della tabella 3, invece, è possibile definire i profili di utilizzo dell’edificio. Come si può notare, nel caso dell’edificio esaminato la fruizione degli spazi interni avviene nei soli giorni lavorativi, dalle 7 del mattino alle 18 di sera.

UNA PROPOSTA OPERATIVA PER IL CTI

Dal punto di vista operativo sappiamo che i calcoli energetici possono essere più o meno raffinati a seconda dell’analisi che si sta svolgendo. Nel caso delle diagnosi energetiche, ad esempio, è fondamentale far riferimento a profili di occupazione ed utilizzo degli impianti il più realistici possibili. Nella redazione di attestati di prestazione energetica degli edifici, invece, si sono utilizzati fino ad oggi quasi sempre profili “standardizzati” (ad esempio nell’edilizia residenziale si assume che il sistema di riscaldamento funzioni senza interruzioni per tutta la stagione a temperatura costante) nell’ambito di un calcolo mensile da compiersi mediante le parti della UNI TS 11300. Le cose però stanno cambiando, poiché l’Europa sta chiedendo di passare ad un metodo di calcolo dinamico su base oraria. Questa richiesta, che può spaventare perché richiederà un nuovo sforzo per l’aggiornamento professionale, è però sensata principalmente per il calcolo del fabbisogno di raffrescamento estivo e poi per tenere conto dell’intermittenza e dei sistemi di regolazione. Le UNI TS 11300, quindi, dovranno essere revisionate e tenere conto dell’intero pacchetto di norme in ambito EPBD. Quale migliore occasione, dunque, per prendere spunto dalla EN 16798-1. Come si legge nell’introduzione, essa è “parte della serie di norme che concorrono all’armonizzazione internazionale in tema di metodologia per la definizione della prestazione energetica degli edifici chiamata “pacchetto di norme EPB”. Tutte le norme sotto mandato EPB seguono specifiche regole per assicurare coerenza, assenza di ambiguità e trasparenza”. Di conseguenza le tabelle tratte dall’appendice B.8 della EN 16798-1 costituiscono un riferimento corretto per poter iniziare a predisporre l’impostazione del calcolo orario all’interno della UNI TS 11300rev. Poiché la finalità della certificazione energetica è quella di permettere il confronto tra edifici della stessa categoria di utilizzo, predisponendo per loro medesime condizioni di esercizio, sarà molto importante predisporre le tabelle con profili orari di occupazione dei vari edifici adeguati al contesto italiano (scuole, ristoranti, uffici, ecc). Nel caso della Diagnosi Energetica degli edifici, invece, un EGE potrà essere libero di prescindere dai valori tabulati “standardizzati” poiché dovrà svolgere calcoli energetici particolarmente raffinati e totalmente aderenti al reale utilizzo dell’edificio.