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Calcolo del fabbisogno energetico di un edificio: procedure semplificate in regime stazionario e valutazioni in regime dinamico

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23/02/2015 - Le attuali norme di riferimento per la stima del fabbisogno energetico degli edifici rimandano a procedure semplificate (regime stazionario) di derivazione CEN (Comitato Europeo di Normazione). A differenza di quanto rilevabile applicando tali norme, procedure di calcolo più sofisticate (regime dinamico) evidenziano come la variabilità del flusso termico attraverso l'involucro edilizio comporti effetti sul bilancio energetico dell'edificio sensibilmente dipendenti dalla sua capacità termica.

Una valutazione dettagliata delle prestazioni energetiche dei sistemi edilizi in fase di progetto comporta analisi di notevole complessità che rimandano all'uso di strumenti di simulazione sofisticati. Il reale comportamento termico-dinamico del sistema costruttivo è infatti strettamente dipendente dalla variabilità delle condizioni ambientali al contorno. In particolare, il flusso termico trasmesso attraverso l'involucro edilizio dipende dalle oscillazioni delle condizioni interne all'edificio (determinate dalle modalità di occupazione e di gestione degli impianti) e, contemporaneamente, dalle fluttuazioni delle condizioni climatiche che si verificano al suo esterno. Per determinare numericamente tali effetti, è necessario ricorrere a valutazioni di tipo dinamico, che considerino la variabile temporale, correlata agli effetti della capacità termica dei materiali, nel computare i fenomeni di trasmissione del calore.

​Data la mole di dati e di elaborazioni richieste a tale scopo, è consuetudine per gli "addetti ai lavori" fare ricorso ad appositi modelli di simulazione computerizzati. Sono infatti ben noti al mondo scientifico, e professionale "avanzato", diversi software che consentono di effettuare simulazioni del comportamento energetico del sistema edilizio con livello di dettaglio quanto meno orario. Attraverso questi modelli di analisi, la variabilità delle condizioni climatiche esterne viene descritta facendo ricorso a dati climatici su base oraria e la variabilità delle condizioni ambientali interne all'edificio viene determinata attraverso l'imputazione di dati occupazionali e gestionali, anch'essi rappresentati su base oraria.

Per ovviare al problema della complessità, diversamente, sono state definite procedure semplificate che risolvono il bilancio energetico in regime stazionario, anche su base mensile o stagionale, omettendo, salvo utilizzare parametri di prima approssimazione(1) che solo indirettamente riconducono ad effetti dinamici, l'analisi dettagliata delle variazioni delle prestazioni termiche dei sistemi edilizi nell'arco della giornata.

Tali procedure sono da tempo tradotte in norme che, proprio per esigenze di larga diffusione, richiedono semplificazioni metodologiche, quali quelle di derivazione CEN (Comitato Europeo di Normazione), e costituiscono il riferimento su cui si basano anche i decreti nazionali di recepimento della EPBD, la Direttiva UE sull'efficienza energetica degli edifici.

Di fatto, negli anni più recenti si è venuta a consolidare l'adozione di strumenti informatici di larga diffusione, con il risultato che le stesse norme semplificate vengono praticamente applicate esclusivamente tramite l'utilizzo di software sviluppati allo scopo. In altre parole, la procedura normata resta appannaggio di una software-house e l'utente si confronta semplicemente con una interfaccia user-friendly in cui digitare i dati di input necessari per il computo, al quale pensa in completa autonomia il codice di calcolo del software utilizzato.

A questo punto è lecito domandarsi: perché non delegare al medesimo strumento informatico un codice di calcolo più sofisticato dal momento in cui l'utente è sollevato da ogni onere di computazione?

Quali effetti potrebbero rivelare procedure di calcolo più sofisticate celate dietro una interfaccia che presenti la medesima consistenza di dati di input richiesti per il computo semplificato?

Approfondisci qui alcuni casi affrontati confrontando il fabbisogno energetico dell'edificio determinato tramite procedure di derivazione CEN con quello stimato dal codice di calcolo dinamico denominato DOE-2 (LBL, 1994), limitando, in prima analisi, le potenzialità date dal software sofisticato entro i confini di prima approssimazione dettati dagli input richiesti dalle procedure semplificate.



Fabbisogno energetico edifici
 

 
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