Uno degli strumenti più efficaci per monitorare e migliorare l’efficienza energetica degli edifici è la firma energetica. Questa metodologia consente di analizzare il comportamento termico di un edificio in relazione alle condizioni climatiche esterne, identificando i punti di inefficienza e le opportunità di ottimizzazione.
INDICE
La riduzione dei consumi energetici degli edifici rappresenta un obiettivo fondamentale nell’ambito della sostenibilità ambientale e dell’efficienza economica. Con il crescente costo dell’energia e l’urgenza di mitigare gli impatti del cambiamento climatico, è diventato fondamentale ottimizzare l’uso delle risorse energetiche nel settore residenziale, commerciale e industriale. Gli edifici, rappresentano una parte significativa del consumo energetico globale e offrono un enorme potenziale per il risparmio energetico attraverso interventi mirati e tecnologie avanzate.
Attraverso l’uso della firma energetica, è possibile implementare strategie di gestione energetica più efficaci, ridurre i costi operativi e migliorare il comfort abitativo, contribuendo così a un futuro più sostenibile.
Cos’è la firma energetica
La firma energetica è un grafico che permette di monitorare e registrare con precisione i consumi energetici di un edificio. Questo strumento collega i consumi dell’edificio con le condizioni climatiche, rappresentate dalla temperatura esterna.
In particolare, evidenzia i consumi del generatore considerando le variazioni del clima esterno, permettendo così di effettuare analisi e valutazioni dettagliate. Per determinare l’entità complessiva del consumo energetico, la firma energetica deve essere applicata separatamente a tutti i vettori energetici utilizzati nell’edificio. Può essere realizzata su base giornaliera, settimanale o mensile, e i grafici risultanti variano significativamente in base al periodo scelto.
La firma energetica può essere definita in due modalità:
- di progetto;
- reale in esercizio.
La firma energetica di progetto determina la potenza del generatore necessaria per il riscaldamento degli ambienti, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Poiché l’edificio e l’impianto non sono ancora stati costruiti, non è possibile basarsi su consumi reali del generatore. Pertanto, si utilizzano stime previste per effettuare i calcoli energetici.
La firma energetica reale in esercizio monitora il funzionamento di un impianto già operativo. Per generare il grafico, è necessario raccogliere i dati di consumo, definire il periodo di lettura, registrare le ore di funzionamento dell’impianto e conoscere con precisione la temperatura media esterna durante il periodo analizzato.
Dati necessari per la realizzazione del grafico
Per creare il grafico della firma energetica, sono essenziali principalmente due tipi di dati: i consumi energetici (sia effettivi che previsti) e le temperature medie esterne. I consumi variano a seconda del tipo di generatore e del combustibile utilizzato, mentre le temperature medie sono calcolate su un periodo di 24 ore nella località in cui si trova l’edificio.
Partendo da questi dati iniziali, è possibile ricavare diverse informazioni sull’edificio esaminato. In primo luogo, si può determinare la potenza necessaria per il riscaldamento, la produzione di acqua calda sanitaria (ACS) e il raffrescamento. Inoltre, si può valutare l’influenza del grado di isolamento dell’involucro edilizio, e quindi la sua qualità.
È anche possibile verificare l’efficienza del generatore, analizzando l’andamento dei consumi e identificando eventuali anomalie che potrebbero essere legate alla regolazione dell’impianto o a malfunzionamenti della centrale termica.
Scelta della frequenza ottimale delle letture
La frequenza ideale per le letture è settimanale. Le letture giornaliere sono troppo ravvicinate e non consentono una mediazione adeguata degli effetti transitori quotidiani dell’impianto, portando a una dispersione eccessiva dei dati.
Un intervallo settimanale è ottimale, poiché si allinea con i cicli di variazione climatica e permette di mediare i transitori. Inoltre, considera le variazioni settimanali tipiche dell’utilizzo dell’edificio. Un intervallo mensile fornisce valori medi che non catturano con precisione le variazioni climatiche e può risultare un po’ troppo esteso per interventi tempestivi. Tuttavia, può essere utile per la valutazione della firma energetica di progetto.
Adottare una frequenza settimanale aiuta a ridurre la dispersione dei dati causata da cambiamenti climatici improvvisi o da orari di rilevamento variabili, offrendo un buon equilibrio tra accuratezza e tempestività delle informazioni raccolte. Per ottenere una firma energetica precisa, è fondamentale avere punti rappresentativi del funzionamento dell’impianto a diverse temperature.
Un indicatore della qualità e affidabilità dei dati è la limitata dispersione dei punti rispetto alla retta di interpolazione. Punti distanti dalla retta possono essere dovuti a:
- condizioni climatiche particolari (come forte vento o apporti gratuiti significativi);
- errori di acquisizione (per esempio, una variazione di un’ora in una lettura giornaliera può comportare un errore del 5% nel calcolo della potenza).
Tali anomalie necessitano di ulteriori indagini per assicurare l’accuratezza della firma energetica.
Come costruire il grafico della firma energetica di progetto
Per elaborare la firma energetica di un edificio, è essenziale effettuare letture regolari del consumo di combustibile e registrare la temperatura esterna media.
Innanzitutto, è necessario definire gli intervalli temporali e, per ciascun intervallo, calcolare la potenza media erogata. Questo viene fatto determinando l’energia consumata dal generatore di calore durante il periodo e dividendo tale valore per il numero totale di ore del periodo o per il tempo effettivo di funzionamento dell’impianto.
Per ogni intervallo, si raccoglie la temperatura media esterna giornaliera utilizzando i dati climatici mensili. Una volta ottenuti questi dati, vengono tracciati lungo una retta che rappresenta la risposta del sistema edificio/impianto alle variazioni di temperatura esterna. La retta di interpolazione, calcolata tramite regressione lineare, costituisce la firma energetica.
Nel grafico risultante, l’asse orizzontale indica la temperatura esterna media mensile della località analizzata, mentre l’asse verticale mostra la potenza media mensile.
Analizzando un vettore energetico, si possono distinguere due modalità di utilizzo dell’energia, a seconda delle necessità invernali ed estive. La firma energetica varia in base ai fabbisogni.
Infatti, nei sistemi di riscaldamento degli edifici esistenti, la retta di consumo tende a convergere verso una potenza nulla con una temperatura esterna di circa 17 °C, poiché gli apporti gratuiti riducono il fabbisogno energetico ben prima che la temperatura esterna raggiunga i 20 °C.
È interessante osservare che, negli edifici esistenti, la potenza si annulla all’interno di un intervallo di temperature relativamente ristretto (tra 16 e 18 °C), mentre nei nuovi edifici, che sono meglio isolati termicamente, la temperatura alla quale la potenza si annulla tende a essere inferiore, attorno ai 14 o 15 °C.
Quali fattori influenzano l’andamento della retta
La linea della firma energetica è determinata dalle caratteristiche del luogo e dell’edificio, e da questi fattori dipendono la pendenza (Htot), l’ascissa (Tr, on) e l’ordinata (Pnr).
La pendenza della linea, Htot [W/K], è influenzata dalle dispersioni termiche dell’edificio e dalle perdite proporzionali dell’impianto. Questa pendenza fornisce indicazioni sull’efficienza dell’edificio.
In particolare, con il software Blumatica Energy è possibile visualizzare la variazione di pendenza (Htot) che si verifica in un edificio dopo aver aumentato l’isolamento.
Avendo isolato l’edificio (firma energetica 2), si osserva che retta della firma energetica (firma energetica 1), sia per 14 ore che per 24 ore, modifica la sua pendenza. Questo comporta una riduzione della potenza massima richiesta e una considerevole diminuzione della temperatura esterna di accensione.
L’ascissa, Tr, on [°C], rappresenta la temperatura esterna alla quale si inizia a riscaldare l’edificio e dipende dagli apporti gratuiti e dalla temperatura interna impostata.
Infine, l’ordinata Pnr [W] può essere influenzata dalla potenza richiesta per usi diversi dal riscaldamento e dalle dispersioni fisse dell’impianto di riscaldamento.
Vantaggi della firma energetica
Come abbiamo visto, la firma energetica è uno strumento semplice ma efficace per valutare le condizioni di funzionamento complessive del sistema edificio/impianto.
I vantaggi della firma energetica sono molteplici e sottolineano l’importanza di questo strumento nel monitoraggio e nella riduzione dei consumi.
Tra i principali vantaggi troviamo:
- Risparmio economico: È possibile recuperare l’investimento iniziale grazie alla riduzione delle bollette, all’eliminazione degli sprechi, all’ottimizzazione degli impianti, alla diminuzione dei costi di produzione e all’aumento della competitività.
- Miglior impatto ambientale: Si consuma meno energia derivata da combustibili fossili, con conseguente riduzione delle emissioni atmosferiche e dell’anidride carbonica prodotta nei principali settori industriali. Questo porta a un miglioramento della qualità dell’aria, alla diminuzione dell’inquinamento locale e a un aumento del benessere della comunità.
- Gestione della fornitura di energia: Si riducono i carichi sulla rete elettrica, migliorando la qualità e la continuità della trasmissione.
- Stabilità dei costi energetici: Ottimizzando i consumi, si è meno vulnerabili alle variazioni dei prezzi delle materie prime energetiche.
- Calcolo più preciso rispetto al metodo UNI EN 12831: Secondo le indicazioni della UNI EN 12831, il calcolo del carico termico invernale di un edificio si basa sull’analisi della condizione più sfavorevole. Questo approccio assume un regime stazionario, considerando la temperatura esterna costante per tutta la giornata e pari al valore di progetto, senza tener conto degli apporti termici gratuiti.
Inoltre, quando si considera una pompa di calore, il metodo UNI EN 12831 tende a risultare eccessivamente prudente nella determinazione della taglia della pompa di calore. Quindi, individuerebbe una pompa di calore sovradimensionata rispetto al carico energetico reale, comportando un aumento significativo dei costi oltre che un eventuale malfunzionamento del sistema stesso.
Per questi motivi, il metodo della firma energetica fornisce un’analisi più precisa e consente di dimensionare il generatore in modo più accurato evitando il rischio di sovradimensionamento che si verifica con il metodo UNI EN 12831.
La firma energetica si dimostra quindi uno strumento importante sia per uso privato che professionale. Ogni cittadino può utilizzarla per monitorare i consumi della propria abitazione, mentre i professionisti possono impiegarla per progettare nuovi edifici in modo efficiente o per migliorare quelli esistenti dal punto di vista energetico.
Firma energetica con il software Blumatica Energy
In Blumatica Energy è possibile monitorare l’andamento della firma energetica di progetto per ciascuna zona termica. Questa firma viene calcolata analizzando i dati mensili.
In particolare, è possibile visualizzare le temperature esterne medie mensili (Test) in base alla località inserita, i fabbisogni utili per il riscaldamento calcolati (Qhgen, out) ed i giorni di attivazione della zona climatica.
Utilizzando questi dati e le ore di funzionamento giornaliere indicate (h/g) è possibile determinare la Potenza media del generatore (ϕHmedia) tramite la seguente formula:
Si può anche calcolare la Potenza media del generatore per 24 ore (ϕH,24) usando:
Le ore di funzionamento standard del generatore sono generalmente 14 o 24 ore, tuttavia è possibile inserire un valore diverso per personalizzare il calcolo.
Analizzando la firma energetica, si può determinare la potenza di picco del generatore e la temperatura alla quale si accende il riscaldamento.
Estendendo la retta fino alla temperatura di progetto esterna, si può leggere sull’asse delle ordinate la potenza massima richiesta dal generatore per quell’edificio, permettendo così di dimensionare correttamente il generatore o di verificarne il dimensionamento.
Il punto in cui la retta interseca l’asse delle ascisse indica la temperatura alla quale l’impianto di riscaldamento inizia a funzionare, fornendo un’indicazione precisa sulla temperatura di accensione.
Grazie alla firma energetica di progetto in Blumatica Energy, puoi valutare e ottimizzare le prestazioni energetiche di un edificio, migliorando l’efficienza operativa degli impianti.
Utilizzare questo strumento permette di ottenere significativi risparmi economici, ridurre l’impatto ambientale e garantire una fornitura energetica più stabile.
Prova gratuitamente i software Blumatica sull’efficienza energetica per 30 giorni!
Responsabile Tecnico