Titolo dell’incarico: Attività di analisi energetica del patrimonio storico urbano e dei consumi energetici connessi ai flussi turistici

Contrattista: Ph.D. Ing. Michelangelo Scorpio

Tutor: Prof. Ing. Sergio Sibilio

Prof. Ing. Antonio Rosato

 

1.     INTRODUZIONE

La conoscenza dei reali fabbisogni energetici di un edificio e delle sue caratteristiche termofisiche rappresenta il punto di partenza per una consapevole programmazione dei possibili interventi di miglioramento in termini di efficienza energetica. Infatti essa consente di avere una visione chiara sugli aspetti critici che comportano un maggiore dispendio energetico e di quantificare i potenziali benefici conseguibili dall’adozione di diverse misure di risparmio energetico.

Passando alla scala urbana, si può notare come, anche in questo caso, la conoscenza delle caratteristiche termiche e di utilizzo del singolo edificio rappresenti un’informazione fondamentale per definire il loro fabbisogno energetico e per una loro classificazione in termini di prestazioni termiche invernali ed estive. Sulla base di tali classificazioni è quindi possibile ottenere delle Mappe Energetiche Urbane, che sono riassuntive del fabbisogno di energia primaria e rappresentano un utile strumento per mettere a punto opportuni piani di risparmio energetico e di gestione delle risorse non più a livello di singolo edificio, bensì a livello urbano, nell’ottica di uno sviluppo sostenibile [1].

A tale scopo, l’attività di ricerca si è prefissa l’obiettivo di applicare e validare una metodologia semplificata per la classificazione delle prestazioni energetiche degli edifici. In questa prima fase, la metodologia sarà applicata ad un singolo edificio al fine di poterne valutare i vantaggi e gli svantaggi. Una volta validata la metodologia, essa potrà essere estesa ad un numero maggiore di edifici per avere una visione a scala urbana dei fabbisogni energetici associati a ciascun edificio.

L’edilizia rappresenta un settore di primaria importanza nell’ambito delle strategie energetiche europee e nazionali; basti pensare che, l’energia impiegata nel settore residenziale e terziario, rappresenta oltre il 40 % del consumo finale di energia della Comunità.

Data l’importanza del consumo energetico connesso agli edifici, sia a livello nazionale che europeo, sono stati fatti molti sforzi per definire leggi e linee guida per garantire il corretto utilizzo dell’energia [2-13].

 

2.     CASO STUDIO

L’edificio oggetto di studio è Palazzo De Fusco, situato nella piazza Bartolo Longo nel cuore del Comune di Pompei. La destinazione d’uso di questo edificio è legata alla sede municipale del Comune, infatti esclusi pochi locali situati al piano terra (tra i quali un ufficio postale ed un’agenzia di credito) l’intero edificio è adibito ad accogliere i vari uffici che costituiscono la casa municipale.

Nella Figura 1 è riportato l’inquadramento territoriale con individuazione di Palazzo De Fusco.

 

Figura 1: Inquadramento territoriale di Palazzo De Fusco.

 

La Figura 2 mostra la facciata principale di Palazzo de Fusco, che ospita il Municipio del comune di Pompei, e rappresenta l’edificio scelto per l’applicazione della metodologia individuata.

 

Figura 2: Palazzo De Fusco sede del Municipio di Pompei.

 

La metodologia individuata, attraverso sopralluoghi e misure sperimentali in loco consente di avere una fotografia dello stato di fatto. Le attività di reperimento delle informazioni, si articolano in diverse fasi:

1. caratterizzazione geometrica dell’edificio;
2. caratterizzazione termofisica dell’involucro edilizio;
3. determinazione sperimentale della trasmittanza termica delle pareti opache;
4. caratterizzazione delle macchine per la climatizzazione, degli apparecchi di illuminazione, delle apparecchiature elettriche e dei profili di occupazione;
5. redazione di schede riassuntive.

 

2.1 Caratterizzazione geometrica dell’edificio

In questa fase, sono raccolte tutte le informazioni utili a caratterizzare l’edificio dal punto di vista geometrico, come:

• piante e sezioni dell’edificio;
• destinazione d’uso degli ambienti;
• numero di piani;
• superficie ed altezza degli ambienti;
• esposizione dell’edificio e dei singoli ambienti.

