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Il 10 Febbraio 2009 si è tenuto in Ancona un seminario sulle Strategie per un Involucro Edilizio Sostenibile. Tra i relatori c’ero anche io e ho illustrato la ricerca che sto portando avanti sull’inerzia termica negli edifici.
Photo credit: helenarostunova
In particolare sto studiando l’efficacia che ha la capacità termica areica interna periodica e la trasmittanza termica periodica nel migliorare le condizioni di comfort ambientale negli edifici, nonchè la potenzialità di attenuare i carichi termici per il raffrescamento in fase estiva.
Se sei interessato all’argomento e vuoi capire meglio quali sono e perchè l’inerzia termica interna porta benifici nell’abitare, non perderti le slide che ho preparato.
Approfondimenti sulla Capacità Termica Areica Interna Periodica
Hai scritto cose molto interessanti.
Vorrei chiederti cos’è la “simulazione in regime semistazionario (MC4)” di cui parli in http://www.scribd.com/doc/11445842/Capacita-Termica-Areica-Periodica-Interna
Ciao.
Ciao Francesco e benvenuto nel blog!
Il bilancio energetico in regime semistazionario è quello utilizzato dai software usati per la certificazione energetica degli edifici, quali MC4Software, Termo, Termus, Docet-Docet Pro, ecc..
Il bilancio energetico viene fatto su dati climatici molto aggregati, su base mensile o stagionale. Questo significa che la differenza di temperatura tra interno ed esterno in un edificio (che causa la dispersione termica) viene fatta su valori costanti nel tempo, da cui scaturisce la stazionarietà del calcolo. Trascurando quindi la variabilità degli eventi atmosferici (cosa non contemplata in un bilancio in regime dinamico), si trascura e si perde l’efficacia dell’inerzia termica dell’involucro edilizio.
Per bilancio in regime semi-stazionario si intende un calcolo in cui viene tenuto conto del funzionamento dinamico dell’edificio attraverso un opportuno fattore di utilizzazione degli apporti termici gratuiti (persone, radiazione solare, elettrodomestici, ecc..), vedi UNI TS 11300-1 e EN ISO 13790:2008, applicato sia in regime invernale che estivo.
Il calcolo del fabbisogno energetico di un edificio parte quindi da questa formula:
Qh = QL-µQg dove
– QL sono le dispersioni termiche
– µ è il fattore di utilizzazione
– Qg gli apporti termici gratuiti
Attenzione!!!
In base ad una serie di valutazioni numeriche, è stato dimostrato che l’uso del fattore di utilizzazione non può essere considerato come metodo empirico che possa sostituire una simulazione in regime dinamico.
E’ dunque molto importante, a livello professionale, impadronirsi e fornirsi di strumenti di analisi dinamica degli edifici, gli unici che possano dare importanti informazioni per una progettazione consapevole e sostenibile!
A breve inserirò un articolo di approfondimento su questo argomento, ciao a presto!
Ciao Andrea,
nell’articolo della differenza tra bilancio energetico in regime semi-stazionario e dinamico, fa anche i nomi dei software che utilizzano i differenti algoritmi di calcolo.
Vorrei far notare a chi è intenzionato a sviluppare uno studio in regime dinamico, a livello professionale, di valutare con la committenza il lavoro in termini di costi, in quanto attualmente la committenza stessa (privati,aziende,imprese,ecc) non è cosi informata sull’utilità di svolgere tale studio.
Spero che a breve molti capiscano l’importanza di evolvere lo studio energetico degli edifici in sede di progettazione preliminare con studi a regime dinamico per poi eventualmente svolgere una semplice, ma ben fatta, certificazione energetica anche in regime semi-stazionario; rivolgendosi a professionisti capaci e preparati. Cosa dici Andrea?
Ciao a tutti
Ciao Paolo.
Sono pienamente daccordo con te e ribadisco l’importanza e la differenza di qualità di un calcolo eseguito in regime dinamico.
Per questo è richiesta la professionalità di un tecnico esperto, che attraverso questi strumenti riesce ad ottimizzare al meglio l’edificio sia in fase di progettazione che di riqualificazione energetica.
Per quanto riguarda la certificazione e più propriamente la stesura del certificato energetico dell’immobile, penso che bisognerà affidarsi ancora per molto a software in regime semistazionario. Questa è la volontà del Ministero dello Sviluppo Economico (MSE), in quanto software di semplice utilizzo, utilizzabile da un numero ampio di persone e che permette un facile controllo alle amministrazioni competenti.
