Come modellare correttamente gli impianti termici

Grazie all’esperienza maturata in anni di partecipazione a gruppi di lavoro normativi, Blumatica rappresenta un valido riferimento per la progettazione e la formazione dei tecnici nel settore dell’efficienza energetica.

La normativa in materia di energia ed ambiente è sempre in continua evoluzione e sta innovando profondamente le modalità costruttive degli edifici e degli impianti di climatizzazione.
In particolare, le maggiori difficoltà riscontrate dai tecnici riguardano gli aspetti impiantistici, il più delle volte a causa di una non perfetta corrispondenza tra gli schemi funzionali previsti dalla normativa e quelli reali degli impianti.
Risulta pertanto indispensabile diventare padroni in tempi stretti delle nuove procedure di calcolo introdotte dalle norme tecniche (UNI/TS 11300) e delle regole di modellazione nel software di calcolo per evitare errori o risultati non coerenti con il comportamento reale dell’edificio.

Di seguito, i concetti più importanti delle UNI/TS 11300 e alcuni esempi di schemi impiantistici modellati con il software Blumatica Energy.

DEFINIZIONI IMPORTANTI

1. Zona termica

Parte dell’ambiente climatizzato mantenuto a temperatura (ed eventualmente umidità) uniforme attraverso lo stesso impianto di climatizzazione. In linea generale ogni porzione di edificio, climatizzata ad una determinata temperatura con identiche modalità di regolazione, costituisce una zona termica.

La zonizzazione non è richiesta se si verificano contemporaneamente le seguenti condizioni:

• Le temperature interne di regolazione per il riscaldamento differiscono di non oltre 4 K;
• Gli ambienti non sono raffrescati o comunque le temperature interne di regolazione per il raffrescamento differiscono di non oltre 4 K;
• Gli ambienti sono serviti dallo stesso impianto di climatizzazione;
• Se vi è un impianto di ventilazione meccanica, almeno l’80% dell’area climatizzata è servita dallo stesso impianto di ventilazione con tassi di ventilazione nei diversi ambienti che non differiscono di un fattore maggiore di 4;
• Se vi è il controllo dell’umidità, le umidità relative interne di regolazione differiscono di non oltre 20 punti percentuali.

È possibile che la zonizzazione relativa al riscaldamento differisca da quella relativa al raffrescamento.

Esempio 1 – Villetta due piani con radiatori

Esempio 2 – Villetta due piani con radiatori e split di raffrescamento

Centrali termiche

2. Priorità generatori

nel caso di sistemi che comprendono produzione di energia termica utile da energie rinnovabili e da altri sottosistemi di generazione (pompe di calore, cogenerazione, combustione a fiamma con vettori energetici non rinnovabili), la ripartizione del carico tra i generatori deve essere effettuata secondo un ordine di priorità definito nel progetto, in modo da ottimizzare il fabbisogno di energia primaria tenendo conto dei vettori energetici, dei rendimenti e delle condizioni dei singoli generatori.
In mancanza di condizioni specificate nel progetto, nel prospetto 6 della UNI/TS 11300-4 è indicato come devono essere valutate le priorità per la produzione di energia termica utile per riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria ai fini del calcolo.

In Blumatica Energy, la gestione della priorità dei generatori avviene seguendo 2 regole semplicissime:

– All’interno di una stessa centrale termica, la priorità tra i generatori segue il prospetto 6 della UNI/TS 11300-4
– L’utente può modificare la priorità tra i generatori, dividendoli in due o più centrali termiche differenti e ordinarle secondo la priorità che il sottosistema ha nello schema impiantistico.