 

L’edificio si sviluppa su un piano interrato, tre piani fuori terra e un sottotetto riscaldato. Di questi solo il piano interrato è privo di impianto di riscaldamento. In particolare i locali sono così distribuiti:

 

• piano cantinato (superficie utile 470 m2), dove vi sono locali inutilizzati;
• piano terra (superficie utile 310 m2), dove vi sono locali adibiti a deposito/archivi, la segreteria, l’ufficio di accettazione del Comune e locali non al servizio del Comune;
• piano primo (superficie utile 800 m2), dove vi sono uffici, locali di rappresentanza, sala consiliare e sala giunta;
• piano secondo (superficie utile 480 m2), dove vi sono uffici;
• piano terzo (superficie utile 480 m2), dove sono ubicati ulteriori uffici.

 

Sono state inoltre ricostruite le piante di tutti i piani riscaldati dell’edificio. Nelle Figure 3, 4, 5 e 6 sono riportate le piante di tutti i piani riscaldati nelle quali sono stati identificati gli ambienti oggetto di studio nell’ambito dell’attività di ricerca svolta.

 

Figura 3: Pianta Piano Terra con identificazione dei locali analizzati durante l’attività di ricerca.

 

Figura 4: Pianta Piano Primo con identificazione dei locali analizzati durante l’attività di ricerca.

 

Figura 5: Pianta Piano Secondo con identificazione dei locali analizzati durante l’attività di ricerca.

Figura 6: Pianta Piano Terzo con identificazione dei locali analizzati durante l’attività di ricerca.

 

2.2 Caratterizzazione termofisica dell’involucro edilizio

In questa fase, sono raccolte tutte le informazioni utili a caratterizzare l’edificio dal punto di vista del suo involucro, inteso non solo come superfici verticali opache, ma anche come tipologia di elementi finestrati, tipologia dei solai interpiano e di copertura. In particolare, per le pareti verticali opache e per i solai interpiano e di copertura sono state considerate le informazioni circa:

• la tipologia costruttiva;
• materiali utilizzati;
• spessore.

 

Per gli elementi finestrati sono state considerate le informazioni circa:

• superficie totale del componente finestrato;
• tipologia e materiale del telaio;
• spessore del telaio;
• superficie dei vetri;
• tipologia dei vetri (vetro singolo, doppio, con trattamento superficiale,….)
• spessore delle lastre di vetro e dell’intercapedine;
• gas di riempimento dell’intercapedine.

 

Relativamente a Palazzo de Fusco, le pareti verticali opache sono state realizzate utilizzando roccia locale con spessore di circa 70 cm; la tipologia della muratura è prevalentemente a sacco. Le strutture orizzontali sono costituite da solai in ferro e/o volte in muratura.

La copertura è a tetto con doppia falda, struttura costituita da travi in legno ancorate nella muratura perimetrale e copertura realizzata con manto in tegole.

 

 

2.3 Determinazione sperimentale della trasmittanza termica delle pareti opache

Le informazioni reperite sulle modalità e i materiali con cui sono state realizzate le pareti opache verticali non sono risultate tali da consentire una opportuna valutazione del valore della trasmittanza termica.

Per questo motivo, è stato necessario ricorrere a metodi di misurazione sperimentale in loco per consentire una corretta valutazione del valore della trasmittanza termica delle pareti.

