18 Giugno 2008 | num. 66.2008
 

Mc4Suite 2008
progettare un edificio silenzioso, sicuro ed energeticamente autonomo

Parte 2°

Nel corso della precedente newsletter abbiamo valutato l’energia solare disponibile. L’oggetto di questa newsletter sarà la valutazione delle caratteristiche disperdenti dell’edificio in modo tale da riuscire a realizzare un edificio energeticamente autonomo. Tale valutazione sarà per quanto possibile fedele ai calcoli effettuati da Mc4Suite per avere una valutazione reale, senza però addentrarci in calcoli troppo rigorosi che appesantirebbero la trattazione.

Cominceremo con il valutare le caratteristiche dell’involucro edilizio; è ormai noto che per ridurre considerevolmente i consumi è necessario isolare abbondantemente l’edificio, in modo tale che le strutture disperdenti abbiano una trasmittanza sensibilmente inferiore al valore limite. Come primo tentativo si ipotizzerà di avere delle strutture opache che abbiano una trasmittanza del 20% inferiore al valore limite; mentre per le strutture vetrate si ipotizzerà, tramite l’uso di vetrate basso disperdenti, di scendere al di sotto del valore limite addirittura del 40%.

  Trasmittanza limite [W/(m2°C)] Riduzione Trasmittanza effettiva [W/(m2°C)]
soffitti esterni 0,35 20% 0,280
Pareti verticali 0,40 20% 0,320
Pavimenti esterni 0,41 20% 0,328
Serramenti 2,80 40% 1,680

Note le caratteristiche geometriche dell’edificio e le trasmittanze delle strutture adottate, si può calcolare il coefficiente di accoppiamento per trasmissione:

  Trasmittanza [W/(m2°C)] Area [m2] [W/°C]
soffitti esterni 0,280 150,00 42,00
Pareti verticali 0,320 265,00 84,80
Pavimenti esterni 0,328 130,00 42,64
Serramenti 1,680 50,00 84,00
    HT 253,44

Alla stessa maniera è possibile calcolare il coefficiente di accoppiamento per ventilazione, infatti ipotizzando di avere un impianto ad aria che garantisca un ricambio di 0,3 vol/h, con un recuperatore che abbia un’efficienza del 50%:

 

 

Dalla somma dei due valori si ottiene il coefficiente di accoppiamento H = 291 W/°C.

Questo parametro viene utilizzato per calcolare l’energia termica dispersa ogni mese per trasmissione e ventilazione.

Mese Giorni H Ti [°C] Te [°C] Energia [Mj]
Novembre 30 291 20 12,60 5581,61
Dicembre 31 291 20 8,90 8651,50
Gennaio 31 291 20 7,60 9664,74
Febbraio 28 291 20 8,70 7955,06
Marzo 31 291 20 11,40 6702,96
Aprile 15 291 20 14,70 1998,82
        Totale 40554,69

Il passo successivo consiste nel valutare l’entità degli apporti gratuiti, il cui contributo non è da trascurare ai fini della determinazione dell’energia utile necessaria alla climatizzazione dell’edificio.

Cominceremo dai contributi solari:

Mese Orientamento  
  Nord Est Sud Ovest Totale [Mj]
Novembre [Mj] 570.82 101.57 3303.24 101.57 4077.22
Dicembre [Mj] 461.62 79.18 2690.18 79.18 3310.17
Gennaio [Mj] 538.56 92.07 3066.23 92.07 3788.93
Febbraio [Mj] 671.75 114.76 3109.16 114.76 4010.43
Marzo [Mj] 1025.83 180.46 3644.77 180.46 5031.51
Aprile [Mj] 707.32 114.05 1623.63 114.05 2559.05
Totale [Mj] 3975.91 682.09 17437.21 682.09 22777.30

Per poi valutare i carichi interni. Il nostro edificio sarà composto da quattro unità immobiliari ognuna sotto i 200 m2, applicando le norme tecniche si potrà ipotizzare di avere dei carichi interni dell’entità di 4,5 W/m2.

Mese Carico interno [W/m2] Area Giorni Totale
Novembre 4.50 280.00 30 3265.92
Dicembre 4.50 280.00 31 3374.78
Gennaio 4.50 280.00 31 3374.78
Febbraio 4.50 280.00 28 3048.19
Marzo 4.50 280.00 31 3374.78
Aprile 4.50 280.00 15 1632.96
18071.42

Ora abbiamo a disposizione tutti i dati per stimare il fabbisogno di energia utile dell’edificio. Date le caratteristiche dell’edificio si potrà ipotizzare di avere un fattore di utilizzazione degli apporti gratuiti η = 0,6.

Qu = Qt + Qv - η · (Qs+Qi)

Mese Dispersioni [Mj] Fattore di utilizzazione Apporti solari [Mj] Carichi interni [Mj] Energia utile [Mj]
Novembre 5581.61 0.60 4077.22 3265.92 1175.73
Dicembre 8651.50 0.60 3310.17 3374.78 4640.53
Gennaio 9664.74 0.60 3788.93 3374.78 5366.51
Febbraio 7955.06 0.60 4010.43 3048.19 3719.89
Marzo 6702.96 0.60 5031.51 3374.78 1659.19
Aprile 1998.82 0.60 2559.05 1632.96 0.00
Totale [MJ] 16561.84

Una volta definito il fabbisogno di energia utile possiamo passare velocemente a definire il fabbisogno di energia primaria. Senza seguire tutta trattazione riportata nella normativa tecnica è possibile effettuare brevemente una stima dell’energia primaria effettuando una stima media delle caratteristiche del sistema edificio-impianto, ad esempio si può ipotizzare che il prodotto tra il rendimento di distribuzione, di regolazione, e di emissione sia pari a 0,85, un valore abbastanza cautelativo.

Per quel che riguarda il rendimento di produzione invece si ipotizzerà di adottare una pompa di calore elettrica avente un COP di 4.

Con queste premesse si otterrà un fabbisogno di energia primaria pari a:

 

 

Nella precedente newsletter abbiamo ricavato il quantitativo massimo di energia elettrica che può essere ricavato da un metro quadrato di pannello fotovoltaico. Effettuando il rapporto tra i due valori si ottiene come il fabbisogno energetico per la climatizzazione invernale possa essere soddisfatto da un campo fotovoltaico di 20 metri quadrati.

Sulla base dei risultati ottenuti, nella prossima newsletter realizzaremo le strutture scambianti.

 

 
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