Calcolo dinamico orario e metodo UNI TS 11300 a confronto

Analizziamo i vantaggi del calcolo energetico dinamico orario con la UNI EN ISO 52016 verso il metodo semi-stazionario UNI TS 11300. Dal modello energetico, agli impieghi, ai vantaggi.

La simulazione dinamica con la UNI EN ISO 52016 presenta numerose differenze rispetto alla UNI TS 11300 che utilizza il metodo semi-stazionario e mensile.

In questo articolo confrontiamo quindi i due metodi analizzandone vantaggi ed applicazioni al calcolo energetico degli edifici.

Per trattare il tema è opportuno partire dalla costruzione del modello termofisico dell’edificio: chiariamo cos’è, perché è così importante per il calcolo energetico e quali sono gli aspetti da valutare.

Ricordiamo inoltre che è possibile eseguire un confronto reale utilizzando TERMOLOG, primo software in Europa ad avere sviluppato già nel 2017 il calcolo dinamico orario. TERMOLOG presenta l’indubbio vantaggio di utilizzare lo stesso modello energetico necessario per un APE anche per la simulazione dinamica oraria, senza l’aggiunta di ulteriori dati.

Modellazione termofisica degli edifici: cos’è e a cosa serve

La modellazione termofisica dell’edificio è un processo informatizzato mediante il quale si crea un modello matematico digitalizzato di un manufatto edilizio. L’obiettivo è analizzarne e prevederne il comportamento termico e fisico in risposta alle variazioni di temperatura, umidità ed alle altre condizioni ambientali.
Questo tipo di modellazione è importante per:

• valutare l’efficienza energetica di un immobile
• identificare potenziali problemi di comfort termoigrometrico
• ed ottimizzare il progetto e la gestione energetica dell’edificio stesso.

La modellazione termofisica degli edifici: gli aspetti da valutare

Ecco i principali aspetti della modellazione energetica dell’edificio che vanno valutati quando si digitalizza un edificio dal punto di vista termofisico:

• Geometria dell’edificio: si parte dalla creazione di un modello geometrico dell’edificio che tiene conto delle dimensioni, della forma, dell’orientamento e della disposizione delle pareti, finestre, tetti e pavimenti.
  • Questa fase è molto importante perché influisce sulla captazione della radiazione solare, sulla ventilazione naturale e sulla distribuzione del calore all’interno del manufatto. Vanno peraltro valutati gli aggetti dell’edificio su sé stesso e gli eventuali ostacoli, come vegetazione ed altri immobili prossimali. Questi potrebbero fungere da schermature all’irraggiamento del sole, sottraendo importanti apporti in inverno o schermandolo in estate, abbattendo i picchi di onda termica.
    
• Proprietà dei materiali: si attribuiscono alle diverse parti dell’edificio le proprietà termiche dei materiali utilizzati, assegnando ai componenti della stratigrafia i valori di conducibilità termica, capacità termica e resistenza termica. Queste proprietà determinano quanto calore può essere disperso attraverso le superfici dell’involucro edilizio.
  
• Scambio termico: il modello tiene conto degli scambi di calore tra l’edificio e l’ambiente circostante. Ciò include il calore trasmesso attraverso le pareti, le finestre, il suolo ed il tetto, nonché il calore generato internamente da apparecchiature, occupanti e illuminazione. È molto importante l’impostazione dei vari ambienti disperdenti, rispettivamente verso:
  – ZR (zone riscaldate);
  – ZNR (zone non riscaldate);
  – EXT (esterno);
  È in questa fase che si valutano anche i ponti termici.

• Ventilazione naturale e infiltrazioni d’aria: una modellazione precisa e scrupolosa, include anche la ventilazione naturale e le eventuali infiltrazioni d’aria attraverso le fessure e le aperture nell’involucro dell’edificio. Questi fattori influenzano la dispersione di calore e l’apporto di aria fresca per garantirne il corretto ricambio necessario.
  
• Sistemi di riscaldamento, raffreddamento e illuminazione: il modello tiene conto della dotazione impiantistica, in termini di sistemi di HVAC (H: heating = riscaldamento, V: ventilation = ventilazione, AC: air conditioning = condizionamento dell’aria) e di illuminazione all’interno dell’edificio. Questi sistemi influenzano notevolmente il consumo energetico complessivo dell’edificio.
  
• Condizioni climatiche: I dati meteorologici locali vengono utilizzati per simulare le condizioni climatiche esterne, comprese le variazioni di temperatura e umidità, la radiazione solare e la velocità del vento.