Il sistema di misura utilizzato è il Trsys01, il cui schema di funzionamento è riportato in Figura 7; in accordo con la norma ISO 9896 [14] consente misure di trasmittanza termica su componenti edilizi mediante la misura della differenza di temperatura tra la superficie interna e quella esterna e del valore del flusso termico. Per tenere in conto della variabilità delle caratteristiche termofisiche della parete, il sistema consente di effettuare contemporaneamente le misurazioni in due punti distinti della parete. Il sistema è composto da 2 sensori di flusso termico del tipo HFP01 della Hukseflux Thermal sensor (sensibilità: 50 V/Wm², campo di misura: -2000 ÷ 2000 W/m², campo di temperatura: -30 ÷ 70 °C, tempo di risposta: ± 3min, accuratezza: ± 5%), 4 termocoppie tipo KX per la misura di temperatura sulla superficie interna ed esterna della parete (campo di misura: -30 ÷ 80 °C, accuratezza: ± 2 °C). I sensori sono collegati ad un’Unità di Misura e Controllo (UMC) a sua volta collegato ad un computer e gestito con il software PC208W per l’acquisizione e la registrazione dei dati.

 

Figura 7: Schema di funzionamento del termoflussimetro.

 

Con riferimento alla Figura 7, i vari sensori di misura sono stati posizionati secondo lo schema:

 

• HTP01 002015 sonda di flusso termico sulla superficie interna (primo punto di misura);
• HTP01 002020 sonda di flusso termico sulla superficie interna (secondo punto di misura);
• TC11 sonda di temperatura superficiale interna, (primo punto di misura);
• TC21 sonda di temperatura superficiale esterna, (primo punto di misura);
• TC12 sonda di temperatura superficiale interna, (secondo punto di misura);
• TC22 sonda di temperatura superficiale esterna, (secondo punto di misura).

 

I dati sono raccolti sono memorizzati ogni 10 minuti con intervallo di acquisizione di 5 minuti, per cui ogni dato risulta la media di 3 valori.

In generale il comportamento reale dei componenti edilizi si discosta tuttavia dal caso ideale effettuato in laboratorio e va valutato da caso a caso. Tra i principali motivi che causano questo scostamento si hanno:

1. flusso termico non monodimensionale (presenza di ponti termici in prossimità della parete);
2. impossibilità di riprodurre condizioni termiche stazionarie in campo come avviene in laboratorio;
3. effetti di accumulo termico che si verificano all’interno della struttura;
4. variazioni delle proprietà termiche dei materiali, dovuti sia all’invecchiamento che a formazione di condensa interstiziale;
5. presenza di irraggiamento solare sulle superfici.

 

Per ridurre al minimo l’influenza di questi fattori sui valori acquisiti, è necessario che:

1. le sonde siano posizionate in una zona accuratamente scelta e lontano da sorgenti di calore eventualmente presenti nelle vicinanze e da ponti termici presenti nella struttura che alterano le condizioni di monodimensionalità;
2. sia garantita la perfetta adesione dei sensori alla parete (a tale scopo è raccomandabile l’impiego di paste conduttive per ridurre la resistenza termica di contatto e di nastri adesivi per le sonde di temperatura);
3. sia effettuata un’indagine termografica sulla parete prima di procedere al posizionamento delle sonde;
4. il sensore sia rivestito con materiali le cui caratteristiche ottiche siano simili a quelle della superficie di cui si vuole rilevare la temperatura superficiale (in questo modo l’elemento sensibile del trasduttore si troverà nelle medesime condizioni della parete in prova);
5. l’ambiente interno sia riscaldato (nel periodo invernale) o raffrescato (nel periodo estivo) in modo da incrementare la differenza di temperatura tra la superficie interna ed esterna della parete analizzata;
6. le misure di trasmittanza termica siano effettuate su componenti le cui superfici siano esposte a nord o comunque siano ombreggiate.

 

L’utilizzo del termoflussimetro consente di valutare il valore della trasmittanza termica della parete con un errore compreso tra l’1% e il 15%, con valore medio di circa l’8%, in funzione del modo in cui viene approntata e svolta la l’acquisizione dei dati.

La misurazione della trasmittanza termica è stata effettuata in una stanza localizzata al primo piano di Palazzo De Fusco. Questo locale è stato ritenuto il più appropriato in quanto ha consentito di installare il termoflussimetro su una parete esposta a nord. Per tutta la durata della prova, all’interno di questo locale è stato utilizzato un climatizzatore elettrico per garantire una temperatura dell’aria di 21 °C e vi è stato impedito l’accesso. Tali accorgimenti hanno consentito di ritenere che le variazioni di flusso termico dipendano esclusivamente dalle oscillazioni del valore della temperatura esterna. Le misurazioni sono state condotte per un periodo di 5 giorni.