Esempio – Appartamento con termico a pellet e caldaia per riscaldamento

3. Generatori a biomassa in sistemi bivalenti

Secondo la UNI/TS 11300-4, i sistemi si definiscono bivalenti o polivalenti quando l’energia termica utile richiesta dall’edificio è fornita da almeno un generatore a biomassa e da uno o più generatori i cui consumi siano riconducibili a fonti non rinnovabili (combustibili fossili e energia elettrica).
Nel caso di sistemi bivalenti o polivalenti, la quota di energia utile fornita dai generatori a biomassa non può superare i valori riportati nei prospetti seguenti:

Sistemi per riscaldamento o combinati (riscaldamento + ACS) con fluido termovettore acqua

Sistemi per sola produzione di ACS con fluido acqua

Sistemi per il riscaldamento con fluido termovettore aria

Esempio – Appartamento con termico a pellet e caldaia per riscaldamento e ACS

4. Unità di trattamento aria e distribuzione aeraulica

Nel bilancio termico dell’edificio il fabbisogno termico dovuto agli impianti aeraulici è calcolato tenendo conto della differenza tra la temperatura interna di set-point e la temperatura dell’aria di immissione dell’aria in ambiente.
Pertanto, ai fini della determinazione dei fabbisogni di energia primaria per la climatizzazione, al fabbisogno di energia termica utile effettivo va aggiunto il fabbisogno di energia termica necessario per portare l’aria dalla temperatura di prelievo alla temperatura di immissione dell’aria in ambiente.

Tale carico è dovuto principalmente alle perdite termiche per trasmissione attraverso le pareti delle condotte ed è funzione della portata d’aria effettiva e della temperatura di immissione dell’aria in ambiente di progetto. Al fine di garantire il mantenimento di tale temperatura, le batterie dell’UTA dovranno fornire, in uscita, aria a temperatura sufficiente da compensare le dispersioni nei vari tratti dell’impianto aeraulico.
Ai fini del calcolo delle temperature in uscita e in entrata alla batteria è necessario tener conto di recuperi e perdite dei circuiti di distribuzione dal punto di immissione dell’aria in ambiente all’uscita della batteria e dal punto di prelievo dell’aria esterna all’entrata della batteria.

Risulta necessario, pertanto, procedere ad una schematizzazione della rete in modo da tenere in considerazione perdite e fabbisogni elettrici o termici dei vari tratti in cui è suddivisibile la rete. In particolare, la schematizzazione deve avvenire suddividendo la rete in più tratti dalle caratteristiche omogenee, effettuando il calcolo di perdite e fabbisogni in maniera separata ogni qual volta vi sia:

• un nodo ovvero una ramificazione della rete: in questo caso cambia la portata nominale e potrebbe cambiare la temperatura nel caso di due condotte con aria a temperatura differente si uniscano in un’unica condotta (ad esempio nel caso di ricircolo aria ambiente)
• una batteria: in questo caso cambia la temperatura per effetto della batteria
• il passaggio in locali o ambienti a temperature diverse: il calcolo delle perdite è differente per la diversa differenze di temperatura
• il cambio delle caratteristiche della condotta (ad esempio da condotta isolata a condotta non isolata): cambiando le perdite
• un ventilatore: solo per valutazioni A3 se si considera l’incremento di temperatura dei recuperi degli ausiliari.

Il sistema aeraulico può essere suddiviso, inoltre, su due livelli di calcolo:

• Circuito primario: che comprende l’UTA e alimenta le diverse reti di utenza
• Circuito secondario: che rappresenta il circuito delle n-zone termiche. Se le condotte sono tutte interne all’ambiente possono essere trascurate, in quanto il calcolo delle perdite si effettua solo nei tratti correnti in locali non riscaldati o all’esterno

Esempio – Ufficio 2 piani con impianto aeraulico a doppio flusso con recuperatore

La batteria di preriscaldamento dell’UTA è collegata ad una pompa di calore e un generatore a combustione: il fabbisogno di energia termica della batteria di preriscaldamento è assegnato in priorità alla pompa di calore; l’eventuale fabbisogno residuo è soddisfatto dalla caldaia.

Nota: Le condotte presenti nelle diverse zone termiche sono state trascurate in quanto non necessarie per il calcolo data la configurazione e il tipo di impianto (assenza di ventilatori di zona e/o condotte per singola zona correnti in ambienti non climatizzati e/o all’esterno. Inoltre, sono state trascurate le condotte che collegano l’UTA all’ambiente esterno, da cui viene prelevata l’aria di rinnovo.

