UNI TS 11300-3: climatizzazione estiva e fabbisogno di energia

La UNI TS 11300 nasce con l’obiettivo di definire una metodologia di calcolo univoca per la determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici che dipendono dal sistema edificio-impianto, dalle caratteristiche termiche dell’involucro e dal rendimento degli impianti presenti.

La UNI TS 11300 si divide in 6 parti in quanto la determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici richiede metodi di calcolo per:

1. il fabbisogno di energia termica per il riscaldamento e il raffrescamento ambiente (climatizzazione estiva ed invernale);
2. il fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale, per la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l’illuminazione in edifici non residenziali;
3. il rendimento e il fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva;
4. l’utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria;
5. il calcolo dell’energia primaria e della quota di energia da fonti rinnovabili;
6. il fabbisogno di energia per ascensori, scale mobili e marciapiedi mobili.

In questo articolo analizziamo la UNI/TS 11300-3 relativa alla determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva.

Per determinare il fabbisogno di energia termica e primaria dell’edificio per la climatizzazione estiva ti consiglio di utilizzare un software per la certificazione energetica sempre aggiornato alle normative vigenti. Sei sicuro di non commettere errori in quanto il software è certificato dal Comitato Termotecnico Italiano per la conformità di calcolo alle norme UNI/TS 11300. I calcoli sono estremamente rigorosi, resi ancora più affidabili da una potente diagnostica operativa, alert ed help in linea.

Quando si applica la UNI TS 11300-3 e quando no

La UNI TS 11300-3 si applica unicamente ad impianti fissi di climatizzazione estiva con macchine frigorifere azionate elettricamente o ad assorbimento.

Considerando sistemi di nuova progettazione, ristrutturati o esistenti, la norma si applica esclusivamente per il raffrescamento e la climatizzazione estiva.

Sono esclusi dal campo di applicazione i singoli componenti dei sistemi di climatizzazione estiva per i quali vigono specifiche norme di prodotto.

Quali sono gli scopi della UNI TS 11300-3?

La specifica tecnica è finalizzata a:

• determinare i rendimenti e i fabbisogni di energia dei sistemi di climatizzazione estiva;
• determinare i fabbisogni di energia primaria per la climatizzazione estiva;
• valutare il rispetto di regolamenti espressi in termini di obiettivi energetici;
• confrontare le prestazioni energetiche di varie alternative impiantistiche;
• indicare un livello convenzionale di prestazione energetica in termini di consumo di energia primaria degli edifici;
• valutare il risparmio di energia conseguente ad interventi sugli impianti;
• valutare il risparmio di energia utilizzando energie rinnovabili o altri metodi di generazione;
• prevedere le esigenze future di risorse energetiche su scala nazionale calcolando i fabbisogni di energia primaria di edifici tipici rappresentativi del parco edilizio.

Procedura di calcolo del fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione estiva Q_C,P

La quantità di energia primaria richiesta per la climatizzazione estiva Q_C,P si determina, su base mensile estesa a tutta la stagione estiva, con la seguente formula:

Q_C,P = ∑_k Q_aux,k · f_p,el + ∑_k [∑_x (Q_Cr,k,x + Q_v,k,x)/η_mm,k,x ] · f_p,x  [kWh]

dove:

• Q_aux è il fabbisogno di energia elettrica per ausiliari degli impianti di climatizzazione (kWh);
• Q_Cr è il fabbisogno effettivo per raffrescamento (kWh);
• Q_v è il fabbisogno per trattamenti dell’aria (kWh);
• η_mm è il coefficiente di prestazione medio mensile del sistema di produzione dell’energia frigorifera;
• f_p,el è il fattore di conversione da energia elettrica ad energia primaria, determinato secondo la UNI/TS 11300-2;
• f_p,x è il fattore di conversione in energia primaria del vettore energetico utilizzato dal generatore;
• k è il mese k-esimo della stagione di climatizzazione estiva;
• x è l’indice che indica le diverse fonti di energia in ingresso.