Circa un anno fa sono stato con la mia Università ad un incontro con il MSE a Milano, in cui si proponevano modifiche o miglioramenti alle Linee Guida Nazionali per l’applicazione del D.Lgs. 311/06 sull’efficienza energetica degli edifici. Noi abbiamo portato delle idee di integrazione alle linee guida nazionali, scaturite dalla mia tesi di laurea, di cui parlerò più avanti. Altri hanno proposto un software di certificazione energetica che avesse la stessa interfaccia di uno semistazionario, ma con un motore di calcolo in regime dinamico. Questo secondo me è il passo da effettuare in un futuro non troppo distante, quando la Spagna, ad esempio, se ne sta già dotando: il software di chiama LIDER!
Ciao!
In Italia sembra che ci sia poca volontà nel fare e nel perseguire i miglior risultati.
Ho assistito pochi giorni fa ad un dibattito al convegno organizzato dall’ordine degli ingegneri di Rimini sulle UNI TS 11300 1/2.
Bè, è venuto fuori che in Emilia Romagna, la Legge regionale che regola la certificazione, sia in qualche modo “bloccata” da Assotermica, in quanto ha aperto un esposto alla comunità europea per andar contro alla norma che dici: “Edifici con più di 4 unità abitative obbligatorio il sitema centralizzato di riscaldamento”. In più, so che le linee guida nazionali ancora non siano ufficialmente uscite, come invece ha affermato edilportale ed altre siti sull’edilizia.
Non ci resta comunque che farci trovare preparati ed informati, grazie anche a questo Blog.
Ciao Andrea
Il Consiglio dei Ministri del 6 marzo 2009 ha approvato uno dei tre decreti previsti per l’attuazione del D.Lgs. 311/06, che non è attualmente vigente.
– Testo del decreto approvato dal C.d.M. non ancora vigente
Ciao Andrea,
il calcolo del benessere in regime estivo è veramente una bella rogna. Con la UNI TS 11300 1-2 ho avuto delle sorprese. Ho molte esperienze realizzate che funzionano benissimo in estate ma con il calcolo a norma UNI sembra che più isolo e meno riesco a smaltire i carichi termici in estate. Sul campo riesco ad ottenere dei risultati molto buoni ma le verifiche preventive sono discordanti: in estate funzionano meglio gli edifici mal isolati mentre invece l’esperienza mi dice il contrario. E’ un problema della metodologia di calcolo adottata? Tu hai mai fatto delle verifiche su edifici realizzati?
La tua ricerca sul cip è molto interessante ma le slides in flash non si riescono a stampare e leggerle a video non è sempre comodo. Non potresti inviarmi e/o renderle disponibili sul sito in formato pdf?
Enrico
Ciao!
Si ho notato anche io il comportamento estivo dell’involucro edilizio in funzione dell’isolamento, anche con software commerciali tipo Termo, che ovviamente usano le UNI TS 11300. Un’ipotesi è quella di un problema nell’algoritmo della UNI TS 11300. Ma anche con EnergyPlus, simulando un edificio in regime dinamico, si ottengono gli stessi risultati, ovvero un edificio molto isolato consuma di più rispetto ad un meno isolato. All’università stiamo studiando la questione.
Molto è legato allo “smaltimento” dei carichi termici interni, compresi gli apporti gratuiti dovuti alle finestre ecc.. che devono essere smaltiti, quindi teoricamente non è del tutto astruso il fenomeno.
Sicuramente la Capacità termica areica interna dell’involucro edilizio può aiutare in questo senso. Metterò a disposizione di tutti i documenti che ho predisposto sulla presentazione della Cip.
A presto e Buon Anno!
Ciao Andrea,
grazie per il materiale che hai reso disponibile, è veramente molto interessante. Ho fatto alcune prove di calcolo per verificare le differenze tra tre muri in Poroton, mattone pieno e muri in terra cruda con lo stesso isolamento esterno. Si passa da 70 a 134 a 149 kJ di Cip. Ma avere troppa massa sul alto interno non potrebbe essere un problema in estate? Mi spiego meglio: se durante il giorno accumulo molto calore nel muro e di notte sfrutto la ventilazione notturna riesco a raffrescare i locali prima della mattina o raffresco solo l’aria del locale e poi nella giornata successiva il muro continua ad accumulare calore, alzando progressivamente la temperatura superficiale della parete e quindi la temperatura operante dell’ambiente, aumentando il discomfort?