I sensori sono stati posizionati nella parte centrale della parete, ad un’altezza di circa 2.20 metri (di poco inferiore al valore medio dell’altezza totale della parete pari a circa 5 metri). In questo modo stato possibile ritenere valida l’ipotesi di flusso termico monodimensionale.

Nelle Figure 8a e 8b è visibile il modo in cui sono state posizionate le sonde di misura sulla superficie interna della parete. Sulle sonde di temperatura è stato applicato del nastro adesivo con caratteristiche ottiche simili a quelle della parete di cui si vuole rilevare la temperatura superficiale, in modo da poter trascurare effetti di diverso assorbimento dell’irraggiamento dei corpi circostanti.

Nella Figura 9 è visibile il modo in cui sono state posizionate le sonde di misura sulla superficie esterna della parete.

 

a)	b)

Figura 8: Posizionamento interno delle sonde di misura a), con particolare dell’istallazione dei  sensori di flusso termico e di temperatura nei due punti di misura b).

 

Figura 9: Posizionamento esterno delle sonde di misura.

 

 

La valutazione delle prestazioni in opera delle pareti comporta inevitabilmente lo studio di sistemi in regime transitorio. E’ quindi necessario analizzare i dati raccolti con opportune tecniche; le misura acquisite sono state elaborate con il “Metodo della somma progressiva”.

Il metodo consiste nel calcolare la conduttanza utilizzando, ad ogni istante, anziché i valori istantanei di flusso e temperatura, i valori calcolati su tutti gli istanti precedenti secondo la relazione:

 

                                                                                                                          (1)

Dove j_j è il valore misurato del flusso termico all’stante j, T_si è la temperatura della superficie interna della parete e T_se è la temperatura della superficie esterna della parete all’istante j. Si può considerare convergente un sistema in cui il valore di conduttanza oscilla attorno all’asintoto orizzontale con ampiezza massima di 0.05 W/m²K.

Questa metodologia di analisi dei dati sperimentali acquisiti fornisce risultati sufficientemente accurati, ma presenta il difetto di richiedere tempi di acquisizione abbastanza lunghi e dipendenti dall’inerzia termica della parete in esame; maggiore è l’inerzia termica della parete maggiore dovrà essere il periodo di acquisizione.

La convergenza è raggiunta più rapidamente se dal processo di media vengono esclusi i risultati ottenuti nelle prime ore di acquisizione, laddove l’effetto del transitorio termico legato al raggiungimento dell’equilibrio termico tra strumentazione e parete è non trascurabile. Le misure di conduttanza termica risulteranno inoltre tanto più attendibili quanto più i valori delle temperature risultano costanti, cioè quanto più ci si avvicina alla condizione di regime stazionario, condizione realizzabile a causa della variazione della temperatura esterna.

Nella Figura 10, a titolo esemplificativo, è riportata la schermata del software PC208W utilizzato per l’acquisizione dei dati; sull’asse delle ascisse è riportata la scala del tempo e sull’asse delle ordinate sono riportati i valori della temperatura ed del flusso termico.

 

 

Figura 10: Schermata del software PC208W durante l’acquisizione dei dati.

 

Con riferimento alla Figura 10:

• la linea azzurra (T11) indica la sonda di temperatura posizionata sulla superficie interna della parete nel primo punto di misurazione;
• la linea gialla (T21) indica la sonda di temperatura posizionata sulla superficie interna della parete nel secondo punto di misurazione;
• la linea verde (DT1) indica la differenza di temperatura fra i valori di temperatura acquisiti dalla sonda posizionata sulla superficie interna ed esterna della parete nel primo punto di misurazione;
• la linea viola (DT21) indica la differenza di temperatura fra i valori di temperatura acquisiti dalla sonda posizionata sulla superficie interna ed esterna della parete nel secondo punto di misurazione;
• la linea bianca (HF1) indica il valore del flusso termico istantaneo nel primo punto di misurazione;
• la linea rossa (HF2) indica il valore del flusso termico istantaneo nel secondo punto di misurazione.