5. Ausiliari elettrici

L’energia ausiliaria è utilizzata per l’azionamento di pompe, valvole, ventilatori e sistemi di regolazione e controllo. Una quota di tale energia può essere recuperata come energia termica utile, apportando una corrispondete riduzione al fabbisogno di energia termica (ad esempio, l’energia meccanica fornita all’asse di un circolatore si trasforma in energia termica nel fluido termovettore, riducendo il fabbisogno della distribuzione).
Il fabbisogno di energia elettrica di un impianto di riscaldamento po’ derivare dai seguenti sottosistemi:

• Sottosistema di emissione: funzione della potenza elettrica complessiva dei terminali di emissione (es. ventilconvettori).
  In assenza di dati di progetto o forniti dal fabbricante, è possibile utilizzare per il calcolo le potenze elettriche riportate nel Prospetto 36 della UNI/TS 11300-1. Inoltre, tali consumi elettrici si considerano recuperati come energia termica utili, ovvero l’energia dissipata sotto forma di calore dagli ausiliari elettrici di emissione è recuperata nel bilancio termico dell’edificio.
• Sottosistema di distribuzione: funzione della potenza elettrica dei ventilatori o pompe di distribuzione (a seconda del fluido termovettore). L’energia elettrica dissipata dagli ausiliari con fluido termovettore acqua è recuperata per l’85% sotto forma di calore. Tali recuperi si considerano solamente se il calcolo delle perdite di energia termica del sottosistema di distribuzione è effettuato con il metodo analitico (Appendice A UNI/TS 11300). Nel caso si utilizzino i valori di rendimento precalcolati, le perdite recuperate sono pari a zero.
• L’energia elettrica dissipata dagli ausiliari con fluido termovettore aria è recuperata, invece, come aumento della temperatura dell’aria all’interno della rete aeraulica.
• Sottosistema di generazione: comprende la potenza elettrica di tutti gli ausiliari montati a bordo del generatore (escluse eventuali pompe installate sul circuito primario di generazione esterne al generatore stesso).
  Ai fini del calcolo del calcolo dell’energia termica recuperabile si considera recuperata la quota di energia termica trasmessa all’acqua dell’impianto pari a 0,75 del totale, mentre la quota ceduta in ambiente dagli ausiliari si assume pari al 0,25 del totale.

Inoltre, su ciascun generatore, è possibile indicare la potenza di eventuali pompe dei circuiti di collegamento tra il generatore di calore e l’accumulo.

La complessità della materia e la poca chiarezza delle normative, impongono, quindi, uno standard elevato in termini di competenza tecnica.

Risulta fondamentale, pertanto, formarsi in tempi molto rapidi o avvalersi di strumenti di lavoro in grado di fornire tutte le informazioni indispensabili a produrre una documentazione professionale e completa.

In tal senso Blumatica mette a disposizione il software Blumatica Energy che, in un’unica soluzione, consente di gestire tutte le problematiche connesse all’efficienza energetica degli edifici: APEL’Attestato di Prestazione Energetica (APE, o anche comunemente “certificato energetico”) è un documento che attesta la prestazione e la classe energetica di un immobile e indica gli interventi migliorativi più convenienti. Attraverso l’APE il cittadino viene a conoscenza di caratteristiche quali il fabbisogno energetico dell’edificio o dell’unità edilizia, la qualità energetica del fabbricato, le emissioni di anidride carbonica e l’impiego di fonti rinnovabili di energia, che incidono sui costi di gestione e sull’impatto ambientale dell’immobile, ed è guidato verso una..., AQE, relazione tecnica e di calcolo (Legge 10), annunci commerciali, trasmittanze termiche e verifiche termoigrometriche, fattibilità interventi migliorativi, esportazioni regionali.

Fiore all’occhiello del software è la tecnologia che sta rivoluzionando il mondo dell’informatica creando un connubio perfetto tra software e formazione. Si chiama SAAT (Software As A Teacher), una rivoluzionaria alchimia che consente di apprendere qualsiasi tematica tecnica e normativa man mano che si utilizza il software, senza bisogno di utilizzare manuali o altri supporti. Tutorial audio/video, help contestuali ed interfacce studiate ad hoc aprono nuovi orizzonti alla vecchia concezione del software inteso come mero strumento operativo