Forse serve anche un limite superiore al Cip? Nel tuo articolo dici che per Yie=0,12 basta un Cip>90 kJ/mqK e per Yie=0,04 basta un Cip>50 kJ/mqK. I muri che costruiamo hanno una Yie=0,014 W/mqK, ha senso farli in mattone pieno (Cip=134 kJ/mqK) o basta un blocco Poroton da 800 kg/mc (Cip=70 kJ/mqK)?
Enrico
Ciao Enrico.
A mio avviso la capacità di accumulo sul lato interno di una parete fa proprio la differenza in estate, quando i carichi termici interni sono più elevati, per via del calore che attraversa dalle finestre ecc.
Se la parete accumula calore, non significa che la temperatura superficiale aumenta, anzi, al contrario rimane più bassa rispetto ad una parete più leggera internamente, ad esempio le tipiche pareti che sto vedendo a l’Aquila, cioè rivestite in lastre di cartongesso.
Quindi una parete che accumula internamente di più rispetto ad un’altra a parità di trasmittanza, ha un flusso termico uscente dalla stanza maggiore, ecco perchè la temperatura superficiale è più bassa, in media. Parliamo comunque di differenze dell’ordine di 1°C (ovviamente non è la soluzione a tutti i problemi, ma può dare un aiuto nel miglioramento delle condizioni di benessere termico interno).
Questo calore viene immagazzinato nel materiale. Ovviamente bisogna verificare e progettare caso per caso, magari con un software in regime dinamico (ad esempio EnergyPlus), come smaltire il calore. A volte, come è nella maggior parte dei casi che studio, può succedere che non ci sia bisogno di nessun intervento particolare per raffrescare le pareti, ad esempio una ventilazione notturna.
Quindi generalmente, più si ha un Cip elevata e meglio è (ricordo che sto parlando di ambienti non climatizzati e in fase estiva). In questi casi una ventilazione notturna migliora ulteriormente la situazione, ma non è obbligatoria.
Comunque la strada migliore da percorrere caso per caso, secondo me, è quella della sperimentazione e simulazione numerica nel momento in cui ti approcci ad una nuova costruzione e riqualificazione di un esistente. In questo modo si riesce bene a valutare effettivamente quali strategie si comportano meglio in termini di comfort e consumi.
Lo scopo principale, infatti, è sempre questo: aumentare le prestazioni dell’edificio in termini di comfort termico-igrometrico e consumi energetici. Un software in regime dinamico può aiutarti molto in questo senso.
Spero di essere stato utile e di aver dato spunti di riflessione.
A presto!
Per quanto riguarda la storia dei limiti inferiori sulla Cip, dipendono dal fatto che una trasmittanza termica periodica più bassa, comporta un passaggio di calore minore all’interno degli ambienti, quindi minori carichi termici da dover assorbire.
Ecco il perchè dell’ipotisi di poter utilizzare valori di Cip più bassa.
Ultimamente stiamo però rivalutando questo discorso in quanto il calore che attraversa le pareti, con Yie così basse, è proprio minimo rispetto a quello dei carichi termici interni e che attraversa le finestre, quindi poco influente.
Comunque appena ho qualcosa di più esauriente, in relazione ai nuovi studi effettuati sulla Cip, ne parlerò qui sul sito.
Ciao!
Sono d’accordo con le tue conclusioni del 4/01/10 tuttavia, se prendiamo in esame un ambiente con pareti di tipo “pesante” isolate termicamente sul lato esterno, quindi con elevata capacità termica verso l’interno, avremo che tutta o quasi l’energia entrante dalle finestre, peraltro assai superiore a quella trasmessa dalle pareti, andrà in parte accumulandosi nelle strutture interne ed in parte trasformandosi in carico termico istantaneo per l’ambiente. Ma tutta l’energia accumulata dove va a finire?
Durante la notte si ha l’inversione dei flussi termici attraverso le finestre e le pareti ma, queste ultime, avranno flussi termici uscenti certamente minori di una parete non coibentata.
Dunque a parità di energia entrante dalle finestre, l’ambiente con pareti isolate avrà certamente accumulato una maggiore quantità di calore che dovrà essere dissipato il giorno successivo.
Questo potrebbe spiegare il maggior consumo energetico, nella fase estiva, di ambienti molto isolati rispetto a quelli meno isolati, che si rileva con l’utilizzo di software operanti in regime semistazionario (UNI TS 11300).
Dovremmo ricondurre il problema almeno ad una analisi termica in regime periodico stabilizzato.