Dalla formula si evince, dunque, che il fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione estiva dipende dal fabbisogno effettivo per il raffrescamento Q_Cr , che a sua volta è funzione del fabbisogno di energia termica utile Q_C,nd dell’edificio calcolato in condizioni ideali (temperatura uniforme in tutto il volume climatizzato), dal fabbisogno per i trattamenti dell’aria Q_{v ,}dal fabbisogno di energia elettrica degli ausiliari dell’impianto Q_aux, dai coefficienti di prestazione medio mensile η_mm e stagionale η_ms del sistema di produzione dell’energia frigorifera.

I fattori di conversione in energia primaria f_p,el e f_p,x servono in un certo senso ad “uniformare” l’energia, elettrica o in altra forma presente, trasformandola in primaria.

Definizione pompa di calore invertibile a compressione elettrica UNI/TS 11300-3 – TerMus BIM

Fabbisogno effettivo di energia termica dell’edificio per raffrescamento Q_Cr

Il fabbisogno effettivo per raffrescamento Q_Cr, calcolato per ogni mese k-esimo della stagione di climatizzazione estiva, dipende principalmente dal fabbisogno ideale dell’edificio Q_C,nd e dalle perdite totali dei sottosistemi costituenti l’impianto:

Q_Cr,k = Q_C,nd,k + Q_l,e,k + Q_l,rg,k + Q_l,d,k + Q_l,d,s,k – Q_rr,k [kWh]

dove:

• Q_C,nd,k è il fabbisogno ideale dell’edificio (kWh) – calcolato secondo la UNI/TS 11300- 1;
• Q_l,e,k sono le perdite totali di emissione (kWh);
• Q_l,rg,k sono le perdite totali di regolazione (kWh);
• Q_l,d,k sono le perdite totali di distribuzione (kWh);
• Q_l,d,s,k sono le perdite totali dei serbatoi di accumulo inerziale (kWh);
• Q_rr,k è l’energia termica recuperata (kWh).

Naturalmente, l’energia termica recuperata Q_rr grava sul fabbisogno di energia termica dell’edificio per il raffrescamento in quanto rappresenta un surplus di energia termica immesso gratuitamente nell’edificio.

Perdite di emissione

Le perdite di emissione Q_l,e,k sono funzione del fabbisogno ideale dell’edificio Q_C,nd,k e del rendimento di emissione del terminale di erogazione η_e; sono calcolate applicando la seguente formula:

Q_l,e,k = Q_C,nd,k · ((1-η_e)/η_e) [kWh]

I rendimenti di emissione η_e sono riportati nel prospetto 6 della norma in base alle tipologie di terminali di erogazione.

Perdite di regolazione

Le perdite di regolazione Q_l,rg,k  sono funzione delle perdite totali di emissione Ql,e,k calcolate al punto precedente, del fabbisogno ideale dell’edificio Q_C,nd,k e del rendimento di regolazione η_rg:

Q_l,rg,k = (Q_C,nd,k + Q_l,e,k)  · ((1-η_rg)/η_rg) [kWh]

I rendimenti di regolazione η_rg sono riportati nel prospetto 7 della norma per varie tipologie di regolatori associati a diverse tipologie di terminali di erogazione.

Perdite di distribuzione

Le perdite di distribuzione dei sistemi di climatizzazione estiva sono calcolate secondo la procedura riportata nell’appendice A della norma e riguardano:

• perdite in canali di distribuzione aria;
• perdite in tubazioni che convogliano o distribuiscono acqua refrigerata.

Le perdite complessive di distribuzione Q_l,d,k sono, pertanto, date dalla somma delle perdite di tutti i circuiti di distribuzione di aria e di acqua, ossia:

Q_l,d,k = ∑_i Q_l,da,k + Q_l,dw,k [kWh]

dove:

• Q_l,da,k sono le perdite di distribuzione nelle canalizzazioni di aria (kWh);
• Q_l,dw,k sono le perdite di distribuzione nelle tubazioni di acqua refrigerata (kWh).