 

Per ciascun punto di misura, per ogni istante di acquisizione j è possibile calcolare il corrispondente valore della trasmittanza termica istantanea della parete Uj (dipendente dai valori assunti dai vari parametri all’istante j) mediante la relazione:

 

                                                                                                                                  (2)

 

dove j_j è il valore del flusso termico misurato nell’istante j e DT_j è la differenza misurata tra la temperatura della superficie interna ed esterna della parete nell’istante j.

Nella Figura 11 sono riportati i valori della trasmittanza termica istantanea (asse delle ordinate) calcolati sulla base dei valori sperimentali acquisiti per i due punti di misura; sull’asse delle ascisse sono riportati il numero delle memorizzazione dei dati.

Nella Figura 12 sono riportati i valori della trasmittanza termica calcolata secondo il metodo delle somme progressive. La figura mostra che le differenze tra i valori calcolati per il due punti di misura siano molto piccole, e che entrambe tendano asintoticamente ad un valore di circa 1.74 W/m²·K.

Noto il valore di trasmittanza e dello spessore del muro, si ricava il valore della conducibilità termica della parete pari a circa 1.22 W/m·K

 

Figura 11: Diagramma dei valori della trasmittanza termica istantanea acquisiti.

 

Figura 12: Valori di trasmittanza (W/m²•K) calcolati secondo il metodo della somma progressiva.

 

 

2.4 Caratterizzazione delle macchine per la climatizzazione, degli apparecchi di illuminazione, delle apparecchiature elettriche e dei profili di occupazione e schede descrittive

 

La diagnosi energetica  identifica due tipologie di audit da applicare per una migliore acquisizione dei dati e la relativa elaborazione degli stessi:

• un audit “leggero” che, attraverso sopralluoghi, individua le caratteristiche di involucro e degli impianti producendo una scheda anagrafico-impiantistica contenente le caratteristiche dell’edificio (ad es. tipologia di muratura, superfici vetrate, tipologia di serramenti), le caratteristiche degli impianti con i relativi consumi energetici (ad es. pompe di calore) e i dati relativi alle apparecchiature elettriche. Si tratta di un reale rilievo sullo stato di fatto dell’edificio esistente che consente di accumulare quante più informazioni possibili sull’edificio preso in esame.
• un audit di dettaglio che ricostruisce il bilancio energetico, sia termico che elettrico, dell’edificio indicando quali sono gli impianti più energivori, elaborando i dati messi a disposizione dall’audit sopraindicato per gli interventi migliorativi per la riduzione dei consumi e dei costi.

 

I dati disponibili sulla sede comunale hanno permesso una catalogazione schematica delle macchine per la climatizzazione, degli apparecchi di illuminazione, delle apparecchiature elettriche e dei profili di occupazione.

Per ciascun ambiente, sono state elaborate delle schede descrittive in cui sono state riportate tutte le informazioni disponibili circa le superfici in m², il volume, la destinazione d’uso, il numero di persone, gli orari di funzionamento, le tipologia degli infissi con le rispettive misure, le superfici opache, i ponti termici, le apparecchiature elettriche con i relativi consumi, le pompe di calore e le macchine frigorifere. Oltre a tali informazioni sono state sistematizzate informazioni di carattere generale come:

 

• la descrizione della tipologia di utenza e dell’orario di utilizzo degli uffici;
• il reperimento di materiale come planimetrie e bollette elettriche dei consumi elettrici.

 

La Figura 13 riporta, a titolo di esempio, una delle schede descrittive in cui sono state riportate le informazioni relative ad uno degli ambienti analizzati. Le schede descrittive di tutti gli ambienti analizzati sono riportati nell’Allegato 1.