Come modellare gli edifici per l’analisi energetica

Una volta che il modello termofisico dell’edificio è stato creato, è possibile diverse eseguire simulazioni, le cosiddette “analisi energetiche”. Possiamo valutare:

• i fabbisogni
• i consumi previsti a seconda dei profili d’uso dell’utente-target
• la temperatura interna
• l’umidità ed il comfort termico in diverse condizioni ambientali e operative.

Questo consente di ottimizzare il design del nostro immobile e di ponderare al meglio la sua dotazione impiantistica, così come le strategie di gestione energetica dell’edificio più efficaci. La modellazione termofisica informatica dell’edificio è un momento fondamentale per:

• progettare edifici efficienti dal punto di vista energetico
• ridurne i costi operativi
• migliorare il comfort termoigrometrico degli occupanti
• e ridurre, più in generale, l’impatto ambientale dell’edilizia.

La modellazione energetica è spesso utilizzata in combinazione con strumenti di LCA (life cycle assessment). In questo modo si valuta il rendimento termico degli edifici nelle varie fasi del loro ciclo di vita: la progettazione iniziale gestione operativa, fino alla dismissione e/o demolizione o all’eventuale recupero e riuso, a seguito di operazioni di retrofit ed efficientamento ed adeguamento normativo.

La modellazione termofisica degli edifici per le UNI TS 11300

Il pacchetto normativo UNI TS 11300 è composto da diverse parti, ognuna delle quali copre specifici aspetti relativi all’efficienza energetica degli edifici in Italia.

• UNI TS 11300-1: determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale.
• UNI TS 11300-2: determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale, per la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l’illuminazione in edifici non residenziali.
• UNI TS 11300-3: determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva.
• UNI TS 11300-4: utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria.
• UNI TS 11300-5: calcolo dell’energia primaria e dalla quota di energia da fonti rinnovabili.
• UNI TS 11300-6: determinazione del fabbisogno di energia per ascensori e scale mobili.

Le diverse parti delle UNI TS 11300 forniscono linee guida dettagliate per valutare e migliorare l’efficienza energetica degli edifici in Italia. Esse coprono una varietà di aspetti che consentono di arrivare al calcolo del fabbisogno energetico in condizioni di utilizzo standard.

I limiti della UNI TS 11300

1. Specificità geografica: la UNI TS 11300 è una norma italiana, il che significa che è stata sviluppata per adattarsi alle condizioni climatiche, normative e costruttive dell’Italia. Questa specificità la rende meno adatta per l’applicazione in altre regioni con climi e regolamentazioni diverse.
2. Approccio semplificato: la UNI TS 11300 utilizza un approccio di calcolo semplificato per valutare le prestazioni energetiche degli edifici, basato su temperature medie mensili. Questo metodo non riesce a catturare con precisione le dinamiche climatiche complesse ed i comportamenti termici degli edifici. Come sappiamo queste variano non solamente di giorno in giorno, ma anche di ora in ora.
3. Limitazioni nei dettagli di valutazione: la norma potrebbe non essere sufficientemente dettagliata per affrontare tutte le specifiche esigenze di progettazione e costruzione degli edifici, specialmente quelli con sistemi energetici complessi o tecnologie avanzate.
4. Aggiornamenti: le norme tecniche possono diventare rapidamente obsolete nel tempo, poiché nuove tecnologie ed approcci metodologici, emergono incessantemente per migliorare l’efficienza energetica degli edifici. Pertanto, se da un lato la UNI TS 11300 viene pubblicata in release sempre aggiornate, potrebbe comunque non includere – per lassi temporali rilevanti – le ultimissime innovazioni nel settore dell’efficienza energetica.
5. Non considerazione delle condizioni specifiche degli edifici esistenti: la norma è principalmente orientata verso i nuovi edifici e le ristrutturazioni importanti, ma potrebbe non fornire linee guida specifiche per valutare l’efficienza energetica degli edifici esistenti.
6. Conformità normativa: mentre la UNI TS 11300 fornisce linee guida per la valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici, la sua applicazione pratica per la conformità normativa potrebbe richiedere ulteriori requisiti o documenti specifici da parte delle autorità locali o regionali.

Il modello energetico degli edifico per la UNI EN ISO 52016 – metodo dinamico orario

Abbiamo già approfondito i vantaggi del calcolo dinamico orario. La norma UNI EN ISO 52016 è parte di un pacchetto di normative europee che fungono da linee guida per valutare l’efficienza energetica degli edifici. In particolare, essa fornisce orientamenti per il calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici nuovi ed esistenti in Europa.