Definizione sottosistema di distribuzione UTA UNI/TS 11300-3 – TerMus BIM

Perdite di accumulo

Gli impianti di acqua refrigerata possono essere dotati di un serbatoio di accumulo, che costituisce un sottoinsieme del sottosistema di distribuzione. In tal caso il calcolo delle perdite totali di distribuzione deve tener conto anche delle perdite di calore del serbatoio e di quelle del circuito di collegamento generatore – serbatoio.

La procedura di calcolo delle perdite di accumulo Q_l,d,s è riportata nella norma UNI/TS 11300-2 ed è funzione dell’entità e delle caratteristiche della superficie disperdente dell’accumulatore e della differenza tra la temperatura media della superficie e la temperatura media dell’ambiente nel quale l’accumulatore è installato.

Energia termica recuperata

L’energia termica recuperata Q_rr,k è data dalla somma dell’energia recuperata da recuperatori di calore Q_rc,k e di quella recuperata da climatizzatori con recupero di calore Q_crc,k:

Q_rr,k = Q_rc,k + Q_crc,k [kWh]

Gli eventuali guadagni energetici Q_rc,k realizzati attraverso l’utilizzo di recuperatori di calore o entalpici devono essere calcolati secondo quanto riportato nella UNI EN ISO 13790.

Il recupero energetico realizzato mediante climatizzatori dotati di sistema di recupero di calore parziale o integrale (condensatori ausiliari o desurriscaldatori) deve essere considerato soltanto se l’energia termica recuperata è utilizzata per il post-riscaldamento in batterie di trattamento dell’aria. In questo caso l’energia recuperata Q_crc,k deve essere ricavata conoscendo (da progetto) i
fabbisogni di post-riscaldamento dell’aria.

Fabbisogno di energia termica dell’edificio per trattamenti dell’aria Q_v

Nel caso in cui sia presente un impianto di ventilazione meccanica, il fabbisogno per trattamento dell’aria Q_v – con riferimento alla configurazione classica di un’unità di trattamento aria a tre batterie con umidificazione di tipo adiabatico ed assumendo per le condizioni dell’ambiente interno una temperatura di 26 °C e 50% di umidità relativa nel funzionamento estivo – viene determinato con la seguente formula:

Q_v,k = (Q_v,m,h)_k · q · h_k [kWh]

dove:

• (Q_v,m,h)_k è il fabbisogno specifico orario medio per trattamento dell’aria (kJ/kg);
• h_k è il numero di ore del mese (h);
• q è la portata dell’aria di ventilazione (kg/s), ricavata dalla UNI/TS 11300- 1.

Il fabbisogno orario medio per trattamento dell’aria Q_v,m,h è calcolato mediante la funzione:

(Q_v,m,h)_k = 1,361 5 · H_k – 58,54 [kJ/kg]

dove H_k è l’entalpia dell’aria esterna per il mese considerato (kJ/kg).

I dati climatici dipendono naturalmente dalla località, o meglio dalla zona climatica in cui essa ricade.

Fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari degli impianti di climatizzazione Q_aux

Il fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari degli impianti di climatizzazione Q_aux,k è pari alla somma dei fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari dei sottosistemi costituenti l’impianto, ossia emissione, distribuzione e produzione:

Q_aux,k = Q_aux,e,k + Q_aux,d,k + Q_aux,gn,k [kWh]

APE con  indici prestazionali raffrescamento in evidenza UNI/TS 11300-3

Rendimento globale medio stagionale η_glo

Il rendimento globale medio stagionale η_glo del sistema edificio-impianto è determinato da:

η_{glo =} ∑_k (Q_c,nd,k + Q_v,k) / Q_C,P

Come avrai capito determinare il fabbisogno di energia termica e primaria dell’edificio per la climatizzazione estiva è una procedura complessa e delicata. Proprio per questo puoi avvalerti di un software specifico per la certificazione energetica sempre aggiornato alle normative vigenti.

Indirizzo articolo: https://biblus.acca.it/uni-ts-11300-3-climatizzazione-estiva-e-fabbisogno-di-energia/