I dati disponibili sono relativi a 38 ambienti ed hanno consentito di definire le seguenti caratteristiche generali relative alle apparecchiature per la climatizzazione e l’illuminazione:

• il riscaldamento invernale degli ambienti è garantito tramite l’utilizzo di pompe di calore elettriche a compressione di vapore aria-aria (con potenza termica nominale compresa tra circa 1 e circa 5 kW e valori del COP intorno a 3.3) e/o stufe elettriche;
• il raffrescamento degli ambienti è garantito tramite l’utilizzo di macchine frigorifere elettriche a compressione di vapore aria-aria (con potenza frigorifera nominale compresa tra circa 1 e circa 4,5 kW e valori del COP intorno a 3);
• l’illuminazione degli ambienti è ottenuta tramite mediante diverse tipologie di corpi illuminati con diversi tipi di sorgenti luminose.

 

 Figura 13: Esempio di scheda descrittiva.

 

2.5 Calcolo dei fabbisogni di energia elettrica, termica e frigorifera

Valutare il fabbisogno energetico annuo di un edificio, rappresenta il punto di partenza per poter definire la sua efficienza. Infatti, la sua conoscenza consente sia di effettuare una classificazione energetica dell’edificio, sia di valutare il risparmio energetico conseguibile a seguito di un intervento di efficientamento.

Sulla base delle informazioni disponibili, il consumo energetico di un edificio può essere valutato tramite una misura diretta (utilizzando strumenti di misura) oppure essere stimato sulla base delle informazioni relative alla tipologia di apparecchi elettrici ed il loro periodo di utilizzazione. Utili informazioni possono inoltre essere desunte dalle fatture energetiche, che consentono di avere sia informazioni circa il consumo mensile di energia diviso a seconda delle fasce orarie in cui essa viene consumata, che informazioni di carattere economico (costo medio unitario del kWh).

Non essendo disponibile un sistema di acquisizione dei consumi, sulla base delle informazioni reperite in fase di audit e riportate nelle schede riassuntive, è stata effettuata una stima teorica dei consumi annuali termici ed elettrici dell’edificio.

Nella valutazione teorica dei consumi è necessario prendere in considerazione diversi fattori come gli effettivi giorni lavorativi di orario continuato e di orario ridotto e le ore di utilizzo delle singole apparecchiature e dei consumi elettrici di ciascuna di esse e tener presente che la conoscenza degli effettivi intervalli di utilizzo delle apparecchiature influisce in maniera significativa sulla valutazione dei consumi.

Oltre alla stima dei consumi sulla base delle attività di audit, per il caso studio esaminato è stato possibile analizzare le fatture elettriche relative ad una annualità pregressa; per questa annualità, il consumo elettrico ha rappresentato la totalità dei consumi energetici non essendo presenti altri impianti/apparecchi basati sull’utilizzo di altre fonti energetiche (gas naturale, gasolio,…).

Facendo riferimento ai dati desunti dalle fatture elettriche, i consumi elettrici puri sono stati ricavati dalle fatture elettriche (in quanto il consumo elettrico puro stimato non forniva un valore reale o quanto meno ammissibile) tenendo conto che nei mesi di Aprile e Maggio non sono state utilizzate apparecchiature per riscaldamento e raffrescamento. Il consumo elettrico di questi mesi è stato quindi assunto come il consumo elettrico puro e posto pari a 5500 kWh_e/mese. Moltiplicando tale valore per l’intero anno si è ottenuto il valore di consumo elettrico puro annuo pari a 66000 kWh_e/anno. Per ottenere i valori dei consumi elettrici per riscaldamento e raffrescamento, è stato sottratto il valore mensile di 5500 kWh elettrico puro ai consumi elettrici nei mesi del periodo di riscaldamento e di raffrescamento.

I consumi per riscaldamento dell’edificio per il riscaldamento durante il periodo invernale (Novembre, Dicembre, Gennaio, Febbraio e Marzo) sono stati calcolati in base ai consumi elettrici delle pompe di calore (considerando un valore medio del COP pari a 3.3) e stufe elettriche. Il consumo energetico totale annuo, in termini di potenza termica e riferito al periodo di riscaldamento, è pari a 55453 kWh_t/anno.

Allo stesso modo è stato ricavato il consumo per raffrescamento riferito al periodo estivo (Giugno, Luglio, Agosto, Settembre e Ottobre) è stato valutato considerando le potenze termiche delle macchine frigorifere elettriche; per tale periodo è stato calcolato un consumo energetico totale pari a 39359 kWh/anno.