Personalmente ritengo che per un edificio ben isolato, classe energetica A, sia determinante l’adozione di sistemi schermanti delle superfici vetrate ed il ricorso ad impianti di ventilazione meccanica controllata con scambiatore geotermico.
A presto.
Si, nell’edificio ben isolato le schermature solari e la VMC con scambiatore geotermico servono e funzionano benissimo. L’anno scorso abbiamo completato una casa passiva che aveva un muro con alta massa interna (intonaco+laterizio=230 Kg/mq e U=0,15 W/mqK) e VMC e in estate abbiamo avuto 24° interni quando fuori c’erano 41°C (metà agosto). E questo grazie alle proprietà dell’involucro ma anche ad una batteria di preraffrescamento dell’aria in ingresso allo scambiatore a flussi incrociati, che avevamo collegato ad una sonda geotermica orizzontale. Anche quando i proprietari sono andati in ferie per due settimane, e hanno spento la VMC, al loro ritorno in casa c’erano ancora 24°C (non male come inerzia, no?).
Ciao, Enrico
Buona sera,
Ho letto l’articolo e volevo fare i complimenti perchè i concetti illustrati sono veritieri e provati più volte nella realtà. Inoltre è stato abile a spiegarli con termini semplici ed evitando i tecnicismi.
Buon lavoro.
Ciao e grazie dei complimenti molto graditi!
Sono assolutamente d’accordo. Soprattutto guardando all’ambiente mediterraneo, ove opero.
Il ricondursi ai sani principi tradizionali dell’architettura mediterranea, masse elevate e superfici finestrate piccole unitamente ad applicare le moderne conoscenze impiantistiche a basso impatto nonché ad “accontentarsi” di parametri bioclimatici meno “estremi” ad esempio portando l’U.R. estiva al 60% ed alzando (o abbassando d’inverno) le temperature di uno o due gradi consentirebbe di godere di un ottimo comfort bioclimatico (soprattutto in assenza di superfici murarie fredde d’inverno e calde d’estate) con costi praticamente nulli. Infatti un siffatto sistema fabbricato/impianto può agevolmente essere alimentato da fonti rinnovabili.
Ovviamente vale sempre il metodo:
– primo, risparmiare;
– secondo, efficientare gli impianti esistenti;
– terzo, alimentare con fonti rinnovabili.
Purtroppo, negli ultimi anni si é operato partendo dal terzo punto, senza peraltro andare avanti. Il risultato é stato spesso quello di sostituire i consumi attuali (e solo parzialmente) con quelli provenienti da fonti rinnovabili. E’ il risparmio?
ESORTO TUTTI A CONTINUARE A SOSTENERE IL RINNOVO DEGLI INCENTIVI DEL 55%. NON POSSIAMO ASPETTARE IL MILLEPROROGHE!!
Come faccio a scaricare le slides?
Ciao Vale.
Puoi andare qui e scaricare le slide sull’inerzia termica cliccando su download.
A presto.
Ciao Andrea, sei davvero una preziosa fonte di informazioni. Mi potresti dare qualche consiglio per svolgere una tesi di laurea sulla VENTILAZIONE MECCANICA CONTROLLATA?
Qual’è è stato l’argomento della tua tesi di laurea? E su quali argomenti stai svolgendo il dottorato di ricerca?
Ti ringrazio anticipatamente
Ciao e grazie mille! Per la ventilazione meccanica controllata non posso che rimandarti a dei testi sulla climatizzazione, da integrare con la letteratura scientifica che puoi trovare su Science Direct.
L’argomento della mia tesi riguardava l’inerzia termica degli edifici e in particolare l’influenza della capacità termica interna dell’involucro edilizio sulle condizioni di benessere termico interno in fase estiva.
Con la tesi di dottorato ho fatto una ricerca sulle schermature solari termoriflettenti e semitrasparenti, ne parlerò a breve qui sul sito!
A presto e buon lavoro.
Ciao, complimenti per il tuo continuo lavoro e per le importanti informazioni e approfondimenti che sempre condividi con noi. Vorrei chiederti una informazione, volendo approfondire in maniera dettagliata ed esaustiva lo studio del comportamento termico dell’involucro edilizio sia in fase estiva che in fase invernale, quali testi mi potresti consigliare? Avendo già affrontato questi temi durante i corsi universitari, volevo entrare un po’ più nello specifico su questi argomenti. Grazie e buon lavoro!
Ciao e grazie mille per l’interesse.
Approfitto per dirti che sull’involucro edilizio ho organizzato un ottimo percorso formativo che puoi trovare qui.