RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

CONTRIBUTI SCIENTIFICI PER L’APPLICAZIONE DELLE PROCEDURE DI CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI ESISTENTI: COMFORT ED IMPATTI AMBIENTALI

Università di riferimento

Università degli Studi "Mediterranea" di REGGIO CALABRIA - INFORMATICA, MATEMATICA, ELETTRONICA E TRASPORTI - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Matilde Pietrafesa

Descrizione

Nel contesto della certificazione energetica, introdotta in Italia con il recente recepimento della Direttiva Europea 2002/91/CE, la necessità di definire strumenti di calcolo per la valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici ha aperto nella comunità tecnico-scientifica un ampio dibattito in materia, seppur allo stato attuale esso abbia riguardato in prevalenza il solo esame dei fabbisogni energetici per il riscaldamento ambientale.
In particolare poiché la direttiva non ha stabilito una modalità univoca di valutazione dei consumi energetici, lasciando aperta ai singoli Stati la possibilità di operare la certificazione sia attraverso l’analisi dei consumi effettivi, sia attraverso i consumi stimati mediante metodi di calcolo, lo scenario che si è configurato ha visto la nascita di numerose, e non sempre coordinate, iniziative in ambito legislativo, normativo e tecnico, finalizzate al recepimento ed alla traduzione in pratica dei dettami della direttiva.
In particolare in Italia, in assenza di un coordinamento centrale, sono sorte attività di certificazione locali in ambiti territoriali diversi (comunali, provinciali, regionali) e da parte di enti particolarmente sensibili alle tematiche energetiche e ambientali.
Anche a livello europeo il comitato tecnico CEN/TC 89 del CEN Prestazioni termiche degli edifici e dei componenti edilizi, che si è occupato della preparazione di norme per l’applicazione della Direttiva Europea e sta attualmente revisionando la norma EN ISO 13790 riguardante il calcolo del consumo di energia per riscaldamento e raffrescamento ambiente, sta prevedendo, a differenza di quanto contenuto nella precedente versione, la possibilità di utilizzare metodologie di calcolo a diverso livello di dettaglio.
La norma propone in particolare l’uso sia di metodi dinamici, che risolvono le equazioni di bilancio su brevi periodi (tipicamente un’ora), che di metodi quasi-stazionari, che invece le risolvono su periodi sufficientemente lunghi da rendere trascurabili gli effetti dinamici (scala mensile o stagionale); tali effetti vengono quindi tenuti in conto introducendo fattori di correlazione, generalmente indicati come fattori di utilizzazione, rispettivamente degli apporti o delle perdite.
In particolare la norma prevede la possibilità di utilizzare alternativamente un metodo di calcolo dinamico semplificato, basato su uno schema analogo elettrico dell’edificio e su dati di input orari o, in analogia con il modello di calcolo attualmente proposto dalle norme che si riferiscono al consumo per riscaldamento, un modello quasi-stazionario che risolve il bilancio termico mensile dell’edificio.
In questo contesto, quale contributo alla definizione di metodi comuni ed affidabili per l’analisi delle prestazioni energetiche degli edifici, la linea di ricerca proposta dalla presente unità di ricerca si inquadra nell’ambito dell’analisi critica e validazione dei due metodi normativi proposti, con particolare riferimento alla loro applicazione al periodo estivo, da condurre mediante un sistematico confronto tra i risultati ottenuti e quelli conseguenti all’utilizzo di modelli di simulazione dinamici del comportamento termico dell’edificio.

In particolare le varie fasi della ricerca possono essere così schematizzate:

a) scelta di un software di simulazione energetica del sistema edificio-impianto in regime variabile
I codici di calcolo in regime variabile, che hanno mosso i primi passi nei centri di ricerca e nelle università, risolvono, ad intervalli temporali molto brevi, le equazioni necessarie per la valutazione degli scambi termici radiativi, convettivi e conduttivi tra le pareti e l’aria interna, realizzando un bilancio termico globale in cui è possibile considerare anche la radiazione solare, le sorgenti interne e le infiltrazioni d’aria. Tali codici utilizzano essenzialmente due distinti approcci metodologici: il metodo delle differenze finite e quello delle funzioni di trasferimento.
Per validare i codici di simulazione dinamica recentemente sono state introdotte a livello normativo procedure standardizzate. In particolare la metodologia contenuta nel progetto di norma prEN 15265:2005 “Thermal performance of buildings – Calculation of energy use for space heating and cooling – General criteria and validation procedures” consente di testare l’affidabilità dei modelli di calcolo in regime dinamico utilizzando dodici casi studio ottenibili a partire da un semplice modulo edilizio standardizzato, in assegnate condizioni climatiche e di noto consumo energetico annuale.
La scelta preliminare del software da utilizzare nell’analisi verrà pertanto condotta con riferimento alla procedura descritta.

b) individuazione di categorie di edifici sulle quale condurre i confronti
Per mezzo di un’indagine sul patrimonio edilizio tipico del territorio italiano, verranno individuati alcuni edifici campione rappresentativi del parco, sui quali condurre le simulazioni. Verranno in particolare selezionate differenti tipologie edilizie (edifici multipiano, villette monofamiliari, semplici moduli edilizi, ecc.) realizzate facendo uso di diverse tecniche costruttive, alle quali saranno inoltre applicati, a scopo simulativo, diversi sistemi impiantistici (radiatori, ventilconvettori, ecc.,) e di generazione del calore, anche facenti uso di fonti energetiche rinnovabili (generatore a caldaia, pompa di calore, collettore solare, ecc).

c) individuazione dei siti per l’ubicazione dei casi-studio
In relazione alla classificazione climatica del territorio italiano, saranno individuate alcune località i cui dati climatici saranno utilizzati per il calcolo dei fabbisogni di energia degli edifici selezionati, al fine di evidenziare eventuali variabilità negli scarti al variare della zona climatica e quindi dei gradi giorno nell’applicazione delle due tipologie di modelli.

d) confronto sistematico
Per gli edifici scelti nella fase b), ubicati in successione in tutte le località individuate nella fase c), sarà calcolata l’energia termica netta per riscaldamento e raffrescamento, sia utilizzando i modelli TNO e CSTB contenuti nel progetto di norma europeo prEN ISO 13790, che facendo uso del modello di calcolo in regime variabile individuato nella fase a) della ricerca.

I risultati ottenuti saranno quindi sistematicamente confrontati al fine di testare potenzialità e limiti dei vari metodi utilizzati. A causa della molteplicità dei dati di input e della complessità dell’elaborazione tali metodi possono infatti produrre risultati apprezzabilmente diversi fra loro.
Il confronto risulta pertanto di estrema importanza perché eventuali risultati anomali dovuti al processo di calcolo potrebbero comportare ricadute non trascurabili in sede di classificazione degli edifici in termini di certificazione energetica.

Nel corso della ricerca saranno attivate collaborazioni con le unità di Torino e Venezia.