 

2.6 Determinazione degli Indicatori Energetici Normalizzati (IEN)

Obiettivo della attività è anzitutto quello di calcolare, per l’edificio preso in esame, indicatori normalizzati coi dati di un campione di edifici pubblici su cui tali valutazioni sono state già fatte.; tali indicatori sono riferiti ai consumi specifici dovuti al riscaldamento e ai consumi specifici di energia elettrica e seguono seguono le indicazioni dell’ENEA.

In particolare i consumi specifici corretti vengono denominati IEN_R (Indicatori Energetici Normalizzati per Riscaldamento), e per la parte relativa al consumo di energia elettrica IEN_E (Indicatori Energetici Normalizzati per consumo elettrico).

Per determinare gli Indicatori Energetici, la procedura proposta si articola in diverse fasi:

devi specificare che quanto riportato nel seguito si applica al solo Indice per riscaldamento, mentre per il consumo elettrico l’indice normalizzato è più semplice.

 

Fase 1: Rilevare i consumi di energia degli ultimi 3 anni, sia per riscaldamento che elettrico;

Fase 2: Rilevare la volumetria lorda riscaldata, la superficie lorda ai piani e la superficie disperdente degli edifici;

Fase 3: Individuare i “Gradi-Giorno” della località in cui è situato l’edificio scolastico;

Fase 4: Individuare il fattore di normalizzazione del consumo per riscaldamento per tener conto della forma degli edifici e l’analogo fattore legato all’orario di funzionamento;

Fase 5: Individuare il fattore di normalizzazione dei consumi di energia per tener conto dell’orario di funzionamento;

Fase 6: Calcolare gli Indicatori Energetici Normalizzati IEN_R e IEN_E;

 

Fase 1: rilevare i consumi di energia sia per riscaldamento che elettrico

Il consumo elettrico puro annuo è stato calcolato pari a 66.000 kWh/anno, mentre il consumo di energia per riscaldamento è stato estrapolato dai consumi elettrici delle pompe di calore, riferito al periodo di riscaldamento previsto per legge (Gennaio, Febbraio, Marzo, Novembre e Dicembre) ed è pari a 55.453 kWh/anno.

 

Fase 2: rilevare la volumetria lorda riscaldata, la superficie lorda ai piani e la superficie disperdente degli edifici:

• V = VOLUMETRIA LORDA RISCALDATA (sono compresi i muri esterni mentre sono escluse quelle parti dell’edificio non riscaldate: interrati, magazzini, garage, vano scala, pareti non riscaldate);
• A_p = SUPERFICIE LORDA AI PIANI (viene ricavata dalle planimetrie o con rilievi diretti, comprendendo nelle misure anche i muri divisori, esclusi i muri perimetrali);
• S = SUPERFICIE DISPERDENTE (è data dalla somma delle singole superfici che avvolgono il volume lordo riscaldato: pareti perimetrali, coperture, solai di piano terra ).

 

Nella Tabella 1 sono riportati dati relativi alla fase 2.

 

Tabella 1: dati riassuntivi della fase 2.

 

Fase 3: individuare i “Gradi-Giorno” della località in cui è situato l’edificio.

I Gradi-Giorno (GG) sono ottenuti dalla sommatoria delle sole differenze positive tra la temperatura interna di progetto (20°C) e la temperatura media giornaliera, per tutti i giorni di riscaldamento della stagione invernale di una determinata località.

Per Pompei il numero di gradi giorno è pari a 1131

 

Fase 4: individuare il fattore di normalizzazione del consumo per riscaldamento.

Per permettere il confronto, il consumo specifico rilevato dovrà essere “normalizzato” con un fattore che tenga conto della sua forma ed è espresso espressa dal rapporto tra la superficie disperdente dell’edificio ed il suo volume lordo riscaldato (S/V). Per l’edificio analizzato tale fattore è pari a 0.37 m²/m³.