La norma è stata sviluppata nell’ambito dell’Unione Europea per promuovere l’efficienza energetica degli edifici ed armonizzare le metodologie di calcolo in tutti i paesi membri. Impiega un approccio di calcolo dinamico orario che tiene conto di molteplici fattori, al fine di fornire riscontri quanto più aderenti alla realtà meteoclimatica locale.

I vantaggi del calcolo dinamico orario UNI EN ISO 52016

Vediamo in sintesi le caratteristiche della norma e i suoi principali vantaggi.

Ambiti, metodo di calcolo dinamico orario e aree di valutazione

• Ambito di applicazione: la norma è applicabile sia agli edifici nuovi che a quelli esistenti in Europa. Si concentra sulla valutazione dell’efficienza energetica in un contesto europeo, tenendo conto delle diverse condizioni climatiche e regolamentazioni dei paesi membri.
• Metodo di calcolo dinamico: a differenza di alcune norme nazionali, come la UNI/TS 11300, la UNI EN ISO 52016 prevede il calcolo dinamico orario delle prestazioni energetiche degli edifici. Questo significa che tiene conto delle variazioni climatiche e di irraggiamento solare durante l’intero anno. Ed inoltre tiene conto del comportamento termico dell’edificio e degli impianti ora per ora, in ambito giornaliero. Consente pertanto di valutare l’edificio – e quindi di ottimizzarne le prestazioni – in tutte le stagioni dell’anno.
• Aree di valutazione: la norma copre una vasta gamma di aspetti relativi all’efficienza energetica degli edifici, tra cui il fabbisogno energetico per il riscaldamento, il raffreddamento, la ventilazione, l’illuminazione e l’acqua calda sanitaria. Inoltre, tiene conto della produzione di energia rinnovabile all’interno dell’edificio.

Fattori climatici, interni, esterni e requisiti

• Inclusione di fattori climatici regionali: la norma permette l’adattamento delle metodologie di calcolo alle condizioni climatiche specifiche di diverse regioni europee, garantendo che le valutazioni siano pertinenti in base alla precisa posizione geografica dell’edificio oggetto di analisi e calcolo.
• Considerazione di fattori interni ed esterni: la UNI EN ISO 52016 tiene conto non solo delle caratteristiche dell’edificio, ma anche del comportamento degli occupanti e delle condizioni sia esterne (la radiazione solare e le eventuali schermature, la temperatura dell’aria), sia interne (temperatura interna, temperatura media radiante, temperatura operativa, umidità relativa, velocità dell’aria, carico termico sensibile per riscaldare/raffrescare, calore latente per umidificare/deumidificare, etc.) al fine di conseguire il comfort termoigrometrico degli occupanti.
• Requisiti per gli edifici esistenti: la norma include disposizioni specifiche per la valutazione dell’efficienza energetica degli edifici esistenti, consentendo il calcolo delle prestazioni e l’identificazione di misure di miglioramento.
• Strumento di riferimento: la norma fornisce infine un metodo di calcolo di riferimento che, grazie all’uniformità ed alla comparabilità dei dati, rappresenta una situazione di riferimento standard per confrontare le prestazioni energetiche degli edifici reali.

Calcolo dinamico orario UNI 52016 con TERMOLOG

TERMOLOG è il software BIM semplice e potente per progettare, certificare, analizzare edifici efficienti, al fine di ridurne i consumi, sfruttando – ove possibile – i vigenti bonus fiscali e tutte le misure agevolanti esistenti.

• Si possono creare modelli estremamente attendibili dal punto di vista termofisico, con una grafica straordinaria e di facile comprensione/interpretazione.
• Il modello richiesto per il calcolo dinamico orario è lo stesso che si utilizza per la redazione di un APE, senza inserire dati aggiuntivi.
• TERMOLOG suggerisce il bonus migliore e gli interventi di efficientamento più premianti dal punto di vista della classe energetica conseguibile.
• Tutte le pratiche e relazioni prodotte, sono completissime, intuitive da leggere, facili da comprendere e convincenti per poter essere proposte direttamente ai committenti.
• La varietà dei moduli, consente di affrontare ogni possibile pratica: Legge 10 (Progetto), APE (Certificatore), diagnosi energetica (Diagnosi), progettazione termotecnica (Impianti), analisi preliminari e relazioni PNRR (Sostenibilità), bonus fiscali, comunità energetiche rinnovabili, ponti termici FEM, contabilizzazione del calore e GAIA, il nuovo modulo di intelligenza artificiale che assiste i professionisti nella redazione di APE e L.10.