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Confronto tra prestazione energetica invernale ed estiva negli edifici ad elevato isolamento termico

Negli ultimi decenni gli Stati membri europei hanno attuato numerose politiche energetiche, volte a ridurre il consumo di energia e le emis-sioni di CO2 degli edifici. Il recepimento della direttiva 2010/31/UE ha migliorato significativamente l’efficienza energetica degli edifici, sia nelle nuove costruzioni sia nell’adeguamento degli edifici esi-stenti, ma sono ancora molte le potenzialità di risparmio energetico e di sostenibilità in ambito edilizio. Infatti il 40% degli usi finali di energia nell’Unione Europea è rappresentato dagli edifici e il 75% di essi risulta ancora inefficiente sotto il profilo energetico.

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Articoli tecnico scientifici o articoli contenenti case history
La Termotecnica, gennaio-febbraio 2018

Pubblicato
da Alessia De Giosa




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Tecnica 42 LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 Energia & Edifici INTRODUZIONE
Negli ultimi decenni gli Stati membri europei hanno attuato numerose
politiche energetiche, volte a ridurre il consumo di energia e le emis-
sioni di CO 2 degli edifici. Il recepimento della direttiva 2010/31/UE ha migliorato significativamente l'efficienza energetica degli edifici,
sia nelle nuove costruzioni sia nell'adeguamento degli edifici esi-
stenti, ma sono ancora molte le potenzialit di risparmio energetico
e di sostenibilit in ambito edilizio. Infatti il 40% degli usi finali di
energia nell'Unione Europea rappresentato dagli edifici e il 75%
di essi risulta ancora inefficiente sotto il profilo energetico [1]. Nei
prossimi anni quindi la riqualificazione del patrimonio edilizio in
edifici ad energia quasi zero (nZEB) rivestir un ruolo di primo piano.
A livello europeo si attende a breve un aggiornamento della Direttiva
2010/31/UE con l'integrazione di strategie di ristrutturazione degli
edifici a lungo termine, l'uso di tecnologie intelligenti in campo edilizio
e la semplificazione delle norme vigenti per raggiungere gli obiettivi
di efficienza energetica e di contenimento dei cambiamenti climatici.
A livello nazionale, il D.M. 26/06/2015 [2] fissa per gli edifici ad
energia quasi zero la verifica di alcuni requisiti minimi di prestazione
energetica, ricorrendo all'approccio dell'edificio di riferimento [3]. Si
tratta di un edificio identico a quello oggetto di studio per geometria,
orientamento, ubicazione geografica, destinazione d'uso e tipologia
di impianto, avente per caratteristiche termiche ed energetiche
predeterminate dal decreto. Con l'obiettivo di migliorare in primo
luogo le prestazioni energetiche del fabbricato, il decreto prevede
la verifica dell'indice di prestazione termica utile per riscaldamento
e per raffrescamento. A tal fine, essendo la trasmittanza termica
il principale parametro per descrivere la qualit dell'involucro, il
decreto prescrive valori limite di trasmittanza termica dell'involucro
dell'edificio di riferimento gradualmente pi restrittivi secondo due
fasi di applicazione: (1) dal 1 luglio 2015 per tutti gli edifici, e (2)
dal 1 gennaio 2019 per gli edifici pubblici ed a uso pubblico e dal 1 gennaio 2021 per tutti gli altri edifici. Nello specifico, la seconda
fase si riferisce agli edifici ad energia quasi zero. La prestazione
energetica (EP) dell'edificio di riferimento rappresenta il requisito
energetico limite dell'edificio in fase di progettazione.
La riduzione dei valori di trasmittanza termica determina la dimi-
nuzione del fabbisogno di energia termica del fabbricato per la
climatizzazione invernale; al contrario, l'elevato livello di isolamento
termico causa di solito un fabbisogno maggiore di energia termica
per la climatizzazione estiva e, se non associato ad altre tecnologie,
pu contribuire al surriscaldamento degli ambienti interni soprattutto
nei climi pi caldi.
Queste affermazioni sono avvalorate dai risultati di diversi studi; ad
esempio, in Pathan et al. [4] stato applicato il metodo adattativo
di comfort termico ed stato dimostrato che, nel contesto attuale, le
abitazioni corrono un rischio significativo di surriscaldamento; in
Chvatal et al. [5] stato osservato che per gli edifici residenziali con
scarsa ventilazione e apporti solari elevati, nella stagione estiva l'au-
mento dello spessore dell'isolamento termico comporta un maggiore
discomfort e conseguentemente un maggiore consumo di energia.
In letteratura, diversi autori hanno confrontato varie soluzioni costrut-
tive valutando l'influenza delle propriet termofisiche dell'involucro
opaco sulle prestazioni energetiche degli edifici [6], [7], [8], eviden-
ziando anche il ruolo dell'inerzia termica. Come riportato da Bojic et
al. [9], la differenza tra i fabbisogni di energia per il riscaldamento
utilizzando come involucro opaco una parete a bassa inerzia ed
un'altra parete con inerzia pi alta pu raggiungere circa il 10%,
parallelamente i fabbisogni energetici per la climatizzazione estiva
possono differire di circa il 20%.
A partire da tali evidenze, la presente ricerca approfondisce in quali
condizioni riducendo gradualmente i valori della trasmittanza termica
dell'edificio di riferimento sino ai limiti del 2019/21 si verifichi uno
sbilanciamento tra i fabbisogni di energia termica utile per riscalda- di G. Murano, I. Ballarini, D. Dirutigliano, E. Primo, V. Corrado Confronto tra prestazione energetica invernale ed
estiva negli edifici ad elevato isolamento termico
I requisiti di prestazione energetica degli edifici ad energia quasi zero indirizzano verso edifici sempre pi isolati termicamente. Ne deriva un minore
fabbisogno termico per riscaldamento, ma allo stesso tempo un incremento del fabbisogno per raffrescamento. Lo studio esamina varie tipologie
edilizie e zone climatiche e approfondisce gli effetti di un aumento progressivo del livello di isolamento termico dei componenti di involucro sulla
prestazione energetica invernale ed estiva degli edifici. COMPARISON BETWEEN ENERGY PERFORMANCE FOR HEATING AND COOLING OF HIGHLY INSULATED BUILDINGS
In accordance with the energy performance requirements for nearly zero-energy buildings, the U-values of the building envelope are gradually
becoming more and more restrictive, thus leading to highly insulated buildings. However, despite higher thermal insulation of building components
reduces the energy need for heating, it may cause an increase of energy need for cooling. In this article, the effects of a thermal insulation increase
on building energy needs are studied for different building types and climatic zones. Giovanni Murano, Ilaria Ballarini, Domenico Dirutigliano, Elisa Primo, Vincenzo Corrado
Politecnico di Torino, Dipartimento Energia Tecnica LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 43 Energia & Edifici mento e raffrescamento.
Nell'articolo sono analizzate soluzioni tecniche per gli edifici ad
energia quasi zero conformi ai requisiti di legge. L'analisi eseguita
in due diverse localit climatiche italiane (Milano e Palermo) per
diverse categorie edilizie.
Nonostante il D.M. 26/06/2015 richieda che il calcolo delle presta-
zioni energetiche dell'edificio sia svolto mediante il metodo quasi-
stazionario (UNI/TS 11300), nel presente lavoro stata applicata
una simulazione dinamica dettagliata in quanto, rispetto al metodo
quasi-stazionario, riesce a descrivere meglio il comportamento termi-
co reale dell'edificio e fornisce risultati pi rappresentativi. REQUISITI MINIMI DI PRESTAZIONE
ENERGETICA DEGLI EDIFICI
Il D.M. 26/06/2015 prevede la verifica degli indici di prestazione
termica utile per riscaldamento e per raffrescamento (EP H,nd e EPC,nd), calcolati attraverso l'approccio dell'edificio di riferimento. Ulteriori
parametri da verificare riguardano la qualit termica dell'involucro
dell'edificio e le prestazioni degli impianti tecnici. Essi non sono trattati
in questo documento ma sono gi stati analizzati in altri lavori degli
autori [10].
Per quanto riguarda le prestazioni energetiche estive dell'edificio, al
fine di limitare i fabbisogni energetici per la climatizzazione estiva e
contenere la temperatura interna degli ambienti (e conseguentemente
i carichi termici di picco), il D.M. 26/06/2015 richiede: (1) di va-
lutare puntualmente l'efficacia dei sistemi schermanti delle superfici
vetrate tali da ridurre l'apporto di calore per irraggiamento solare,
(2) per le localit nelle quali il valore medio mensile dell'irradianza
solare sul piano orizzontale, I m,s, sia maggiore o uguale a 290 W m -2 , almeno una delle seguenti verifiche: -per le pareti verticali opache, con l'eccezione di quelle comprese nel quadrante nord-ovest / nord / nord-est, la massa superficiale
M s > 230 kg m -2 o il modulo della trasmittanza termica periodica |Y ie| < 0,10 W m -2 K-1 [11], -per tutte le pareti opache orizzontali e inclinate, il modulo della trasmittanza termica periodica |Y ie| < 0,18 W m -2 K-1 [11]. Secondo la norma UNI 10349-1:2016 [12] non tutte le localit
caratterizzate da un clima subtropicale mediterraneo presentano un
valore di irradianza solare globale sul piano orizzontale superiore
a 290 W m-2 (un elenco parziale riportato in Tabella 1). In molti
casi quindi non si applica la predetta verifica. Non sussistendo un
requisito legislativo, i valori di trasmittanza termica di riferimento
sono indipendenti dalle caratteristiche costruttive dei componenti
edilizi e quindi dal valore di massa superficiale o trasmittanza termica
periodica ad essi associato. CASI STUDIO
L'analisi condotta riguarda tre casi studio di diverse tipologie edilizie
e destinazione d'uso: due edifici residenziali (abitazione monofami-
liare e condominio) e un edificio ad uso ufficio, localizzati a Milano
(2404 GG, zona climatica E) e a Palermo (751 GG, zona climatica B).
Gli edifici selezionati, presentati in Tabella 2, sono rappresentativi del
parco edilizio nazionale per le rispettive tipologie edilizie, secondo il
progetto di ricerca TABULA [13] ed uno studio ENEA [14], e consen-
tono di effettuare lo studio per diversi rapporti di forma e differenti
profili di occupazione.
I valori di trasmittanza termica dei componenti edilizi sono quelli
definiti dal D.M. 26/06/2015 per l'edificio di riferimento, variano
in funzione della zona climatica e secondo i due periodi temporali
di applicazione, dal 2015 al 2020 e dal 2021 in avanti. Per ciascun
componente edilizio lo spessore dell'isolamento termico tale da ri-
spettare i valori di trasmittanza termica indicati nel decreto includendo
l'effetto dei ponti termici.
Nonostante non esista un requisito legislativo connesso all'inerzia ter-
mica dell'edificio per le localit considerate, sono state approfondite
due soluzioni di involucro opaco caratterizzate, per ciascun livello di
isolamento termico, da differente massa superficiale e trasmittanza
termica periodica. Le soluzioni utilizzate nello studio prevedono, per
ciascun componente edilizio, la posizione dell'isolante termico sia
sulla faccia interna sia su quella esterna del componente.
A ciascuna configurazione di involucro sono state associate due TABELLA 1 - Irradianza solare globale mensile sul piano orizzontale di alcune localit per il mese di massima
insolazione (Fonte UNI 10349-1)
Localit A gr ige nt o ( A G ) Je rz u ( O G ) Pa le rmo ( PA ) Re ggi o C al abr ia ( RC ) Si rac us a ( SR ) Ig le si as ( C I) D ec imoma nn u ( C A ) N oc era In fe rio re ( N A ) Ta ra nt o ( TA ) M es ag ne ( BR ) Lu ra s ( O T) O tra nto ( LE ) Sa ss ar i ( SS) Sam as si ( VS ) Vi bo V al en tia ( VV ) N uor o ( N U ) Ter am o ( TE ) Fo rl d el S an nio ( IS ) Villa F as tig gi ( PU ) Altitudine [m] 230 13 14 31 17 111 6 17 15 13 15 49 225 135 476 549 432 423 11 Zona climatica B B B B B C C C C C C C C C D D D D D I max [W m-2] 286 271 285 289 289 268 263 283 268 267 280 287 276 269 249 265 282 284 289 Mese Lug Giu Lug Giu Giu Giu Giu Giu Giu Giu Lug Lug Giu Lug Lug Lug Lug Lug Giu Tecnica 44 LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 Energia & Edifici Vg Volume lordo, Vn Volume netto, Af Superficie utile, Aenv/Vg Rapporto tra la superficie disperdente e il volume lordo dell'edificio, Aw Superficie
finestrata, WWR Rapporto tra superficie finestrata e la superficie disperdente verticale del 'involucro
V g [m3] V n [m3] A f [m2] A env [m2] A w [m2] A env/V g [m-1] WWR [-] 584 486 162 424 20,3 0,73 0,097 8 199 5 738 2 125 3 261 275 0,40 0,123 6 100 4 101 1 519 2 129 434 0,35 0,371 Edificio ad uso ufficio (UFF) Villa monofamiliare ad uso residenziale (VMR) Caso studio Grande condominio ad uso residenziale (GCR) Grandezza [Unit di misura] Posizione dell'isolante INT EST INT EST INT EST INT EST U [W m-2K-1] 0,45 0,45 0,43 0,43 0,30 0,30 0,26 0,26 ' i [kJ m-2 K-1] 17,1 50,2 16,6 50,1 14,4 49,6 14,0 49,5 | Y ie| [W m-2K-1] 0,19 0,09 0,18 0,09 0,11 0,05 0,09 0,04 M s [kg m-2] 152 258 152 258 153 259 153 260 U [W m-2K-1] 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 ' i [kJ m-2 K-1] 32,1 69,5 32,1 69,5 32,1 69,5 32,1 69,5 | Y ie| [W m-2K-1] 0,12 0,13 0,12 0,13 0,12 0,13 0,12 0,13 M s [kg m-2] 381 381 381 381 381 381 381 381 U [W m-2K-1] 0,38 0,38 0,35 0,35 0,25 0,25 0,22 0,22 ' i [kJ m-2 K-1] 14,1 68,7 13,9 68,6 13,7 68,4 13,8 68,4 | Y ie| [W m-2K-1] 0,04 0,04 0,03 0,04 0,02 0,03 0,02 0,02 M s [kg m-2] 632 632 632 632 634 634 634 634 U [W m-2K-1] 0,46 0,46 0,44 0,44 0,30 0,30 0,26 0,26 ' i [kJ m-2 K-1] 62,8 62,8 59,7 59,7 59,8 59,8 59,8 59,8 | Y ie| [W m-2K-1] 1,04 1,04 0,46 0,46 0,22 0,22 0,16 0,16 M s [kg m-2] 392 392 586 586 421 421 424 424 U [W m-2K-1] 0,54 0,54 0,50 0,50 0,36 0,36 0,31 0,31 ' i [kJ m-2 K-1] 27,3 63,7 27,0 63,6 24,1 62,1 24,1 62,0 | Y ie| [W m-2K-1] 0,22 0,17 0,20 0,15 0,03 0,05 0,03 0,04 M s [kg m-2] 257 257 257 257 377 377 378 378 U [W m-2K-1] 0,73 0,73 0,67 0,67 0,48 0,48 0,43 0,43 ' i [kJ m-2 K-1] 39,9 54,9 35,3 54,7 34,2 54,0 37,1 53,8 | Y ie| [W m-2K-1] 0,31 0,20 0,25 0,18 0,17 0,11 0,16 0,10 M s [kg m-2] 256 256 256 256 257 257 257 257 U [W m-2K-1] 3,20 3,20 3,00 3,00 1,80 1,80 1,40 1,40 g gl,n [-] 0,75 0,75 0,75 0,75 0,67 0,67 0,67 0,67 0,15 (e) 0,15 (e) 0,15 (e) 0,15 (e) 0,15 (e) 0,15 (e) 0,15 (e) 0,15 (e) 0,35 (i) 0,35 (i) 0,35 (i) 0,35 (i) 0,35 (i) 0,35 (i) 0,35 (i) 0,35 (i) Caso studio Palermo Milano Zona B (751 GG) Zona E (2404 GG) Periodo di applicazione 2015-2020 dal 2021 2015-2020 dal 2021 VMR, GCR, UFF VMR, GCR UFF (**) Le schermature solari non sono presenti nelle finestre a Nord. Sono collocate esternamente (e) o internamente (i). VMR VMR, GCR GCR, UFF Finestre VMR, GCR, UFF g gl+sh [-] ** (*) Trasmittanza termica equivalente (UNI EN ISO 13370). TABELLA 3 - Propriet termo-fisiche dell'involucro edilizio TABELLA 2 - Principali dati geometrici dei casi studio Tecnica LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 45 Energia & Edifici tipologie di schermature solari mobili: (1) una interna con g gl+sh pari a 0,35 ed (2) una esterna caratterizzata da g gl+sh pari a 0,15. La Tabella 3 riassume le propriet dei componenti edilizi nelle confi-
gurazioni analizzate. ASSUNZIONI DI CALCOLO E SEMPLIFICAZIONI
La prestazione energetica dei casi studio stata calcolata con il sof-
tware EnergyPlus, utilizzando l'interfaccia grafica di DesignBuilder
per la modellazione geometrica degli edifici. I dati climatici orari utilizzati nella simulazione derivano dall'archivio del Comitato Ter-
motecnico Italiano (CTI) [15]. I profili orari degli apporti termici interni
e della portata d'aria per ventilazione sono stati modellati secondo
la UNI/TS 11300-1 [16]. Secondo la valutazione energetica di tipo
standard, che si utilizza per la verifica dei requisiti minimi presta-
zionali, il funzionamento dell'impianto di climatizzazione stato
considerato continuo (senza attenuazione o spegnimento) durante le
stagioni di riscaldamento e raffrescamento, con temperatura interna
costante fissata rispettivamente a 20 C e 26 C. Relativamente agli Raffrescamento (C) Riscaldamento (H) Raffrescamento (C) Riscaldamento (H) 2015 -15,62 46,12 -19,06 23,55 2021 -16,53 38,13 -18,73 20,71 2015 -14,17 47,69 -17,10 23,60 2021 -14,91 39,70 -16,73 20,77 2015 -14,88 46,24 -17,79 23,38 2021 -15,63 38,05 -17,40 20,43 2015 -13,42 47,84 -15,82 23,41 2021 -14,04 39,68 -15,37 20,47 2015 -29,47 14,81 -14,64 12,11 2021 -30,88 11,63 -14,44 10,53 2015 -27,46 16,10 -13,30 12,22 2021 -28,69 12,84 -13,03 10,66 2015 -29,15 14,85 -13,27 12,18 2021 -30,52 11,54 -13,77 10,35 2015 -27,15 16,13 -12,75 12,05 2021 -28,33 12,77 -12,44 10,44 2015 -40,29 19,84 -22,50 18,57 2021 -42,72 14,97 -22,52 16,12 2015 -37,12 21,62 -22,08 18,77 2021 -39,30 16,57 -22,07 16,38 2015 -40,11 19,68 -22,42 18,23 2021 -42,56 14,83 -22,32 15,76 2015 -36,91 21,47 -21,95 18,45 2021 -39,09 16,46 -21,77 16,03 2015 -21,66 44,33 -22,25 36,67 2021 -22,81 38,16 -22,33 32,73 2015 -19,51 45,56 -19,65 38,53 2021 -20,51 39,39 -19,70 33,77 2015 -20,14 45,07 -20,38 39,47 2021 -21,26 38,89 -20,54 35,91 2015 -18,02 46,33 -17,81 39,49 2021 -19,02 40,15 -17,95 35,99 2015 -43,94 2,02 -18,71 8,67 2021 -44,38 1,62 -18,46 7,99 2015 -39,56 2,52 -16,82 9,01 2021 -39,89 2,05 -16,56 8,38 2015 -43,09 1,99 -17,86 8,12 2021 -44,68 1,26 -17,76 6,84 2015 -38,71 2,50 -16,05 8,51 2021 -40,13 1,55 -15,92 7,42 2015 -59,19 4,34 -24,54 14,26 2021 -60,05 3,46 -24,48 13,05 2015 -53,12 5,28 -23,85 14,84 2021 -53,77 4,31 -23,81 13,68 2015 -58,73 4,23 -24,18 13,61 2021 -61,77 2,37 -24,20 11,56 2015 -52,59 5,18 -23,75 14,16 2021 -55,25 3,05 -23,74 11,89 U EP nd [kWh m-2] Potenza di picco [W m-2] Caso studio M ILA N O Villa monofamiliare (VMR) INT 0,35 0,15 0,15 EST 0,35 POSIZ. ISOLANT g gl+sh 0,15 EST 0,35 0,15 Grande condominio (GCR) INT 0,35 0,15 0,35 EST 0,35 Edificio ad uso ufficio (UFF) INT Villa monofamiliare (VMR) INT EST 0,35 0,15 PA LE RM O 0,15 0,35 0,15 EST 0,35 0,15 Grande condominio (GCR) INT 0,35 0,15 0,15 EST 0,35 Edificio ad uso ufficio (UFF) INT 0,35 0,15 FIGURA 1 - Risultati delle configurazioni analizzate: (a) fabbisogno energetico utile (EP nd) per raffrescamento e riscaldamento; (b) Potenza termica di picco (P) per raffrescamento e riscaldamento Tecnica 46 LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 Energia & Edifici apporti termici solari attraverso i componenti trasparenti, le scher-
mature mobili sono considerate in funzione quando il valore orario
di irradianza solare supera i 300 W m-2. RISULTATI E DISCUSSIONE
La Figura 1 mostra i valori del fabbisogno di energia termica utile
(EP nd) e di potenza termica di picco (P) per i casi studio analizzati. I risultati mostrano che la riduzione dei valori di trasmittanza termica
dal 2015 al 2021, secondo il D.M. 26/06/2015, produce un effetto
duplice ed opposto per tutti i casi studio considerati e per le confi-
gurazioni di involucro prese in esame. Da una parte si verifica una
riduzione del fabbisogno di riscaldamento del fabbricato e dall'altra
un aumento del fabbisogno di energia termica per la climatizzazione
estiva. Lo squilibrio pi marcato nei fabbisogni di energia termica
utile pi che nei valori di potenza di picco.
L'incremento dell'isolamento termico dell'involucro edilizio dal livello
2015 al 2021 comporta per tutti i casi studio presi in esame un au-
mento del fabbisogno di energia termica utile per il raffrescamento di
circa il 5-6%. Al contrario i risparmi energetici per riscaldamento sono
pi rilevanti, tra -13% (per l'abitazione monofamiliare a Palermo
con involucro massivo e schermature performanti con g gl+sh=0,15) e -44% (per l'edificio ad uso ufficio a Palermo con involucro massivo
e g gl+sh=0,35). L'installazione di schermature solari esterne pi per- formanti riduce il fabbisogno di energia termica utile per il raffresca-
mento generalmente di circa il 10%, mentre aumenta il fabbisogno
di energia termica per riscaldamento tra il 3% (per l'abitazione
monofamiliare a Milano) e il 25% (per il condominio a Palermo). Si
rileva inoltre che con la scelta di schermature solari pi performanti
la massa termica dell'edificio non ha effetti significativi sui fabbisogni
energetici. Combinando l'isolamento termico dell'involucro edilizio
e l'installazione di schermature solari pi efficienti, si verificano ri- sparmi energetici, sia per la climatizzazione invernale sia per quella
estiva, in quasi tutti i casi analizzati, anche se la variazione del fab-
bisogno netto per riscaldamento (tra +1% e -28%) meno rilevante
rispetto al solo intervento di isolamento termico. Analogamente,
l'effetto sul fabbisogno di raffrescamento favorevole (tra -2% e -9%
di risparmio energetico), sebbene la soluzione combinata sia meno
efficace della sola installazione delle schermature solari.
La Figura 2 illustra due esempi significativi di squilibrio tra i fabbiso-
gni di energia termica utile per riscaldamento e per raffrescamento
per due tipologie edilizie, quali ad esempio l'edificio ad uso ufficio
a Milano e l'abitazione monofamiliare a Palermo, entrambi isolati
dall'esterno. Per ciascun caso l'origine degli assi del grafico rappre-
senta la condizione di partenza (CP), ossia il livello di isolamento
termico che rispetta i requisiti minimi del 2015 (U 2015) e la presenza di schermature solari interne (g gl+sh=0,35). Alla condizione di partenza sono state applicate tre misure di efficienza energetica: l'incremento
dell'isolamento dell'involucro per rispettare i requisiti di trasmittanza
termica in vigore dal 2021 (M1), l'installazione di schermature solari
pi performanti (M2) e la combinazione delle misure M1 e M2. La
variazione dei fabbisogni energetici rispetto alla condizione di par-
tenza dell'edificio analizzato, dovuta all'applicazione delle suddette
misure, rappresentata dalle frecce. I quattro quadranti sono cos
caratterizzati: il quadrante rosso racchiude le misure che comportano
un incremento del fabbisogno energetico sia per riscaldamento sia
per raffrescamento; il quadrante verde individua gli interventi che
riducono entrambi i fabbisogni energetici (come si verifica appli-
cando la misura M1+M2); i due quadranti bianchi rappresentano le
soluzioni con un effetto divergente sui fabbisogni energetici (aumento
del fabbisogno di raffrescamento e diminuzione di quello per riscal-
damento come nel caso di M1, o effetto opposto come nel caso di M2).
Ne consegue che per gli edifici localizzati in zone climatiche dominate Edificio ad uso ufficio (Milano) Vil a monofamiliare ad uso residenziale (Palermo) 'EP C ,n d [k W h m -2 ] Isolante posizionato sul lato esterno Isolante posizionato sul lato esterno 'EP C ,n d [k W h m -2 ] - ' EP H,nd [kWh m-2] ' EP H,nd [kWh m-2] CP condizione di
partenza
U2015 ; ggl+sh= 0,35
M1 incremento
dell'isolamento
termico
U2021 ; ggl+sh= 0,35
M2 miglioramento
della prestazione
della schermatura
solare
U2015 ; ggl+sh= 0,15 M1+M2 U2021 ; ggl+sh= 0,15 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 a) b) M1 M2 M1+M2 M2 M1 M1+M2 CP CP FIGURA 2 - Variazione di EP H/C,nd per due casi studio: edificio ad uso ufficio a Milano (a) e villa monofamiliare ad uso residenziale a Palermo (b) Tecnica LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 47 Energia & Edifici dalla stagione di riscaldamento (GG>2100), preferibile aumentare
l'isolamento dell'involucro edilizio piuttosto che migliorare la pre-
stazione delle schermature solari. Infatti, come emerge chiaramente
nel caso del condominio e dell'edificio ad uso ufficio situati a Milano
(Figura 1), installando le schermature il fabbisogno di riscaldamento
aumenterebbe molto pi di quanto si ridurrebbe quello di raffresca-
mento.
Per quanto riguarda la potenza di picco (Figura 1), la riduzione della
trasmittanza termica dei componenti edilizi determina una riduzione
del carico di riscaldamento, mentre trascurabile la variazione
del carico di raffrescamento. La potenza di picco di raffrescamen-
to diminuisce solo con l'installazione di schermature solari molto
performanti. Ad esempio, la potenza si riduce di circa il 12% per
l'abitazione monofamiliare sia a Milano sia a Palermo. L'inerzia
termica dell'edificio influenza la variazione della potenza di picco di
raffrescamento solo per i casi studio localizzati a Palermo e risulta
irrilevante per quelli situati a Milano. Prendendo in considerazione
entrambe le soluzioni di schermatura solare, i casi studio con isola-
mento termico sul lato interno dell'involucro presentano una potenza
di picco di raffrescamento maggiore del 9-10% rispetto a quelli in cui
i componenti opachi sono isolati esternamente. Tutte le configurazioni
riguardanti gli edifici ad uso ufficio rivelano variazioni minime nella
potenza di picco di raffrescamento per l'alta incidenza degli apporti
interni sul fabbisogno energetico dell'edificio. CONCLUSIONI
Nei casi studio analizzati, al ridursi della trasmittanza termica dei
componenti edilizi si verifica sempre uno squilibrio tra i fabbisogni
di energia termica utile per il riscaldamento e per il raffrescamento,
con l'aumento del 5-6% di quest'ultimo. Per limitare il fabbisogno
energetico per raffrescamento si possono efficacemente installare
dei sistemi di schermatura solare ad alta prestazione. Tuttavia, per i
condomini ad uso residenziale e gli edifici ad uso ufficio situati nelle
zone climatiche con un elevato numero di gradi giorno (GG>2100),
l'intervento sull'isolamento termico dei componenti edilizi comporta
benefici pi rilevanti rispetto al contributo delle schermature solari.
Ne consegue che attraverso l'iper-isolamento dell'involucro edilizio
il fabbisogno energetico per riscaldamento si riduce in misura mag-
giore rispetto ai risparmi energetici per raffrescamento conseguibili
con l'installazione di schermature solari performanti. Lo squilibrio
tra i fabbisogni energetici per riscaldamento e per raffrescamento
risulta meno evidente nei casi in cui gli apporti solari e gli apporti
interni hanno una significativa incidenza sul fabbisogno energetico
dell'edificio, come per gli edifici ad uso ufficio. Relativamente alla
potenza termica di picco, la riduzione della trasmittanza termica ha
un'influenza trascurabile sulla determinazione del carico termico di
raffrescamento. BIBLIOGRAFIA
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