Il Fattore di normalizzazione (F_e) dovuto alla forma si ricava dalla Tabella 2 qui riportata:

 

Tabella 2: fattore di normalizzazione dovuto alla forma.

 

Fase 5: individuare il fattore di normalizzazione dei consumi di energia per tener conto dell’orario di funzionamento del comune.

In questo caso il fattore di normalizzazione vale sia per i consumi di energia termica che per quelli di elettricità in quanto entrambi dipendono dalle ore di funzionamento.

Nella tabella che segue sono riportati i valori dei fattori di normalizzazione (F_h) dei consumi di riscaldamento e di energia elettrica relativi alle ore di funzionamento giornaliero del Comune:

 

Tabella 3: fattore di normalizzazione dovuto all’orario di funzionamento.

 

Per il caso di riferimento, con un periodo di funzionamento giornaliero di 7 ore è stato individuato un valore del fattore di normalizzazione (F_h) pari a 1.1.

 

Fase 6: calcolo gli Indicatori Energetici Normalizzati IEN_R e IEN_E:

 

• Calcolo dell’ INDICATORE ENERGETICO NORMALIZZATO IEN_R

 

IEN_R = (kWht·F_e·F_h·1000)/(V·GG)

IEN_R =(55453·0,9·1,1·1000)/(9480·1131)= 5 Wh/(m³·GG·anno)

 

• Calcolo dell’INDICATORE ENERGETICO NORMALIZZATO IEN_E

 

IEN_E =(kWh·F_h)/A_p

IEN_E =(66000·1,1)/1865 = 38,9 kWh/m²·anno

 

 

3.     Mappa termica urbana

Le informazioni ottenute dall’applicazione della metodologia su Palazzo De Fusco si prestano ad un utilizzo su almeno due scale: edificio ed urbana.

A scala edificio, le informazioni ottenute consentono di classificare dal puto di vista energetico l’edificio e sulla base di tale classificazione possono essere sviluppati interventi di efficientamento energetico e valutati i benefici conseguibili dall’adozione di misure di risparmio energetico.

A scala urbana, le informazioni raccolte possono essere utilizzate per creare delle mappe riassuntive del fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione e per una classificazione delle prestazioni energetiche sia per la stagione invernale che quella estiva. Tali mappe rappresentano un utile strumento a disposizione dei decisori per mettere a punto opportune politiche di governo del “sistema città” improntate al risparmio energetico e ispirate al più generale obiettivo dello sviluppo urbano sostenibile. A titolo esemplificativo, nella Figura 14 è riportata una possibile mappa termica urbana realizzabile per l’area di Pompei.

 

Figura 14: Esempio di mappa termica urbana dell’area di Pompei.

 

BIBLIOGRAFIA

[1]   Ascione, R. F. De Masi, F. de Rossi, R. Fistola, M. Sasso e G. P. Vanoli, «Analysis and diagnosis of the energy performance of buildings and districts: Methodology, validation and development of Urban Energy Maps,» Cities, vol. 35, pp. 270-283, 2013.

[2]   DPR 412 del 26/08/1993 regolamento recante norme per la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici e degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia.

[3]   DPR 551 del 21/12/1999 regolamento recante modifiche al DPR 412 del 26/08/2003.

[4]   Direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico in edilizia

[5]   Dlgs n.387 del 29/12/2003 attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell’energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell’elettricità

[6]   Dlgs n.192 del 19/08/2005 “attuazione della direttiva 2002/91/CE”

[7]   Dlgs n.311 del 29/12/2006 “disposizioni correttive ed integrative al decreto legislativo 19 agosto 2005, n192”

[8]   Direttiva 2006/32/CE relativa all’efficienza degli usi finali dell’energia e i servizi energetici

[9]   Dlgs n.115 del 30/05/2008 attuazione della direttiva 2006/32/CE

[10]   DPR 59 del 2/04/2009

[11]   LINEE GUIDA del 26/06/2009 linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici.

[12]   UNI TS 11300-Parte 1 Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale.

[13]   UNI TS 11300-Parte 2 Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria.

[14]   ISO 9869. Thermal insulation — Building elements — In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance.