UNIEnte Nazionale Italianodi UnificazioneVia Sannio, 220137 Milano, Italia
UNI/TS 11300-2
MAGGIO 2008
Prestazioni energetiche degli edificiParte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria
Energy performance of buildingsPart 2: Evaluation of primary energy need and of system efficiencies for space heating and domestic hot water production
La specifica tecnica fornisce dati e metodi per la determinazione:- del fabbisogno di energia utile per acqua calda sanitaria;- dei rendimenti e dei fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari dei
sistemi di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria;- dei fabbisogni di energia primaria per la climatizzazione
invernale e per la produzione dell’acqua calda sanitaria.La specifica tecnica si applica a sistemi di nuova progettazione,ristrutturati o esistenti:- per il solo riscaldamento;- misti o combinati per riscaldamento e produzione acqua calda
sanitaria;- per sola produzione acqua calda per usi igienico-sanitari.
TESTO ITALIANO
La presente specifica tecnica, unitamente alla UNI EN 15316-2-3:2008,sostituisce la UNI 10347:1993.La presente specifica tecnica, unitamente alla UNI EN 15316-1:2008 ealla UNI EN 15316-2-1:2008, sostituisce la UNI 10348:1993.
ICS 17.200.10; 91.140.01
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Le norme UNI sono elaborate cercando di tenere conto dei punti di vista di tutte le partiinteressate e di conciliare ogni aspetto conflittuale, per rappresentare il reale statodell’arte della materia ed il necessario grado di consenso.Chiunque ritenesse, a seguito dell’applicazione di questa norma, di poter fornire sug-gerimenti per un suo miglioramento o per un suo adeguamento ad uno stato dell’artein evoluzione è pregato di inviare i propri contributi all’UNI, Ente Nazionale Italiano diUnificazione, che li terrà in considerazione per l’eventuale revisione della norma stessa.
Le norme UNI sono revisionate, quando necessario, con la pubblicazione di nuove edizioni odi aggiornamenti. È importante pertanto che gli utilizzatori delle stesse si accertino di essere in possessodell’ultima edizione e degli eventuali aggiornamenti. Si invitano inoltre gli utilizzatori a verificare l’esistenza di norme UNI corrispondenti allenorme EN o ISO ove citate nei riferimenti normativi.
PREMESSALa specifica tecnica viene riesaminata ogni tre anni. Eventualiosservazioni sulla UNI/TS 11300-2 devono pervenire all’UNI entromaggio 2010.
La presente specifica tecnica è stata elaborata sotto la competenzadell’ente federato all’UNICTI - Comitato Termotecnico Italiano
La Commissione Centrale Tecnica dell’UNI ha dato la suaapprovazione il 5 marzo 2008.
La presente specifica tecnica è stata ratificata dal Presidentedell’UNI ed è entrata a far parte del corpo normativo nazionale il28 maggio 2008.
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prospetto 1 Simboli fondamentali ................................................................................................................................... 5prospetto 2 Pedici identificativi di sistema ................................................................................................................... 5prospetto 3 Pedici identificativi di sottosistema ......................................................................................................... 5prospetto 4 Pedici identificativi dei rendimenti ........................................................................................................... 6prospetto 5 Pedici identificativi delle quantità di energia ........................................................................................ 6prospetto 6 Fabbisogni di energia termica utile per riscaldamento..................................................................... 6prospetto 7 Pedici relativi ai componenti ..................................................................................................................... 6prospetto 8 Pedici per le perdite percentuali .............................................................................................................. 7prospetto 9 Pedici per le potenze termiche ................................................................................................................. 7prospetto 10 Altri pedici ........................................................................................................................................................ 7prospetto 11 Fattori adimensionali ................................................................................................................................... 7
5 FABBISOGNI DI ENERGIA TERMICA UTILE 75.1 Fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento dell'edificio .............................. 85.2 Fabbisogni di energia per acqua calda sanitaria ..................................................................... 9
prospetto 12 Valori di a per le abitazioni (l/Gm2)..................................................................................................... 10prospetto 13 Valori per destinazioni diverse dalle abitazioni (Fabbisogni mensili in litri a 40 °C
con ΔT = 25 K) ..........................................................................................................................................115.3 Fabbisogni di energia per altri usi ................................................................................................. 11
prospetto 14 Fabbisogni standard di energia per usi di cottura........................................................................... 11
6 CRITERI, METODI E FINALITÀ DI CALCOLO 11
prospetto 15 Valori e metodi da adottare per i diversi tipi di valutazioni di calcolo (riscaldamento) ....... 13prospetto 16 Valori e metodi da adottare per i diversi tipi di valutazioni di calcolo (acqua calda sanitaria) .... 13
6.1 Espressione generale del fabbisogno di energia primaria ............................................. 146.2 Periodo ed intervalli di calcolo relativi al sistema di riscaldamento ............................ 146.3 Perdite recuperabili e perdite non recuperabili ...................................................................... 156.4 Energia ausiliaria.................................................................................................................................... 156.5 Rendimento medio stagionale ........................................................................................................ 156.6 Rendimenti e perdite dei sottosistemi degli impianti di riscaldamento ..................... 16
prospetto 17 Rendimenti di emissione (η e) in locali di altezza minore di 4 m............................................... 17prospetto 18 Rendimenti di emissione (η e) in locali di altezza maggiore di 4 m.......................................... 18prospetto 19 Condizioni di corretta installazione (emissione in locali di altezza maggiore di 4 m) ......... 18prospetto 20 Rendimenti (η rg) di regolazione .......................................................................................................... 20prospetto 21a Rendimento di distribuzione................................................................................................................... 21prospetto 21b Rendimento di distribuzione................................................................................................................... 21prospetto 21c Rendimento di distribuzione................................................................................................................... 22prospetto 21d Rendimento di distribuzione................................................................................................................... 22prospetto 21e Rendimento di distribuzione................................................................................................................... 23prospetto 22 Fattori di correzione .................................................................................................................................. 23prospetto 23a Generatori di calore atmosferici tipo B classificati ** (2 stelle) ................................................... 25prospetto 23b Generatori di calore a camera stagna tipo C per impianti autonomi classificati *** (3 stelle)..... 25
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prospetto 23c Generatori di calore a gas o gasolio, bruciatore ad aria soffiata o premiscelati, modulanti,classificati ** (2 stelle) ............................................................................................................................................ 25
prospetto 23d Generatori di calore a gas a condensazione **** (4 stelle).......................................................... 25prospetto 23e Generatori di aria calda a gas o gasolio con bruciatore ad aria soffiata o premiscelato,
funzionamento on-off. Generatori di aria calda a gas a camera stagna con ventilatore nel circuito di combustione di tipo B o C, funzionamento on-off ................................................26
prospetto 24 Rendimenti convenzionali dei generatori ad aria calda ................................................................ 266.7 Fabbisogno di energia elettrica dei sottosistemi degli impianti di riscaldamento ......... 27
prospetto 25 Fabbisogni elettrici dei terminali di erogazione del calore ........................................................... 28prospetto 26 Fattore F v .................................................................................................................................................... 29prospetto 27 Modelli per il calcolo di valori default dei rendimenti degli elettrocircolatori........................... 30
6.8 Metodo di calcolo semplificato ........................................................................................................ 31
prospetto 28 Origine dati di ingresso ............................................................................................................................ 32prospetto 29 Esempio di calcolo del fabbisogno di energia primaria per riscaldamento ............................ 33
6.9 Rendimenti e perdite dei sottosistemi degli impianti di acqua calda sanitaria ................ 34
prospetto 30 Perdite e recuperi della distribuzione, nel caso di assenza di ricircolo ................................... 35prospetto 31 Rendimenti convenzionali degli scaldaacqua con sorgente interna di calore ....................... 37
6.10 Fabbisogno di energia primaria...................................................................................................... 376.11 Esempio di calcolo con metodo semplificato per i sistemi di produzione acqua
prospetto 32 Dati di ingresso ........................................................................................................................................... 38prospetto 33 Esempio di calcolo del fabbisogno di energia primaria per acqua calda sanitaria .............. 39
7 CONSUMI EFFETTIVI DI COMBUSTIBILE: METODI UNIFICATI DI RILIEVO E DETERMINAZIONE 39
7.1 Sistemi con misuratore dedicato al solo riscaldamento o alla sola acqua calda sanitaria ........................................................................................................................................................39
7.2 Sistemi promiscui ................................................................................................................................... 407.3 Sistemi dotati di misuratore del combustibile ......................................................................... 407.4 Impianti alimentati da serbatoi privi di misuratore del combustibile B....................... 41
APPENDICE A CALCOLO DELLE PERDITE DI DISTRIBUZIONE - SISTEMI CON FLUIDO(normativa) TERMOVETTORE ACQUA 42A.1 Scopo .............................................................................................................................................................................................42A.2 Individuazione del sottosistema di distribuzione in funzione del sistema
figura A.1 Schema del sottosistema di distribuzione ......................................................................................... 43A.3 Calcolo delle temperature ..........................................................................................................................................44
prospetto A.1 Temperature medie stagionali delle reti ............................................................................................. 45A.4 Metodo di calcolo .................................................................................................................................................................46A.5 Calcolo delle trasmittanze lineiche .....................................................................................................................46
figura A.2 Tubazione isolata corrente in aria ........................................................................................................ 47prospetto A.2 Valori indicativi della conduttività di alcuni materiali ...................................................................... 47figura A.3 Tubazione isolata corrente in aria (diversi strati di materiale isolante).................................... 48figura A.4 Tubazione singola incassata nella muratura .................................................................................... 49figura A.5 Tubazioni in coppia, incassate nella muratura................................................................................. 50prospetto A.3 Lunghezze equivalenti ............................................................................................................................. 51
APPENDICE B DETERMINAZIONE DELLE PERDITE DI GENERAZIONE 52(normativa)
Premessa ...................................................................................................................................................................................52B.1 Generalità sui metodi di calcolo ...........................................................................................................................52B.2 Metodo di calcolo delle perdite di generazione basato sulla Direttiva 92/42/CEE ................52
prospetto B.1 Fattore di correzione del rendimento a carico nominale f cor,Pn................................................. 55
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prospetto B.2 Fattore di correzione del rendimento a carico intermedio f cor,Pint ............................................ 56prospetto B.3 Fattore di riduzione della temperatura b gn e valori convenzionali della temperatura interna
del locale dove è installato il generatore θ a,gn ...............................................................................57prospetto B.4 Parametri per il calcolo della potenza degli ausiliari ...................................................................... 58prospetto B.5 Frazione delle perdite a carico nullo attribuite al mantello - in funzione del tipo di bruciatore.... 59prospetto B.6 Parametri per la determinazione delle perdite a carico nullo di default................................... 60prospetto B.7 Parametri per la determinazione dei rendimenti minimi ............................................................... 60prospetto B.8 Calcolo dei fabbisogni .............................................................................................................................. 61prospetto B.9 Calcolo delle temperature dell'acqua .................................................................................................. 61prospetto B.10 Dati d'ingresso del generatore - (valori dichiarati dal fabbricante) ............................................ 62prospetto B.11 Procedura di calcolo ................................................................................................................................. 63
B.3 Metodo analitico di calcolo delle perdite di generazione .............................................................64
figura B.1 Schema di bilancio energetico del sottosistema di generazione ............................................... 65prospetto B.12 Valori di default per P 'ch,on e θ 'gn,test................................................................................................ 67prospetto B.13 Valori di default dell'esponente n.......................................................................................................... 68prospetto B.14 Valori di default dei parametri c 2 e c 3............................................................................................... 68prospetto B.15 Valori di default del parametro k gn,env e delle temperature ambiente di prova ed effettive ....... 69prospetto B.16 Valori di default dei parametri m e p .................................................................................................. 69prospetto B.17 Valori di default di P 'ch,off ....................................................................................................................... 69prospetto B.18 Parametri per il calcolo della potenza degli ausiliari ...................................................................... 70prospetto B.19 Valori di default della potenza minima al focolare per generatori multistadio o modulanti.......... 73prospetto B.20 Valori di default di P 'ch,ON,min e θ 'gn,test per generatori multistadio o modulanti ............... 73prospetto B.21 Valori di default delle potenze degli ausiliari alla potenza minima del focolare per
generatori multistadio o modulanti .......................................................................................................73prospetto B.22 Dati di default per il calcolo del valore di R ....................................................................................... 75prospetto B.23 Dati di riferimento relativi ai combustibili............................................................................................ 76prospetto B.24 Contenuto di vapor d'acqua alla saturazione in funzione della temperatura ......................... 76prospetto B.25 Dati del generatore - (valori di default) ............................................................................................... 79prospetto B.26 Procedura di calcolo ................................................................................................................................. 80
BIBLIOGRAFIA 81
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PREMESSALa determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici richiede metodi di calcolo per:
1) il fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento ambiente;
2) il fabbisogno di energia per acqua calda sanitaria;
3) il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di climatizzazione invernale;
4) il rendimento e il fabbisogno di energia primaria per la produzione di acqua calda sanitaria;
5) il risparmio di energia primaria ottenibile utilizzando energie rinnovabili ed altrimetodi di generazione per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria;
6) il rendimento e il fabbisogno di energia primaria degli impianti di climatizzazione estiva.
I suddetti metodi di calcolo sono descritti nelle seguenti specifiche tecniche:
UNI/TS 11300 - 1 Prestazioni energetiche degli edifici - Determinazione delfabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazioneestiva ed invernale;
UNI/TS 11300 - 2 Prestazioni energetiche degli edifici - Determinazione delfabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per laclimatizzazione invernale e per la produzione di acqua caldasanitaria;
UNI/TS 11300 - 31) Prestazioni energetiche degli edifici - Determinazione delfabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per laclimatizzazione estiva;
UNI/TS 11300 - 41) Prestazioni energetiche degli edifici - Utilizzo di energie rinnovabilie di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti epreparazione acqua calda sanitaria.
Il documento è coerente con le norme elaborate dal CEN nell'ambito del mandato M/343a supporto della Direttiva Europea 2002/91/CE sulle prestazioni energetiche degli edifici.
La presente specifica tecnica fornisce univocità di valori e di metodi per consentire lariproducibilità e confrontabilità dei risultati ed ottemperare alle condizioni richieste dadocumenti a supporto di disposizioni nazionali.
La specifica tecnica contiene valori pre calcolati dei rendimenti dei vari sottosistemi, inmerito ai quali si precisa quanto segue:
1) i valori sono da intendere come valori normativi nazionali secondo quanto previstodalle norme EN;
2) i valori sono calcolati in accordo con i metodi di calcolo delle pertinenti norme EN percondizioni al contorno che sono indicate in ciascuno dei relativi prospetti e il loroutilizzo è condizionato dalla corrispondenza tra le condizioni al contorno del caso inesame e quelle del rispettivo prospetto;
3) i limiti di impiego dei valori pre calcolati in relazione al tipo di valutazione sono definitinei prospetti 15 e 16.
La presente specifica tecnica contiene nelle appendici metodi di calcolo che recepisconole pertinenti parti della normativa europea con il completamento di allegati e dati nazionalicon l'obiettivo di fornire per i procedimenti di calcolo anche univocità dei dati di ingresso.
1 SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONELa presente specifica tecnica fornisce dati e metodi per la determinazione:
- del fabbisogno di energia utile per acqua calda sanitaria;
- dei rendimenti e dei fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari dei sistemi diriscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria;
- dei fabbisogni di energia primaria per la climatizzazione invernale e per laproduzione dell'acqua calda sanitaria.
1) In fase di elaborazione.
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La specifica tecnica può essere utilizzata per i seguenti scopi:
1) valutare il rispetto di regolamenti espressi in termini di obiettivi energetici;
2) confrontare le prestazioni energetiche di varie alternative impiantistiche;
3) indicare un livello convenzionale di prestazione energetica in termini di consumo dienergia primaria degli edifici esistenti;
4) valutare il risparmio di interventi sugli impianti;
5) valutare il risparmio di energia utilizzando energie rinnovabili o altri metodi digenerazione;
6) prevedere le esigenze future di risorse energetiche su scala nazionale calcolando ifabbisogni di energia primaria di tipici edifici rappresentativi del parco edilizio.
La specifica tecnica si applica a sistemi di nuova progettazione, ristrutturati o esistenti:
- per il solo riscaldamento;
- misti o combinati per riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria;
- per sola produzione acqua calda per usi igienico - sanitari.
Le suddette applicazioni trovano riscontro in diversi tipi di valutazione energetica come diseguito classificati:
A) Valutazione di calcolo: prevede il calcolo del fabbisogno energetico e si differenziain:
A1) Valutazione di progetto: il calcolo viene effettuato sulla base dei dati diprogetto; per le modalità di occupazione e di utilizzo dell'edificio e dell'impiantosi assumono valori convenzionali di riferimento. Questa valutazione è eseguitain regime di funzionamento continuo.
A2) Valutazione standard: il calcolo viene effettuato sulla base dei dati relativiall'edificio e all'impianto reale, come costruito; per le modalità di occupazione edi utilizzo dell'edificio e dell'impianto si assumono valori convenzionali diriferimento. Questa valutazione è eseguita in regime di funzionamentocontinuo.
A3) Valutazione in condizioni effettive di utilizzo: il calcolo viene effettuato sullabase dei dati relativi all'edificio e all'impianto reale, come costruito; per lemodalità di occupazione e di utilizzo dell'edificio e dell'impianto si assumonovalori effettivi di funzionamento (per esempio, in caso di diagnosi energetiche).Questa valutazione è eseguita nelle condizioni effettive di intermittenzadell'impianto.
B) Valutazione basata sul rilievo dei consumi con modalità standard.
Ai fini di diagnosi energetica si può procedere con la valutazione A3) integrata con ilsuddetto rilievo dei consumi.
Le condizioni affinché i dati di consumo rilevati possano essere correttamente utilizzaticome valori di confronto sono:
- la definizione di criteri unificati per attribuire i consumi al periodo di tempo prefissatoe modalità, anch'esse unificate, per convertire i consumi in portate volumetriche o dimassa e quindi in equivalenti energetici.
2 RIFERIMENTI NORMATIVI La presente specifica tecnica rimanda, mediante riferimenti datati e non, a disposizionicontenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi sono citati nei punti appropriati deltesto e sono di seguito elencati. Per quanto riguarda i riferimenti datati, successive modificheo revisioni apportate a dette pubblicazioni valgono unicamente se introdotte nella presentespecifica tecnica come aggiornamento o revisione. Per i riferimenti non datati vale l'ultimaedizione della pubblicazione alla quale si fa riferimento (compresi gli aggiornamenti).
UNI EN 297 Caldaie per riscaldamento centralizzato alimentate a combustibiligassosi - Caldaie di tipo B equipaggiate con bruciatore atmosferico,con portata termica nominale minore o uguale a 70 kW
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UNI EN 483 Caldaie di riscaldamento centrale alimentate a combustibili gassosi -Caldaie di tipo C di portata termica nominale non maggiore di 70 kW
UNI EN 303-1 Caldaie per riscaldamento - Parte 1: Caldaie con bruciatori ad ariasoffiata - Terminologia, requisiti generali, prove e marcatura
UNI EN 442-2 Radiatori e convettori - Parte 2: Metodi di prova e valutazioneUNI EN 1264-3 Riscaldamento a pavimento - Impianti e componenti - DimensionamentoUNI EN 1264-4 Riscaldamento a pavimento - Impianti e componenti - InstallazioneUNI EN 13836 Caldaie a gas per riscaldamento centrale - Caldaie di tipo B di
portata termica nominale maggiore di 300 kW, ma non maggiore di1 000 kW
UNI EN 14037 Strisce radianti a soffitto alimentate con acqua a temperatura minoredi 120 °C
UNI EN 15316-2-1 Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo deirequisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 2-1: Sistemidi emissione del calore negli ambienti
UNI EN 15316-2-3 Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo per il calcolo deirequisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 2-3: Sistemidi distribuzione del calore negli ambienti
UNI EN ISO 13790 Prestazione termica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energiaper il riscaldamento e il raffrescamento
CEI EN 60379 Metodi per misurare le prestazioni di scaldaacqua elettrici adaccumulo per uso domestico
UNI/TS 11300-1 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione delfabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazioneestiva ed invernale
3 DEFINIZIONIAi fini della presente specifica tecnica, si utilizzano i termini e le definizioni dellaUNI/TS 11300-1 e i termini e le definizioni seguenti.
3.1 fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione invernale: È la quantitàannua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa esserenecessaria per la climatizzazione invernale in condizioni climatiche e di uso standarddell'edificio.
3.2 fabbisogno annuo per la produzione di acqua calda sanitaria: È la quantità annua dienergia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria persoddisfare la richiesta annua di acqua calda per usi igienico - sanitari determinato sullabase dei fabbisogni di acqua calda calcolati in base alla presente specifica.
3.3 rendimento globale medio stagionale: È il rapporto tra fabbisogno di energia termica utilee il corrispondente fabbisogno di energia primaria durante la stagione di riscaldamento.Ciascuno dei sottosistemi che compongono il sistema ha un proprio rendimento secondoquanto di seguito specificato.
3.4 coefficiente di utilizzazione (termico o elettrico): È il rapporto tra l'energia termica (oenergia elettrica) uscente dal sistema o dal sottosistema e l'energia entrante. Taledefinizione si applica a tutti i sottosistemi considerati nella presente specifica, salvo cheal sottosistema di produzione, nel quale si attua la conversione da energia primaria inenergia termica utile.
3.5 perdite di energia termica non recuperabili: Parte delle perdite che vanno ad aumentareil fabbisogno di energia termica.
3.6 perdite di energia termica recuperabili: Parte delle perdite che possono essere utilizzateper diminuire il fabbisogno di energia termica.
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3.7 perdite di energia termica recuperate: Parte delle perdite recuperabili effettivamenteutilizzate per diminuire il fabbisogno di energia termica.
3.8 perdite di emissione: Perdite di energia termica che aumentano il fabbisogno delle unitàterminali dovute a non omogenea distribuzione della temperatura dell'aria negli ambientiod a flussi di calore diretti verso l'esterno.
3.9 perdite di regolazione: Perdite di energia termica dovute alla regolazione imperfetta dellatemperatura degli ambienti riscaldati.
3.10 perdite di distribuzione: Perdite di energia termica della rete di distribuzione.
3.11 perdite di produzione: Perdite di energia termica del sottosistema di produzione,comprese le perdite in funzionamento ed in stand-by nonché le perdite dovute al controllonon ideale del sistema di generazione, comprese le perdite recuperabili.
3.12 perdite totali del sistema: Perdite di calore complessive del sistema di riscaldamento e/odel sistema di acqua calda sanitaria.
3.13 perdite di erogazione: Perdite di energia termica nei sistemi di acqua calda sanitariadovute all'erogazione iniziale di acqua fredda ad ogni prelievo ovvero alla permanenza diacqua calda nelle tubazioni terminali alla fine dell'erogazione.
3.14 perdite di accumulo: Perdite di energia termica dovute alle dispersioni in ambiente diserbatoi di accumulo di acqua calda sanitaria. Possono essere recuperabili o nonrecuperabili.
3.15 fabbisogno netto di energia termica utile: Fabbisogno diminuito della quantità di perditerecuperate.
3.16 sistemi centralizzati di produzione di acqua calda per usi igienico - sanitari: Sistemidestinati a servire più unità immobiliari in un edificio, dedicati se destinati alla solaproduzione di acqua calda sanitaria combinati se destinati ai due servizi.
3.17 sistemi autonomi di produzione di acqua calda per usi igienico - sanitari: Sistemidestinati a servire un'unica unità immobiliare, dedicati o combinati.
3.18 generatore di calore: Apparecchio nel quale si attua la conversione dell'energia chimicadel combustibile in energia termica utile trasferita al fluido termovettore.
3.19 unità terminale di erogazione: Apparecchio mediante il quale l'energia termica utile delfluido termovettore viene trasferita all'ambiente.
3.20 cogenerazione: La produzione e l'utilizzo simultanei di energia meccanica o elettrica e dienergia termica a partire dai combustibili primari, nel rispetto di determinati criteriqualitativi di efficienza energetica.
3.21 pompa di calore: Dispositivo o impianto che sottrae calore dall'ambiente esterno o da unasorgente di calore a bassa temperatura e lo trasferisce all'ambiente a temperaturacontrollata.
3.22 valori nominali delle potenze e dei rendimenti: Valori massimi di potenza per serviziocontinuo e di rendimento di un apparecchio determinati e certificati secondo le normepertinenti.
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4 SIMBOLII prospetti seguenti riportano i simboli utilizzati nella presente specifica tecnica. Persimboli utilizzati solo in qualche caso particolare fare riferimento alle indicazioni fornitecon le singole formule.
prospetto 1 Simboli fondamentali
Grandezza Simbolo Unità di misura
Energia Q Wh
Potenza termica Φ W
Potenza elettrica W W
Rendimento η -
Energia primaria riferita alla superficie utile dell'edificio E KWh/m2 anno
Perdita termica percentuale P %
Periodo di tempo t s
Temperatura θ °C K
Volume di acqua V l/h- l/G
Massa volumica ρ kg/m3
Calore specifico C Wh/kgK
Consumo energetico misurato Co KWh
Quantità di combustibile allo stato liquido (con pedici specifici) CQ m3
Superficie S m2
Lunghezza o diametro D m
Conduttività λ W/mK
Ore h ore
Secondi s s
Giorno G giorno
prospetto 2 Pedici identificativi di sistema
Sistema Pedice
Riscaldamento H
Solo produzione acqua calda sanitaria W
Combinato H, W
prospetto 3 Pedici identificativi di sottosistema
Sottosistema Pedice
Emissione (riscaldamento) e
Erogazione (acqua calda sanitaria) er
Regolazione (solo per riscaldamento) rg
Distribuzione d
Accumulo s
Generazione/generatore gn
Generico x
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Medio stagionale dell'impianto (o dei sottosistemi se con i relativi pedici) g
prospetto 5 Pedici identificativi delle quantità di energia
Energia Pedice
Energia termica utile ideale h
Energia primaria p
Energia utile u
Perdite di energia termica utile l
Perdite di energia termica utile non recuperabili lnr
Perdite di energia termica utile recuperabili lrr
Perdite di energia termica utile recuperate lrh
Energia da combustibile2)c
Energia elettrica el
Energia elettrica (o potenza elettrica) per ausiliari di sistema aux
Energia uscente da un sottosistema out
Energia entrante in un sottosistema in
Energia per usi di cottura oth
2) Pari al prodotto tra la portata di combustibile e il potere calorifico inferiore, nel caso di combustibili fossili, o all'energiaelettrica utilizzata per la produzione di energia termica utile.
prospetto 6 Fabbisogni di energia termica utile per riscaldamento
Fabbisogno Simbolo
Fabbisogno energetico utile ideale richiesto da ciascuna zona in regime continuo Q h
Fabbisogno energetico utile ideale richiesto da ciascuna zona in regime non continuo
Q hvs
Fabbisogno energetico utile effettivo richiesto da ciascuna zona in regime continuo (tiene conto delle perdite di emissione e di regolazione)
Q hr
Fabbisogno energetico utile effettivo richiesto da ciascuna zona in regime non continuo (tiene conto delle perdite di emissione e di regolazione)
Q hvsr
prospetto 7 Pedici relativi ai componenti
Fabbisogno Pedice
Pompa PO
Ventilatore vn
Bruciatore br
Ventilo - convettore o unità terminale con ventilatore di attivazione v
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3) fabbisogni di energia primaria per usi di cottura Q oth.
I fabbisogni 1) e 2) sono utilizzati per i calcoli del fabbisogno di energia primaria.
I fabbisogni 3) sono valori convenzionali forniti allo scopo di depurare, in modo unificato,i consumi promiscui di energia primaria da quelli derivanti da usi diversi dal riscaldamentoe produzione acqua calda sanitaria.
I fabbisogni di energia termica utile sono calcolati al netto di eventuali apporti quali:
- apporti da perdite recuperabili delle quali si deve tenere conto secondo quantospecificato nel punto 6.3;
- contributi da energie rinnovabili o da altri metodi di generazione3).
5.1 Fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento dell'edificioIl fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento dell'edificio è articolato in:
- fabbisogno ideale;
- fabbisogno ideale netto ottenuto sottraendo al fabbisogno ideale le perditerecuperate;
- fabbisogno effettivo è il fabbisogno che tiene conto delle perdite di emissione e diregolazione, ossia dell'energia termica che il sottosistema di distribuzione deveimmettere negli ambienti.
5.1.1 Fabbisogno ideale per riscaldamentoIl fabbisogno ideale di energia termica utile dell'involucro edilizio, Q h o Q hvs nel caso difunzionamento non continuo, è il dato fondamentale di ingresso per il calcolo deifabbisogni di energia primaria. Tale fabbisogno è riferito alla condizione di temperaturadell'aria uniforme in tutto lo spazio riscaldato.
Esso è riferito, inoltre, a funzionamento continuo, cioè al mantenimento di unatemperatura interna dell'edificio costante nel tempo. Il fabbisogno ideale di energiatermica utile dell'edificio si calcola con i metodi forniti dalla UNI EN ISO 13790 e dellaUNI/TS 11300-1.
5.1.2 Fabbisogno ideale netto per riscaldamentoDal fabbisogno Q h si devono dedurre eventuali perdite recuperate Q W,lrh dal sistema diacqua calda sanitaria4).
Si ha quindi il fabbisogno ideale netto Q 'h:
[Wh] (1)
dove:
Q W,lrh sono le perdite recuperate dal sistema di produzione acqua calda; il termine èdeterminato con l'equazione (33)
5.1.3 Fabbisogno effettivo per riscaldamentoIl calcolo, come sin qui descritto, non tiene conto delle perdite determinate dallecaratteristiche dei sottosistemi di emissione e di regolazione, previsti o installatinell'edificio, quali la distribuzione di temperatura non uniforme nello spazio riscaldato, leimperfezioni della regolazione per ritardi od anticipi nella erogazione del calore, ilmancato utilizzo di apporti gratuiti.
3) I rispettivi metodi di calcolo degli apporti di energia termica utile da energie rinnovabili o da altri sistemi di generazione ele modalità di inserimento nel sistema sono specificati in una parte successiva in fase di elaborazione.
4) Le perdite recuperate da ciascun sottosistema di riscaldamento, sono dedotte direttamente dalle perdite totali delsottosistema stesso.
Q 'h Qh QW,Irh–=
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Per calcolare il fabbisogno effettivo dell'edificio, ossia la quantità di energia termica utileche deve essere immessa negli ambienti riscaldati, si deve tenere conto di fattori negativi,quali:
· maggiori perdite verso l'esterno dovute ad una distribuzione non uniforme ditemperatura dell'aria all'interno degli ambienti riscaldati (stratificazione);
· maggiori perdite verso l'esterno dovute alla presenza di corpi scaldanti annegatinelle strutture;
· maggiori perdite dovute ad una imperfetta regolazione dell'emissione del calore;
· eventuale mancato sfruttamento di apporti gratuiti conteggiati nel calcolo di Qh, chesi traducono in maggiori temperature ambiente anziché riduzioni dell'emissione dicalore;
· sbilanciamento dell'impianto;
e di fattori positivi, quali:
· trasformazione in calore dell'energia elettrica impiegata nelle unità terminali.
In definitiva l'energia termica utile effettiva Q hr (= Q d,out) che deve essere fornita dalsottosistema distribuzione è:
[Wh] (2)
dove:
è il fabbisogno ideale netto;
Q l,e sono le perdite totali di emissione;
Q l,rg sono le perdite totali di regolazione;
Q aux,e,lrh è l’energia termica recuperata dall'energia elettrica del sottosistema diemissione.
Quando l'impianto prevede zone con terminali diversi e rispettivi sistemi di regolazioneambiente, il fabbisogno energetico utile effettivo dell'edificio vale:
[Wh] (3)
5.2 Fabbisogni di energia per acqua calda sanitariaL'energia termica Q h,W richiesta per riscaldare una quantità di acqua alla temperaturadesiderata è:
[Wh] (4)
dove:
ρ è la massa volumica dell'acqua [kg/m3];
c è il calore specifico dell'acqua pari a 1,162 [Wh/kg °C];
V W è il volume dell'acqua richiesta durante il periodo di calcolo [m3/G];
θ er è la temperatura di erogazione [°C];
θ O è la temperatura di ingresso dell'acqua fredda sanitaria [°C];
G è il numero dei giorni del periodo di calcolo [G].
5.2.1 Volumi di acqua richiesti
I volumi di acqua calda sanitaria sono riferiti convenzionalmente ad una temperatura dierogazione di 40 °C e ad una temperatura di ingresso di 15 °C. Il salto termico diriferimento ai fini del calcolo del fabbisogno di energia termica utile è, quindi, di 25 K.
Qualora siano resi pubblici dall'ente erogatore o dall'Amministrazione Comunale datimensili di temperatura dell'acqua di alimentazione in relazione alla zona climatica e allafonte di prelievo (acqua superficiale, acqua di pozzo, ecc.) si devono utilizzare tali dati ai
Qhr Q 'h QI,e QI,rg Qaux,e,Irh–+ +=
Q 'h
Qhr Q 'h,j Ql,e,j Ql,rg,j Qaux,e,lrh,j–+ +( )l
n
=
Qh,W ρ c× VW θer θO–( ) G×××i
=
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fini del calcolo indicandone l'origine. Ciò determina fabbisogni mensili di energia diversi aparità di litri erogati e dovrà essere indicato nella relazione tecnica. Ai fini di valutazioniper certificazione energetica si considerano i valori convenzionali di riferimento.
I valori di fabbisogno giornaliero sono riferiti a dati medi giornalieri.
Il volume è dato da:
V W = a × N u [l/G]
dove:
a è il fabbisogno giornaliero specifico [l/G];
N u è il parametro che dipende dalla destinazione d'uso dell'edificio vedere punto 5.2.1.1per le abitazioni e punto 5.2.1.2 per destinazioni diverse.
5.2.1.1 Abitazioni
Nel caso di abitazioni il valore Nu è il valore della superficie utile Su dell'abitazione,espressa in metri quadrati5).
Il valore di a si ricava dal prospetto 12, nel quale sono indicati anche i fabbisogni dienergia termica utile basati sulla differenza di temperatura convenzionale tra erogazioneed acqua fredda di ingresso di 25 K.
I valori di fabbisogno annuo sono riferiti a 365 giorni/anno di utilizzo6).
5.2.1.2 Destinazioni diverse dalle abitazioni
La determinazione dei fabbisogni di acqua calda sanitaria deve essere effettuata su basemensile tenendo conto del consumo giornaliero e del numero di giorni/mese dioccupazione.
5) Nella UNI/TS 11300-1 è indicato come passare dalla superficie lorda alla superficie utile (punto 13.3 equazione 25).6) Solo nel caso di valutazione energetica di esercizio o nel caso di diagnosi energetica, per particolari mesi dell'anno
(ad esempio agosto) si attribuiscono al mese solo i valori mensili basati sui giorni di effettiva occupazione.
prospetto 12 Valori di a per le abitazioni (l/Gm2)
Fabbisogni Calcolo in base al valore di S u per unità immobiliare [m2] Valore medio riferito a
S u = 80 m2≤50 51- 200 >200
a 1,8 4,514 × S u-0,2356 1,3 1,6
Fabbisogno equivalente di energia termica utile [Wh/G m2]
52,3 131,22 × S u-0,2356 37,7 46,7
Fabbisogno equivalente di energia termica utile [kWh/m2 anno]
19,09 47,9 × S u-0,2356 13,8 17,05
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5.3 Fabbisogni di energia per altri usiNel prospetto 14 sono indicati fabbisogni standard di energia per usi di cottura al solo finedi poter depurare i consumi effettivi rilevati da quelli non attinenti ai due usi contemplatidalla presente specifica e cioè riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria.
Nel caso di utilizzo di combustibili fossili il consumo di combustibile si ottiene dividendo ilvalore del prospetto per il potere calorifico inferiore del combustibile.
Nel caso di energia elettrica il fabbisogno di energia primaria si ottiene moltiplicando ivalori del prospetto per il fattore di conversione dell'energia elettrica in energia primaria.
6 CRITERI, METODI E FINALITÀ DI CALCOLO Ai fini del calcolo dei rendimenti o delle perdite, gli impianti si considerano suddivisi insottosistemi e la determinazione del rendimento medio stagionale di un impianto diriscaldamento e del fabbisogno di energia primaria deve essere effettuata in base airendimenti (o alle perdite) dei sottosistemi che lo compongono. La presente specificatecnica non prevede prospetti che forniscano il rendimento medio stagionale dell'interosistema in base a dati caratteristici del sistema stesso.
prospetto 13 Valori per destinazioni diverse dalle abitazioni (Fabbisogni mensili in litri a 40 °C con ΔT = 25 K)
Tipo di attività a N u
Hotel senza lavanderia1 stella 2 stelle3 stelle4 stelle
Il termine (Q l,x - Q lrh,x) è il valore delle perdite al netto delle perdite recuperate:
- Q aux,lrh,x energia termica recuperata dagli ausiliari elettrici
In questo bilancio termico non si devono impiegare fattori di conversione in energiaprimaria.
Ai fini della determinazione dei rendimenti (o delle perdite) dei sottosistemi, sono previstii seguenti metodi:
· determinazione sulla base di prospetti contenenti dati precalcolati in funzione dellatipologia del sottosistema e di uno o più parametri caratteristici;
· calcolo mediante metodi descritti nella presente specifica tecnica.
Quando si utilizzano i valori di rendimento precalcolati forniti dai prospetti, non siconsiderano recuperi di energia (termica o elettrica).
Ai fini della determinazione del fabbisogno globale di energia primaria i fabbisogni dienergia elettrica devono essere calcolati separatamente.
L'adozione del metodo dipende dal tipo di valutazione energetica previsto come indicatonel prospetto 15 e nel prospetto 16. Il metodo da adottare dipende anche dallecaratteristiche del sottosistema.
Nel caso di valutazioni di tipo A, il calcolo del fabbisogno di energia primaria si effettuapartendo dal fabbisogno di energia termica utile dell'edificio, sommando progressivamentele perdite dei vari sottosistemi al netto dei recuperi sino a giungere al fabbisogno delsottosistema di generazione.
Nella presente specifica tecnica si riportano prospetti per calcolare il fabbisogno dienergia primaria tenendo conto delle perdite dei singoli sottosistemi. Per ciascunsottosistema si indica anche il relativo rendimento, come richiesto da adempimentilegislativi.
I sistemi di riscaldamento e i sistemi di produzione acqua calda per usi igienico - sanitaripossono essere alimentati con:
- energia primaria da combustibili fossili;
- energie alternative o rinnovabili;
- da un mix di energia primaria e di energie rinnovabili.
Nei tre casi la procedura di calcolo è identica sino al punto di immissione dell'energiatermica utile nel sottosistema di distribuzione. Occorre poi ripartire il fabbisogno di energiautile tra i sottosistemi di generazione disponibili.
Ai fini del calcolo, gli impianti si considerano suddivisi nei seguenti sottosistemi:
Impianti di riscaldamento:- sottosistema di emissione;
- sottosistema di regolazione dell'emissione di calore in ambiente;
- sottosistema di distribuzione;
- eventuale sottosistema di accumulo;
- sottosistema di generazione.
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Impianti di acqua calda sanitaria:- sottosistema di erogazione;- sottosistema di distribuzione;- eventuale sottosistema di accumulo;- sottosistema di generazione.In caso di unità immobiliare in edificio condominiale il fabbisogno di calore Qh, il rendimentodi emissione e il rendimento di regolazione sono attribuibili all'unità immobiliare in esame,mentre i rendimenti di distribuzione e di generazione sono da attribuire a parti comuni delcondominio, in comproprietà delle unità immobiliari condominiali.Ciò equivale a considerare che le singole unità immobiliari prelevino energia termica utiledalla rete condominiale con perdite di distribuzione e di generazione determinate dalsistema di fornitura del calore dalla rete condominiale.L'attribuzione del fabbisogno di energia primaria della unità immobiliare è quindi:Q d,i,in = Q h + Q l,e + Q l,c
e il fabbisogno di energia primaria dell'unità immobiliare è dato da:Q = Q d,i,in/(h d × h gn)
prospetto 15 Valori e metodi da adottare per i diversi tipi di valutazioni di calcolo (riscaldamento)
Sottosistema Valutazioni di calcolo
A1 e A2 A3
Emissione H ≤ 4 m H > 4 m H ≤ 4 m H > 4 m
Valori da prospetto 17
Valori da prospetto 18, ove siano verificate le condizioni al contorno. Negli altri casi: calcolo
Valori da prospetto 17
Calcolo e misure in campo
Regolazione Valori da prospetto 20
Distribuzione A1 A2 A3
Metodo dell'appendice A
Valori da prospetto 21Quando le condizioni sono tra quelle specificate per i dati precalcolati si possono utilizzare tali dati, in caso diverso metodo dell'appendice A.
Generazione Valori dei prospetti 23Quando sono rispettate le condizioni al contorno. Negli altri casi, calcolo con i metodi dell'appendice B.
prospetto 16 Valori e metodi da adottare per i diversi tipi di valutazioni di calcolo (acqua calda sanitaria)
Valutazioni di calcolo
A1 A2 A3
Fabbisogni di acqua calda Valori da prospetto 12 e da prospetto 13 in tutti i casi.
Erogazione η er = 0,95
Distribuzione Secondo metodi di calcolo analitici (vedere appendice A) salvo il caso di generatori di calore e relative canalizzazioni installati nell'ambiente riscaldato. Le perdite del circuito primario si calcolano secondo il punto 6.9.4.
Accumulo Si trascurano nel caso di valutazione per intero edificio privo di impianto centralizzato per acqua calda sanitaria (valutazione basata su boiler per unità immobiliare).Qualora sia disponibile il valore della dispersione termica dell'apparecchio dichiarato dal costruttore, le perdite sono calcolate con la formula (31).In tutti gli altri casi calcolo secondo formula (30).
Generazione Valori del prospetto 31 per gli scaldaacqua.Negli altri casi calcolo con i metodi dell'appendice B.
Rendimento medio globale stagionale
Nel caso di valutazione per intero edificio, privo di impianto centralizzato di acqua calda sanitaria, si assume un valore convenzionale di rendimento medio globale stagionale pari a 0,7.
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6.1 Espressione generale del fabbisogno di energia primaria Alla fine del calcolo, i fabbisogni di energia degli impianti, sotto forma di diversi vettorienergetici, vengono convertiti in fabbisogno complessivo di energia primaria.
In un determinato intervallo di calcolo, il fabbisogno globale di energia primaria è dato da:
[Wh](6)
dove:
Q H,c,i è il fabbisogno di energia per riscaldamento ottenuto da ciascun vettoreenergetico i (combustibili, energia elettrica, ecc.). Nel caso di combustibili è datodalla quantità utilizzata per il potere calorifico inferiore, nel caso di energiaelettrica dalla quantità utilizzata;
f p,i è il fattore di conversione in energia primaria del vettore energetico i ;Q W,c,j è il fabbisogno di energia per acqua calda sanitaria ottenuto da ciascun vettore
energetico j (combustibili, energia elettrica, ecc.). Nel caso di combustibili è datodalla quantità utilizzata per il potere calorifico inferiore, nel caso di energiaelettrica dalla quantità utilizzata;
Q H,aux è il fabbisogno di energia elettrica per ausiliari degli impianti di riscaldamento;
Q W,aux è il fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari degli impianti di produzioneacqua calda sanitaria;
Q INT,aux è il fabbisogno di energia elettrica per ausiliari di eventuali sistemi che utilizzanoenergie rinnovabili e di cogenerazione;
Q el,exp è l’energia elettrica esportata dal sistema (da solare fotovoltaico,cogenerazione);
f p,el è il fattore di conversione in energia primaria dell'energia ausiliaria elettrica.
Ai fini della presente specifica tecnica si assumono i seguenti fattori di conversione7):
Combustibili fossili 1
Energia elettrica: Valore specificato nelle vigenti disposizioni di legge8).
Nel caso di impianti solo di riscaldamento o di sola acqua calda sanitaria si consideranosolo i termini relativi al sistema considerato.
6.2 Periodo ed intervalli di calcolo relativi al sistema di riscaldamentoPer valutazioni di progetto e standard (A1 e A2) il periodo di calcolo deve essere la duratamassima consentita del riscaldamento in funzione della zona climatica. Il calcolo deveessere eseguito suddividendo il periodo totale in intervalli elementari di durata massimamensile. Si determinano i valori per ogni intervallo e si sommano i fabbisogni risultantinegli intervalli elementari costituenti il periodo di calcolo.
Per valutazioni in condizioni effettive di utilizzo (A3) o basate sul rilievo dei consumi inmodalità standard (B) il periodo di riferimento può essere la durata effettiva delriscaldamento, come definito nella parte 1 della presente specifica tecnica.
Qualora sia richiesto di ricorrere ad un metodo di calcolo semplificato, si assume comeperiodo di calcolo la stagione di riscaldamento per la climatizzazione invernale e l'annoper l'acqua calda sanitaria.
7) I fattori di conversione relativi solare, biomasse e teleriscaldamento sono indicati in una parte successiva in fase dielaborazione.
8) Valore deliberato dall'Autorità dell'energia, in Tep/kWhel per l'anno in corso. Si assume come fattore di conversione daTep/kWhel in kWh primaria/KWh elettrica = 11,86 × 103.
6.3 Perdite recuperabili e perdite non recuperabiliLe perdite si suddividono in:
- perdite non recuperabili, ossia perdite che devono essere comunque considerateperse senza possibilità di recupero;
- perdite recuperabili, ossia perdite che, a seconda della situazione, possono essereperse oppure recuperate.9)
Si può tenere conto delle perdite recuperate in due modi:
1) riducendo le perdite di ciascun sottosistema deducendo le perdite recuperate dalsottosistema stesso, come previsto nel punto 5.1.2, equazione (1) e nell'esempio dicalcolo del prospetto 29;
2) riducendo il fabbisogno di energia termica utile di tutto il sistema con una quota parialle perdite recuperate.
In questo ultimo caso si assume un fattore pari a 0,8 per passare dalle perdite recuperabilialle perdite recuperate e si ha quindi:
Q lrh = 0,8 Q lrr (7)
Ai fini di valutazione A1 e A3 si utilizza il metodo 1. Ai fini della valutazione A2 si puòutilizzare il metodo 2, indicandolo nella relazione.
6.4 Energia ausiliariaL'energia ausiliaria, generalmente sotto forma di energia elettrica, è utilizzata perl'azionamento di pompe, valvole, ventilatori e sistemi di regolazione e controllo.
Parte dell'energia ausiliaria può essere recuperata come energia termica utile, apportandouna corrispondente riduzione al fabbisogno di calore. Per esempio, l'energia meccanicafornita all'asse di un circolatore, si trasforma in calore nel fluido termovettore riducendo ilfabbisogno della distribuzione.
6.5 Rendimento medio stagionaleIl rendimento medio stagionale può riguardare:
- il solo impianto di riscaldamento;
- il solo impianto di acqua calda sanitaria;
- l'impianto di riscaldamento e acqua calda sanitaria.
6.5.1 Rendimento medio stagionale dell'impianto di riscaldamento
Il rendimento medio stagionale η g,H dell'impianto di riscaldamento è dato da:
η g,H = Q h/Q p,H (8)
dove:
Q p,H è il fabbisogno di energia primaria per riscaldamento calcolato secondo la (6);
Q h è il fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento.
9) Esempio: Per perdite recuperabili dal sottosistema distribuzione.
Le perdite termiche di una tubazione posta all'esterno del volume riscaldato sono completamente perse. Se, però, latubazione si trova all'interno del volume riscaldato, parte delle perdite possono contribuire a soddisfare il fabbisogno dicalore per riscaldamento. Tali perdite sono perciò considerate "recuperabili". Tuttavia solo una parte delle perditerecuperabili sarà effettivamente recuperata. Ciò dipende dalla presenza o meno di un sistema di regolazione e dalrapporto guadagni/fabbisogni. Le perdite recuperate sono dedotte dalle perdite totali del sottosistema stesso. Perdite recuperabili dal sistema acqua calda sanitaria. Le perdite di un accumulo di acqua calda sanitaria possonocontribuire al soddisfacimento del fabbisogno di energia per riscaldamento. Di ciò non si tiene conto come riduzione delleperdite del bollitore (nel calcolo dell'impianto di produzione dell'acqua calda sanitaria) ma come deduzione al fabbisognodi calore per riscaldamento (vedere perdite recuperate Q W,lrh nel punto 5.1.2).
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6.5.2 Rendimento medio stagionale dell'impianto di produzione acqua calda sanitariaIl rendimento globale medio stagionale dell'impianto di acqua calda sanitaria η g,W è dato da:
η g,W = Q h,W/Q p,W (9)
dove:
Q p,W è il fabbisogno di energia primaria per acqua calda sanitaria calcolato secondo la (6);
Q h,W è il fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria.
6.5.3 Rendimento globale medio stagionaleIl rendimento globale medio stagionale globale (riscaldamento e produzione di acquacalda sanitaria) η g,H,W è dato da:
η g,H,W = (Q h + Q h,W)/Q p,H,W (10)
dove:
Q p,H,W è il fabbisogno complessivo di energia primaria per riscaldamento ed acquacalda sanitaria calcolato secondo la (6);
Q h è il fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento;
Q h,W è il fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria.
6.6 Rendimenti e perdite dei sottosistemi degli impianti di riscaldamento
6.6.1 Sottosistema di emissione La determinazione delle perdite di emissione è notevolmente influenzata dallecaratteristiche del locale e, in modo particolare dalla sua altezza. I prospetti seguentiforniscono valori di rendimento di emissione nei due casi: locali di altezza non maggioredi 4 m e grandi ambienti di altezza compresa tra 4 m e 14 m.
6.6.1.1 Locali di altezza minore di 4 m
Nel caso di locali di altezza minore di 4 m, i valori del rendimento di emissione per varietipologie di unità terminali sono riportati nel prospetto 17.
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Per ambienti riscaldati di altezza maggiore di 4 m, i rendimenti di emissione dipendono nonsolo dal carico termico medio annuale, ma sono fortemente influenzati dalla tipologia e dallecaratteristiche dei componenti, dalle modalità di installazione e dalle caratteristiche stessedell'edificio.
Il prospetto 18 fornisce valori del rendimento di emissione per le tipologie di terminali dierogazione utilizzati nei locali di altezza maggiore di 4 m.
I valori del prospetto 18 si riferiscono a installazione a perfetta regola d'arte. Qualorasussistano dubbi al riguardo, si deve ricorrere ai metodi forniti dalla norme pertinenti (peresempio UNI EN 15316-2-1), con o senza contestuali misure in campo. A titolo indicativosi riportano nel prospetto 19 le condizioni di corretta installazione.
prospetto 17 Rendimenti di emissione (η e) in locali di altezza minore di 4 m
Tipo di terminale di erogazione Carico termico medio annuo W/m3 a)
<4 4-10 >10
η e
Radiatori su parete esterna isolata (*) 0,95 0,94 0,92
Radiatori su parete interna 0,96 0,95 0,92
Ventilconvettori (**) valori riferiti a t media acqua = 45 °C 0,96 0,95 0,94
Termoconvettori 0,94 0,93 0,92
Bocchette in sistemi ad aria calda (***) 0,94 0,92 0,90
Pannelli isolati annegato a pavimento 0,99 0,98 0,97
Pannelli annegati a pavimento (****) 0,98 0,96 0,94
Pannelli annegati a soffitto 0,97 0,95 0,93
Pannelli a parete 0,97 0,95 0,93
a) Il carico termico medio annuo, espresso in W/m3 è ottenuto dividendo il fabbisogno annuo di energia termica utileespresso in Wh, calcolato secondo la UNI EN ISO 13790, per il tempo convenzionale di esercizio dei terminali diemissione, espresso in ore, e per il volume lordo riscaldato del locale o della zona espresso in metri cubi.
*) Il rendimento indicato è riferito ad una temperatura di mandata dell'acqua di 85 °C.Per parete riflettente, si incrementa il rendimento di 0,01.In presenza di parete esterna non isolata (U > 0,8 W/m2 K) si riduce il rendimento di 0,04.Per temperatura di mandata dell'acqua ≤65 °C si incrementa il rendimento di 0,03.
**) I consumi elettrici non sono considerati e devono essere calcolati separatamente.***) Per quanto riguarda i sistemi di riscaldamento ad aria calda i valori si riferiscono a impianti con:
- griglie di ripresa dell'aria posizionate ad un'altezza non maggiore di 2,00 m rispetto al livello del pavimento;- bocchette o diffusori correttamente dimensionati in relazione alla portata e alle caratteristiche del locale;- corrette condizioni di funzionamento (generatore di taglia adeguata, corretto dimensionamento della portata di
aspirazione;- buona tenuta all'aria dell'involucro e della copertura.
(****) I dati forniti non tengono conto delle perdite di calore non recuperate dal pavimento verso il terreno; queste perditedevono essere calcolate separatamente ed utilizzate per adeguare il valore del rendimento.
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* I dati forniti non tengono conto delle perdite di calore non recuperate dal pavimento verso il terreno; queste perditedevono essere calcolate separatamente ed utilizzate per adeguare il valore del rendimento.
10) L'ottimizzazione del rendimento di emissione negli impianti di riscaldamento ad acqua calda è determinata, oltre chedalla scelta, dal posizionamento e più in generale dalla installazione delle unità terminali e dalla temperatura media diesercizio.Le norme armonizzate della serie UNI EN 442 riguardanti i radiatori e termoconvettori, le norme armonizzate della serieUNI EN 14037 riguardante le strisce radianti prefabbricate montate a soffitto e le norme della serie UNI EN 1264riguardanti i sistemi ed i componenti di riscaldamento a pavimento, forniscono tutte le indicazioni necessarie per ladeterminazione della potenza termica nominale e della potenza termica nelle diverse condizioni di impiego (curvacaratteristica).Una valutazione cautelativa dei carichi termici di progetto determina un sovradimensionamento del sottosistema diemissione. In questi casi, in base alla curva di emissione, si può definire in sede di esercizio una temperatura mediadell'acqua minore di quella di progetto.Sussistono, tuttavia, in molti impianti disomogeneità, dovute a squilibri nel dimensionamento delle unità terminali nei variambienti, dovuti anche ad una non corretta valutazione degli apporti di calore esterni ed interni. Tali squilibri possonoessere corretti con opportune integrazioni e con l'adozione di dispositivi di regolazione ambiente o di zona.Nel caso di sistemi ad aria calda le bocchette di immissione si considerano unità terminali prive di fabbisogni elettrici. Talifabbisogni vengono considerati nel sottosistema distribuzione e/o nel sottosistema produzione, a seconda dellaconfigurazione del sistema.
prospetto 19 Condizioni di corretta installazione (emissione in locali di altezza maggiore di 4 m)
Tipologia di sistema Condizioni di corretta installazione
Generatori aria calda - salto termico <30 °C in condizioni di progetto;- regolazione modulante o alta bassa fiamma, con ventilatore funzionante in continuo;- generatori pensili installati ad un'altezza non maggiore di 4 m;- per impianti canalizzati, bocchette di ripresa dell'aria in posizione non maggiore di 1 m
rispetto al livello del pavimento;- buona tenuta all'aria dell'involucro e della copertura (in particolare) dello spazio
riscaldato.
Strisce radianti - apparecchi rispondenti alla UNI EN 14037;- buona tenuta all'aria dell'involucro e della copertura (in particolare) dello spazio
riscaldato.
Pannelli radianti - sistemi dimensionati e installati secondo la UNI EN 1264-3 UNI EN 1264-4.
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In mancanza delle condizioni sopra elencate il rendimento di emissione deve esserecalcolato11).
La presenza di destratificatori, utili nel caso di carichi termici elevati ed ambienti alti, puòmigliorare il rendimento di emissione di alcuni punti.
Le perdite di emissione si calcolano in base ai valori di rendimento dei prospetti con laformula:
[Wh] (11)
6.6.2 Sottosistema di regolazione I rendimenti di regolazione per varie tipologie di regolatori associati a diverse tipologie diterminali di erogazione sono riportati nel prospetto 20.
La sola regolazione centrale, per esempio con compensazione climatica, non è sufficienteper garantire un elevato rendimento di regolazione, in quanto non consente unsoddisfacente recupero degli apporti gratuiti. Il modello del prospetto è basato su unaquota fissa di riferimento di perdita degli apporti gratuiti, che presuppone una regolazionein funzione del locale più sfavorito. Tuttavia, si deve considerare che, mediante frequentiinterventi nell'esercizio dell'impianto è possibile migliorare il rendimento risultante dalprospetto 20, mediando tra locali più favoriti e locali più sfavoriti. Di ciò si può tener contonelle valutazioni in condizioni effettive di utilizzo (A3).
I fabbisogni di energia primaria calcolati con il valore del prospetto 20 possono quindirisultare maggiori dei consumi effettivi conseguenti ad un innalzamento del rendimento diregolazione.
- Per valutazioni di progetto (A1) e standard (A.2) si deve assumere il valore direndimento derivante dal prospetto.
- Per valutazioni in condizioni effettive di utilizzo (A3) si possono assumere valori concoefficienti di recupero diversi, che tengano conto delle effettive condizioni diesercizio.
11) Ai fini della determinazione in campo del rendimento di emissione in locali di altezza maggiore di 4 m, si può procederecome segue:- dividere lo spazio riscaldato in strisce orizzontali di medesima altezza;
- misurare la temperatura dell'aria ambiente al centro di ogni striscia;
- utilizzare la procedura riportata nella UNI EN ISO 13790 per il calcolo dell'energia dispersa da ogni singola strisciaalla temperatura reale rilevata e sommare i contributi delle singole strisce per ottenere la perdita totale Q ha dellospazio riscaldato nelle condizioni reali.
Utilizzando la medesima procedura di cui al punto precedente calcolare l'energia dispersa Q ht per trasmissione dellospazio riscaldato ad una temperatura uniforme di 20 °C.Il rapporto Q ht / Q ha fornisce il valore del rendimento di emissione per quella particolare condizione.
Ql,e Q 'h1 ηe–
ηe---------------×=
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Le perdite del sottosistema di regolazione si calcolano con la formula seguente:
[Wh] (12)
6.6.3 Sottosistema di distribuzioneLa determinazione delle perdite di distribuzione può essere effettuata:
(1) mediante il ricorso a dati precalcolati ricavati da prospetti in base alle principalicaratteristiche del sottosistema (prospetto 21);
(2) mediante il metodo descritto nell'appendice A;
(3) mediante metodi analitici descritti nelle norme pertinenti.
Nel caso di valutazioni energetiche di progetto deve essere effettuato il calcolo delleperdite di distribuzione con i metodi (2) o (3).
Qualora si utilizzino i dati di rendimento del prospetto 21 non si prevedono recuperitermici delle pompe di distribuzione.
prospetto 20 Rendimenti (η rg) di regolazione12)
Tipo di regolazione Caratteristiche Sistemi a bassa inerzia termica
Sistemi ad elevata inerzia termica
Radiatori, convettori, ventilconvettori,
strisceradianti ed aria calda
Pannelli integrati nelle strutture edilizie e
disaccoppiati termicamente
Pannelli annegati nelle strutture edilizie e non
disaccoppiati termicamente
Solo Climatica (compensazione con sonda esterna)
1 - (0,6 η u γ ) 0,98 - (0,6 η u γ ) 0,94 - (0,6 η u γ )
Solo ambiente con regolatore
0n off 0,94 0,92 0,88
PI o PID 0,99 0,97 0,93
P banda prop. 0,5 °C 0,98 0,96 0,92
P banda prop. 1 °C 0,97 0,95 0,91
P banda prop. 2 °C 0,95 0,93 0,89
Climatica + ambiente con regolatore
0n off 0,97 0,95 0,93
PI o PID 0,995 0,99 0,97
P banda prop. 0,5 °C 0,99 0,98 0,96
P banda prop. 1 °C 0,98 0,97 0,95
P banda prop. 2 °C 0,97 0,96 0,94
Solo zona con regolatore
0n off 0,93 0,91 0,87
PI o PID 0,995 0,99 0,97
P banda prop. 0,5 °C 0,99 0,98 0,96
P banda prop. 1 °C 0,98 0,97 0,95
P banda prop. 2 °C 0,94 0,92 0,88
Climatica + zona con regolatore
0n off 0,96 0,94 0,92
PI o PID 0,995 0,98 0,96
P banda prop. 0,5 °C 0,98 0,97 0,95
P banda prop. 1 °C 0,97 0,96 0,94
P banda prop. 2 °C 0,96 0,95 0,93
Nota γ rapporto apporti/perdite. η u fattore di utilizzo degli apporti definito nella UNI/TS 11300-1.
12) Nel caso di regolazione manuale (termostato di caldaia), ai soli fini di valutazione dei miglioramenti dell'efficienzaenergetica, si possono utilizzare i valori della regolazione "Solo climatica" con una penalizzazione di 5 punti percentuali.
Ql,rg Q 'h Ql,e+( )1 ηrg–
ηrg----------------×=
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6.6.3.1 Uso dei valori di rendimento ricavati dai prospetti
Qualora, nel caso di edifici esistenti, non possano essere resi disponibili in alcun modo daticostruttivi della rete di distribuzione, si possono utilizzare i rendimenti del prospetto 21. Inquesto caso, tutte le perdite recuperabili si devono considerare non recuperate, ossia laquota di recupero viene posta uguale a zero.
Nel caso di impianti con fluido termovettore aria calda, il calcolo delle perdite deve essereeffettuato in ogni caso utilizzando metodi di calcolo analitici.
Qualora vengano utilizzati i valori del prospetto 21, le perdite di distribuzione si calcolanocon la formula seguente:
[Wh] (13)
prospetto 21a Rendimento di distribuzione
IMPIANTI AUTONOMI
Isolamento distribuzione
Legge 10/91Periodo di
realizzazione dopo il 1993
DiscretoPeriodo di
realizzazione 1993-1977
MedioPeriodo di
realizzazione 1976-1961
InsufficientePeriodo di
realizzazioneprima del 1961
0,990 0,980 0,969 0,958
prospetto 21b Rendimento di distribuzione
IMPIANTI CENTRALIZZATI A DISTRIBUZIONE ORIZZONTALE
Altezza edificio
Isolamento distribuzione
Legge 10/91Periodo di
realizzazionedopo il 1993
DiscretoPeriodo di
realizzazione 1993-1977
MedioPeriodo di
realizzazione 1976-1961
InsufficientePeriodo di
realizzazioneprima del
1961
Fino a 3 piani 0,980 0,969 0,958 0,947
Oltre 3 piani 0,990 0,980 0,969 0,958
Ql,d Qhr
1 ηd–ηd
---------------×=
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I valori dei prospetti si riferiscono a distribuzione con temperatura variabile, con temperaturedi mandata e ritorno di progetto di 80 °C/60 °C.
Per temperature di progetto differenti si applicano i coefficienti di correzione dei rendimentidel prospetto seguente.
6.6.4 Sottosistema di accumuloQualora l'impianto di riscaldamento sia dotato di accumulo, le perdite si calcolanosecondo la formula (31).
6.6.5 Sottosistema di generazioneIl sottosistema di generazione può essere destinato a fornire calore anche a utenzediverse dal riscaldamento, e, in particolare, per la produzione di acqua calda sanitaria.
In tal caso, detto Q p,H il fabbisogno per il riscaldamento, l'energia termica totale che deveessere fornita dal sottosistema di generazione è:
[Wh] (14)
dove:
Q p,H è il fabbisogno per riscaldamento;
Q p,W è il fabbisogno per la produzione di acqua calda sanitaria.
prospetto 21e Rendimento di distribuzione
IMPIANTI CENTRALIZZATI CON MONTANTI DI DISTRIBUZIONE
Tipo di distribuzione Altezza edificio Isolamento distribuzione nel cantinato
Legge 10/91Periodo di
realizzazionedopo il 1993
DiscretoPeriodo di
realizzazione1993-1977
MedioPeriodo di
realizzazione1976-1961
InsufficientePeriodo di
realizzazioneprima del
1961
Montanti correnti nell'intercapedine.Senza isolamento Periodo di costruzione: prima del 1976
1 piano2 piani3 piani4 piani
5 piani e piùParticolare
0,9010,9130,9250,9360,947
0,8760,9250,9360,9360,947
0,8510,9010,9130,9130,925
0,8240,8760,8890,9010,913
prospetto 22 Fattori di correzione
Temperature di mandata e ritorno di progetto Coefficiente di correzione Tipologia dell'impianto
70/55 1 - (1- η ) × 0,85 Impianto a radiatori a temperatura variabile
55/45 1 - (1- η ) × 0,60 Impianto a ventilconvettori
30/35 1 - (1- η ) × 0,25 Impianto a pannelli
Qp,H,W Qp,H Qp,W+=
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Le perdite di generazione dipendono non solo dalle caratteristiche del generatore dicalore, ma sono fortemente influenzate anche dalle modalità di inserimento delgeneratore nell'impianto e, in particolare, dal suo dimensionamento rispetto al fabbisognodell'edificio, dalle modalità di installazione e dalla temperatura dell'acqua (media e/o diritorno al generatore) nelle condizioni di esercizio (medie mensili).
Il rendimento medio stagionale di produzione differisce quindi dai rendimenti a pienocarico ed a carico parziale ottenuti con prove di laboratorio secondo le norme diriferimento.
La presente specifica tecnica prevede la determinazione del rendimento di generazione:
(1) mediante prospetti contenenti valori precalcolati per le tipologie più comuni digeneratori di calore in base al dimensionamento e alle condizioni d'installazione;
(2) mediante metodi di calcolo.
I valori precalcolati dei prospetti di cui al punto (1) evidenziano le forti variazioni direndimento determinate dal dimensionamento del generatore e dalle condizionid'installazione e di esercizio indicate nei prospetti. La valutazione del rendimento digenerazione in condizioni diverse da quelle indicate nei prospetti richiede il ricorso alcalcolo, secondo l'appendice B.
Nell'appendice B sono riportati i due metodi utilizzabili per il calcolo delle perdite digenerazione:
- metodo di calcolo basato sui rendimenti dichiarati ai sensi della Direttiva 92/42/CEE,con opportune correzioni in relazione alle condizioni di funzionamento;
- metodo di calcolo analitico.
In caso di valutazioni di progetto (A1) e standard (A2), si possono utilizzare i valori delprospetto 23 solo quando la tipologia del generatore e le condizioni al contornocorrispondano a quelle dei prospetti. In caso diverso si deve ricorrere al calcolo mediantei metodi specificati.
Per valutazioni in condizioni effettive di utilizzo (A3) si deve effettuare in ogni caso il calcolo.
I valori del prospetto 23 sono calcolati con il metodo analitico, assumendo valori medi deiparametri d'ingresso, per quanto attiene, sia la potenza termica nominale e le caratteristichedei generatori, sia le condizioni d'installazione. Tali valori possono risultare cautelativi.
Nella relazione di calcolo deve essere indicato il metodo utilizzato.
Qualora vengano utilizzati i valori del prospetto 23, le perdite di generazione si calcolanocon la formula seguente:
[Wh] (15)
6.6.5.1 Rendimenti di generazione precalcolati
La lettura dei prospetti seguenti deve essere fatta tenendo conto dei fattori di correzioneelencati nella legenda. Come già precisato, qualora non si identifichi la tipologia delgeneratore tra quelle dei prospetti o quando le condizioni al contorno non siano compresetra quelle indicate, si deve ricorrere al calcolo.
Legenda dei fattori di correzione:
F1 rapporto fra la potenza del generatore installato e la potenza di progetto richiesta.Per generatori modulanti, F1 si determina con riferimento alla potenza minimaregolata;
F2 installazione all'esterno;
F3 camino di altezza maggiore di 10 m;
F4 temperatura media di caldaia maggiore di 65 °C in condizioni di progetto;
F5 generatore monostadio;
F6 camino di altezza maggiore di 10 m in assenza di chiusura dell'aria comburenteall'arresto (non applicabile ai premiscelati);
F7 temperatura di ritorno in caldaia nel mese più freddo.
Ql,gn Qhr Ql,d+( )1 ηgn–
ηgn-----------------×=
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Nel caso di installazione di caldaie a condensazione con accumulo in esterno, il fattore dicorrezione F2 è pari a -3.
prospetto 23a Generatori di calore atmosferici tipo B classificati ** (2 stelle)
Valore di base F1 F2 F3 F4
1 2 4
90 0 -2 -6 -9 -2 -2
Nota Per generatori antecedenti al 1996 valore di base 84.Per generatori classificati * (1 stella) valore di base 88.
Nota Valore di base riferito a: caldaia a due stelle, sovradimensionamento 1 riferito al minimo di modulazione,installazione all'interno, camino alto meno di 10 m, temperatura di mandata in condizioni di progetto <65 °C.
prospetto 23b Generatori di calore a camera stagna tipo C per impianti autonomi classificati *** (3 stelle)
Valore di base F1 F2 F4
1 2 4
93 0 -2 -5 -4 -1
Nota Valore di base riferito a: caldaia a tre stelle, sovradimensionamento 1 riferito al minimo di modulazione, installazioneall'interno, camino alto meno di 10 m, temperatura di mandata in condizioni di progetto <65 °C.
prospetto 23c Generatori di calore a gas o gasolio, bruciatore ad aria soffiata o premiscelati, modulanti, classificati** (2 stelle)
Valore di base
F1 F2 F4 F5 F6
1 1,25 1,5
90 0 -1 -2 -1 -1 -1 -2
Nota Per generatori antecedenti al 1996 valore di base 86.Per generatori classificati * (1 stella) valore di base 88.
Nota Valore di base riferito a: caldaia a due stelle, sovradimensionamento 1 riferito alla potenza nominale, installazione incentrale termica, chiusura aria comburente all'arresto (o bruciatore a premiscelazione totale), temperatura dimandata in condizioni di progetto <65 °C.
prospetto 23d Generatori di calore a gas a condensazione **** (4 stelle)
ΔT fumi - acqua ritorno
a Pn
Valore di base
F1 F2 F5 F7
1 1,25 1,5 40 50 60 >60
<12 °C 104 0 0 0 -1 -3 0 -4 -6 -7
da 12 °C fino a 24 °C
101 0 0 0 -1 -3 0 -2 -3 -4
>24 °C 99 0 0 0 -1 -2 0 -1 -2 -3
Nota Valori di base riferito a: caldaia a quattro stelle, regolazione modulante su aria e gas, sovradimensionamento 1riferito alla potenza nominale, installazione in centrale termica, chiusura aria comburente all'arresto (o bruciatore apremiscelazione totale), ΔT finale acqua ritorno/fumi per classi <12, da 12 fino a 24, oltre 24 °C a potenzanominale.
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6.6.5.2 Rendimenti convenzionali di generatori di aria calda
In assenza di dati più precisi, i valori convenzionali del rendimento dei generatori ad ariacalda sono riportati nel prospetto 24.
6.6.6 Rendimento di un sottosistema
Quando, come per esempio per ristrutturazioni parziali dell'impianto termico, risultinecessario valutare i rendimenti di un sottosistema si procede come di seguito descritto.
Il rendimento globale medio stagionale globale di un sottosistema η X,y, ad eccezione delsottosistema di generazione è dato da:
(16)
dove:
Q X,y,out è l’energia termica utile fornita in uscita dal sottosistema y per il servizio X (peresempio, per il sottosistema di distribuzione del riscaldamento Q H,d,out);
Q X,y,in è l’energia termica utile richiesta in ingresso dal sottosistema;
f p,el è il fattore di conversione in energia primaria dell'energia ausiliaria elettrica;
Q X,y,aux è l’energia elettrica degli ausiliari del sottosistema y per il servizio X.
Il rendimento medio globale del sottosistema di generazione con combustibili fossili èdato da:
(17)
dove:
Q X,gn,in è l’energia termica fornita dal combustibile.
prospetto 23e Generatori di aria calda a gas o gasolio con bruciatore ad aria soffiata o premiscelato, funziona-mento on-off. Generatori di aria calda a gas a camera stagna con ventilatore nel circuito di combu-stione di tipo B o C, funzionamento on-off
Valore di basea) F1 F2
1 1,3 1,5
90 0 0 0 -3
a) Il valore base di rendimento non cambia in funzione dal valore F1 perché con generatore fermo il bruciatore èspento e lo scambiatore del generatore è a temperatura ambiente.
prospetto 24 Rendimenti convenzionali dei generatori ad aria calda
Tipo di generatore Valore di base%
Riduzione per installazione all'esterno
Generatori di aria calda a gas o gasolio con bruciatore ad aria soffiata o premiscelato, funzionamento on-off.Generatori di aria calda a gas a camera stagna con ventilatore nel circuito di combustione di tipo B o C, funzionamento on-off.
90 3
Generatori di aria calda a gas o gasolio, bruciatore ad aria soffiata o premiscelato, funzionamento bistadio o modulante.Generatori di aria calda a camera stagna con ventilatore nel circuito di combustione installato in versione di tipo B o C, bistadio o modulazione aria gas.
93 2
Generatori di aria calda a gas a condensazione regolazione modulante aria gas.
6.7 Fabbisogno di energia elettrica dei sottosistemi degli impianti di riscaldamento Il fabbisogno di energia elettrica di un impianto di riscaldamento è espresso da:
Q H,aux è il fabbisogno totale di energia elettrica degli ausiliari;
Q aux,e è il fabbisogno totale di energia elettrica degli ausiliari del sottosistema diemissione;
Q aux,d è il fabbisogno totale di energia elettrica degli ausiliari del sottosistema didistribuzione;
Q aux,gn è il fabbisogno totale di energia elettrica degli ausiliari del sottosistema diproduzione.
Il fabbisogno è espresso in Wh per stagione di riscaldamento (per mese, per anno) per undeterminato edificio. Il fabbisogno viene espresso come:
• energia elettrica;
• corrispondente energia primaria determinata con il relativo fattore di conversione.
Il fabbisogno di energia elettrica degli ausiliari può essere determinato:
(i) in sede di progettazione dell'impianto;
(ii) con misure sull'impianto;
(iii) con metodi di calcolo basati su parametri di riferimento.
Nel caso (i) il fabbisogno Q H,aux viene calcolato in base ai dati di progetto dell'impianto, aidati dei componenti e alle modalità di regolazione, gestione ed esercizio previste.
Sull'impianto, una volta effettuate le necessarie tarature e regolazioni, si raccomanda dieffettuare, in sede di collaudo misure di potenza elettrica dei singoli componenti perottenere dati di verifica del fabbisogno calcolato in sede di progettazione (ii).
Su impianti esistenti, o, comunque per valutazioni di carattere generale o statistiche, èpossibile ricorrere a misure sull'impianto (ii) oppure a procedure di calcolo basate su unaserie di dati caratteristici dell'edificio e dell'impianto (iii). I valori ottenuti con tali proceduresi devono considerare, anche se rappresentativi di situazioni reali, dati convenzionaliunificati, sulla base dei quali è possibile assegnare valori di consumo elettrico e di energiaprimaria agli edifici e confrontare le prestazioni di edifici diversi.
6.7.1 Sottosistema di emissioneI fabbisogni elettrici dei terminali di erogazione del calore sono riportati nel prospetto 25,in funzione della diversa tipologia.
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Nel caso di terminali con ventilatore, il fabbisogno di energia elettrica nel periodo di tempoconsiderato si calcola come segue:- unità con il ventilatore sempre in funzione (generatori d'aria calda con regolazione
modulante):Q aux,e = t gn × W vn [Wh] (19)
- unità con arresto del ventilatore al raggiungimento della temperatura prefissata (peresempio ventiloconvettori):Q aux,e = FC u × t gn × W vn [Wh] (20)
dove, per approssimazione, FC u si assume pari al fattore di carico utile del generatore,come definito nella formula (B.2).Tutti i consumi elettrici si considerano recuperati come energia termica utile in ambiente(contributo già incluso nei prospetti del rendimento di emissione).
6.7.2 RegolazioneNon si considerano fabbisogni elettrici.
6.7.3 DistribuzioneIl fabbisogno di energia elettrica per la distribuzione del fluido termovettore Q PO,d conelettropompe è dato da:
[Wh] (21)
L'energia termica recuperata si ottiene moltiplicando Q PO,d per un fattore pari a 0,85.dove:W PO,d è la potenza elettrica della pompa nelle condizioni di progetto [W];t PO è il tempo convenzionale di attivazione della pompa e si assume pari a: [h]:
t PO = FC × t gn nel caso in cui è previsto l'arresto della pompa alla fermatadel generatore durante il tempo di attivazione dello stesso,
t PO = t gn nel caso in cui la pompa sia sempre in funzione durante iltempo di attivazione del generatore;
F v è un fattore che tiene conto della variazione di velocità della pompa(prospetto 26).
prospetto 25 Fabbisogni elettrici dei terminali di erogazione del calore
Categoria di terminali Tipologie Fabbisogni elettrici unitari
Terminali privi di ventilatore con emissione del calore per convezione naturale ed irraggiamento
Radiatori, convettori, strisce radianti, pannelli isolati dalle strutture ed annegati nelle strutture
Nulli
Terminali di erogazione per immissione di aria calda
Bocchette e diffusori in genere Si considerano compresi nella distribuzione dell'aria
Terminali di erogazione ad acqua con ventilatore a bordo (emissione prevalente per convezione forzata)
Ventilconvettori, convettori ventilati, apparecchi in genere con ventilatore ausiliario
Portata d'ariam3/h
Potenza elettrica(*)
W
Fino a 200 m3/h 40
Da 200 a 400 m3/h 50
Da 400 a 600 m3/h 60
Generatori d'aria calda non canalizzati(**)
Generatori pensili - Generatori a basamento - Roof top
1 500 90
2 500 170
3 000 250
4 000 350
6 000 700
8 000 900
(*) Valori di default da utilizzare in mancanza di dati forniti dal fabbricante.(**) Nel caso di generatori canalizzati il fabbisogno di energia elettrica del ventilatore deve essere compreso nella
distribuzione.
QPO,d 10 3– tPO× Fv× WPO,d×=
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Si deve effettuare il calcolo per ciascuna pompa presente nella rete e sommare ifabbisogni elettrici risultanti.
Gli impianti devono essere dotati di dispositivi per inibire il funzionamento delle pompe dicircolazione durante i periodi di non attivazione dell'impianto. Durante i periodi di fermatastagionale degli impianti il funzionamento delle pompe deve essere inibito.
Sono presi in considerazione:
- dispositivi atti ad attivare le pompe per un tempo T×1 prima della partenzaprogrammata del generatore di calore e per un tempo T×2 dopo la fermataprogrammata del generatore di calore. I tempi T×1 e T×2 sono compresi tra 30 mine 60 min. L'arresto delle pompe dopo la fermata del generatore di calore puòavvenire anche al raggiungimento di una temperatura minima del circuito prefissata;
- dispositivi antigelo che consentano l'avvio del generatore di calore e delle pompe incaso di abbassamento della temperatura oltre limiti di sicurezza.
Nel calcolo del fabbisogno di energia elettrica della distribuzione si ha, nel caso piùgenerale:
[kWh/anno] (22)
dove:
Q aux,d è il fabbisogno globale di energia elettrica;
Q aux,d,1 è il il fabbisogno della rete che comprende il generatore, o i generatori, dicalore;
è la somma dei fabbisogni delle reti di distribuzione delle varie zone.
Nel caso di impianti di riscaldamento ad aria calda con distribuzione canalizzata esternaall'ambiente riscaldato, i suddetti fabbisogni sono quelli degli elettroventilatori.
Negli impianti con unica rete di distribuzione il termine è uguale a zero e ilfabbisogno è relativo alla unica rete che comprende generatore di calore ed apparecchiutilizzatori.
Negli impianti, comprendenti più reti, ai fini del calcolo secondo la presente specificatecnica, è necessario suddividere l'impianto nelle singole reti che lo compongono, qualoraesse siano dotate di propria elettropompa o elettroventilatore e calcolare il relativofabbisogno di energia elettrica.
Nel caso di impianti di nuova progettazione il calcolo dei fabbisogni elettrici si effettua inbase ai dati di progetto ed alle caratteristiche della pompa o del ventilatore dichiarate dalcostruttore (abachi combinati, punto di lavoro ed assorbimento elettrico).
Nel caso di impianti esistenti si devono reperire i dati di potenza elettrica delle pompe odei ventilatori. Quando necessiti un'esatta determinazione dei consumi elettrici della retedi distribuzione, con ristretti margini di errore, si deve ricorrere a misure in campo.
Quando ciò non sia possibile si può ricorrere a stime basate sulle portate, prevalenze erendimenti delle pompe o dei ventilatori.
Nel caso di impianti con fluido termovettore acqua, la potenza elettrica della pompa è data da:
W PO,d = Φ idr/ PO (23)
dove:
W PO,d è la potenza elettrica assorbita dalla pompa [W];
Φ idr è la potenza idraulica richiesta calcolata [W];
η PO è il rendimento della pompa (valori di default sono riportati nel prospetto 27).
prospetto 26 Fattore F v
Tipo di funzionamento Fattore F v
Pompa a velocità costante 1
Pompa a velocità variabile 0,6
Qaux,d Qaux,d,1 Qaux,d,2+=
Qaux,d,2
Qaux,d,2
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ρ è la massa volumica del fluido [kg/dm3] assunta pari a 1;
V è la portata di acqua [dm3/h];
H idr è la prevalenza richiesta [m].
Per potenze idrauliche maggiori di 1 000 W, si considera un rendimento η PO pari a 0,60.
Nel caso di impianti con fluido termovettore aria, la potenza elettrica del ventilatore è datada:
W Vn,d = Φ ae/η vn (25)
dove:
W Vn,d è la potenza elettrica assorbita dall'elettroventilatore [W];
Φ ae è la potenza aeraulica richiesta calcolata [W];
η vn è il rendimento dell'elettroventilatore, ottenuto per le condizioni di impiego dallacurva caratteristica fornita dal produttore [-].
La potenza aeraulica Φ ae è:
Φ ae = (ρ × V × H )/100 [W] (26)
dove:
ρ è la massa volumica dell'aria [kg/m3];
V è la portata di aria [m3/s];
H è la pressione totale da ottenere [mm c.a.].
Qualora non siano disponibili dati di rendimento, si può ricorrere a misure elettriche incampo.
In questo caso la potenza elettrica assorbita è:
W Vn,d = k × TV × I × cos φ [W] (27)
dove:
TV è la tensione V;
I è la corrente assorbita A;
k è pari a 1 nel caso di ventilatori con motore monofase;
k è pari a 1,73 nel caso di ventilatori con motore trifase.
Nell'impiegare il valore di potenza elettrica misurata, occorre tenere conto delle condizionidi marcia dell'impianto nel momento della misura.
6.7.4 GenerazioneLe potenze elettriche dei generatori di calore in produzione sono dichiarate dai costruttorio, ai fini del calcolo del rendimento di generazione si devono calcolare con i dati di defaultindicati nel punto B.2.8.
prospetto 27 Modelli per il calcolo di valori default dei rendimenti degli elettrocircolatori
6.8 Metodo di calcolo semplificatoIl metodo prevede il calcolo del fabbisogno di energia primaria Q h su base stagionale perla climatizzazione invernale e del fabbisogno Q W per l'acqua calda sanitaria su baseannua. La somma dei due fabbisogni determina il fabbisogno annuo per riscaldamento eacqua calda sanitaria dell'edificio.
Per quanto attiene il calcolo delle perdite d'impianto, ai fini del calcolo del fabbisogno dienergia primaria, il metodo è in accordo con quanto specificato nella presente specificatecnica, ma con le seguenti precisazioni:
(1) come per il fabbisogno Q h anche per l'impianto il periodo di calcolo è la stagionelegale di riscaldamento nella zona climatica considerata per quanto attiene laclimatizzazione invernale e l'anno per quanto attiene la produzione di acqua caldasanitaria;
(2) si trascurano i recuperi Q W,lrh e si ha quindi Q 'h = Q h (equazione 1);
(3) si determinano le perdite di emissione e di regolazione con i dati dei prospetti dellapresente specifica tecnica e il fabbisogno di energia in uscita dal sottosistema didistribuzione Q d,out = Q h + perdite di emissione + perdite di regolazione;
(4) si determinano le perdite di distribuzione con i valori del prospetto 21 in relazionealla tipologia della rete applicando i fattori di correzione per la temperatura mediadella rete del prospetto 22 e si trascurano i recuperi di energia termica dagli ausiliarielettrici della distribuzione (pompe di circolazione);
(5) si determina il fabbisogno in uscita dal generatore Q gn,out = Q d,out + perdite didistribuzione. In assenza di accumulo si ha Q gn,out = Q d,IN;
(6) si calcola la potenza media stagionale Φ gn,avg comeΦ gn,avg = Q gn,out/t gn assumendo t gn = 24 × numero di giorni legali di riscaldamento;
(7) si calcola la potenza nominale richiesta al generatore di calore in base al fabbisognocalcolato Φ gn = Φ gn,avg/FC clima dove FC clima
13) è il fattore climatico di carico mediostagionale della località considerata definito come rapporto la differenza ditemperatura media stagionale tra interno ed esterno e la differenza di temperaturatra interno ed esterno di progetto;
(8) Si calcola il fattore di carico medio del generatore con l'equazione (B.2)FC gn,u = Φ gn,avg/Φ Pn dove Φ Pn è la potenza termica utile nominale delgeneratore installato;
(9) si determina il fattore di dimensionamento del generatore F1 = Φ Pn/Φ gn;
(10) si determinano le perdite di generazione in base al prospetto 23, al fattore F1 e aglialtri fattori relativi all'installazione del generatore;
(11) si calcola il fabbisogno stagionale di energia del generatore di calore sommando aQ gn,out determinato in (5) le perdite di generazione determinate al (10);
(12) si calcola la potenza elettrica degli ausiliari del generatore di calore W gn,aux conl'equazione (B.18) assumendo i valori del prospetto B.4;
(13) la potenza elettrica di eventuale pompa primaria W gn,PO,pr si assume pari a 100 W(prospetto B.18);
(14) si calcola la potenza complessiva degli ausiliari elettrici W aux,t = W gn,aux + W gn,PO,pr;
(15) si calcola il fabbisogno di energia elettrica degli ausiliari con Q aux,t = FC u,gn ×W aux,t × t gn;
(16) si determina il fabbisogno di energia primaria degli ausiliari con Q aux,p = f p,el × Q aux,t ;
(17) si determina il fabbisogno globale annuo per riscaldamento sommando alfabbisogno calcolato al passo 10 il fabbisogno di energia primaria calcolato alpasso 16.
6.8.1 Esempio di calcolo con il metodo semplificatoIl prospetto 28 e il prospetto 29 contengono un esempio di calcolo con il metodosemplificato del fabbisogno di energia primaria per riscaldamento (senza produzione diacqua calda sanitaria).
13) In mancanza di tale dato si può assumere il valore 0,5.
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Periodo di riscaldamentoZona climaticaFattore medio climatico F clima
180 dE0,55
Attivazione giornaliera 24 h
Numero di ore/stagione t gn 4 320
Tipo di generatore Generatore in acciaio con bruciatore a gas ad aria soffiata monostadio classificato ** (2 stelle)
Potenza termica utile del generatore a carico 100% Φ Pn
Dato dichiarato dal costruttore 180 kW
Fabbisogno Q h Calcolato secondo la UNI/TS 11300-1262 256 kWh
Perdite di emissione Q l,e Rendimento di emissione: η e = 0,95 (prospetto 17 radiatori su parete interna) Calcolo delle perdite: equazione (11)
Perdite di regolazione Q l,c Rendimento per regolazione: η c = 0,98 (prospetto 20 regolazione climatica + ambiente P = 1 °C) Calcolo delle perdite: equazione (12)
Perdite di distribuzione Q l,d Rendimento di distribuzione: η d = 0,969 (prospetto 21b impianto centralizzato a distribuzione orizzontale - 3 piani - isolamento discretoDistribuzione 80 °C/60 °C - temperatura media 70 °CCalcolo delle perdite: equazione (13)
Perdite di generazione Prospetto 23cGeneratore a gas con bruciatore ad aria soffiata (2 stelle)**Rendimento di base 90%Fattori di riduzione da prospetto 23cCalcolo delle perdite: equazione (15)
Potenza elettrica degli ausiliari Potenze elettriche calcolate secondo equazione (B.18) e prospetto B.4 Energia elettrica equazione (B.15)Non si considerano recuperi poiché le perdite sono precalcolate. Si considera l'energia elettrica solo ai fini del calcolo del fabbisogno globale di energia primaria.
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13. Calcolo della potenza media richiesta alla generazione in base al fabbisogno 12
Φ gn,avg = 290 722/(180 × 24) = 67,3 kW
14. Calcolo della potenza termica nominale corrispondente a 12 con fattore di carico climatico F clima = 0,55
Φ gn = Φ gn,avg/F clima = 67,3/0,55 = 122,4 kW
15. Fattore F1 di dimensionamento del generatore F1 = Φ Pn/Φ gn = 180/122,4 = 1,47
16. Fattore di carico medio del generatore F u,gn = Φ gn,avg/Φ Pn = 67,3/180 = 0,374
Sottosistema generazione Rendimento η gn di base 90%F1 riduzione per sovradimensionamento - 2F4 riduzione per temp. di caldaia >65 °C - 1F5 riduzione per generatore monostadio - 1Rendimento medio stagionale corretto 86%
Calcolo delle perdite di generazioneQ l,gn = [(1 - η gn)/η gn] × Q d,IN = (1 - 0,86)/0,86] × 290 722 = 47 327 kWh
16. Perdite di generazione Q l,gn kWh + 47 327
17. Energia termica da pompa primaria Q aux,pr kWh -
18. Fabbisogno gen. IN = 12 + 16 Q gn,IN kWh = 338 049
Ql,e,H 1 ηe–( ) ηe⁄[ ] Q 'h×=
Ql,c 1 ηc–( ) ηc⁄[ ] Qe,IN×=
Ql,d 1 ηd–( ) ηd⁄[ ] Qc×=
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6.9 Rendimenti e perdite dei sottosistemi degli impianti di acqua calda sanitariaAnche per i sottosistemi degli impianti di acqua calda sanitaria si forniscono i rendimentidai quali possono essere ricavate le corrispondenti perdite.
6.9.1 Perdite di erogazione
Si assume come valore di rendimento di erogazione η w,er il valore 0,95. Le perdite dierogazione si considerano tutte non recuperabili.
Non si considerano fabbisogni di energia elettrica.
Le perdite di erogazione dell'acqua calda sanitaria Q l,W,er si calcolano con la formula:
[Wh] (28)
In caso di presenza di dispositivi in grado di erogare automaticamente acqua calda allatemperatura prefissata e per il tempo prefissato, il valore delle perdite può essere ridottoin base ai dati forniti dal produttore.
6.9.2 Perdita delle tubazioni di distribuzione dell'acqua calda sanitaria
In presenza di ricircolo, il calcolo delle perdite Q l,W,d si effettua in maniera dettagliatacome descritto nell'appendice A.
In assenza di ricircolo, si possono utilizzare i coefficienti di perdita f l,W,d del prospetto 30.
In questo caso risulta:
[Wh] (29)
Le perdite recuperate sono date da:
(30)
dove:
f rh,W,d è il coefficiente di recupero. Valori di default sono riportati nel prospetto 30.
Ai fini della presente specifica tecnica nel caso siano previste o installate pompe diricircolo si considerano solo i fabbisogni elettrici e non il relativo recupero termico.
prospetto 29 Esempio di calcolo del fabbisogno di energia primaria per riscaldamento (Continua)
Voce di fabbisogno Simbolo Unità +/-/= Energia
Termica Elettrica
Potenze elettriche e fabbisogno degli ausiliari
19. Potenza tot. degli ausiliari W aux,Pn(a potenza Φ Pn 100%)
W aux,Pn = G + H × Φ Pnn
G = 0 H = 45 n = 0,48W aux,Pn = 45 × 1800,48 = 544 W
20. Potenza della pompa primaria W gn,PO,pr W gn,PO,pr = 100 W
21. Potenza totale degli ausiliari W aux,t = W gn,aux + W gn,PO,prW aux,t = 544 + 100 = 644
21. Fabbisogno tot. di energia elett. Q aux Q aux = (W aux,Pn × t gn × F u,gn)/1 000 = (644 × 4 320 × 0,374)/1 000 = 1 049 kWh
Fabbisogno globale di energia primaria e rendimento medio annuo
22. Fabbisogno tot. di energia primaria Q = Q gn,IN + f p,el × Q gn,IN = 338 049 + 1 040 × 2,49 = 340 339 kWh
23. Rendimento medio annuo η g = Q h/Q = 262 256 / 340 639 = 0,77
Nota Si considera l'energia elettrica solo ai fini del calcolo del fabbisogno globale di energia primaria.
Ql,W,er Qh,W
1 ηW,er–ηW,er----------------------×=
Ql,W,d
Qh,W
ηW,er------------ fl,W,d×=
Qlrh,W,d frh,W,d Ql,W,d×=
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I coefficienti del prospetto consentono di determinare le perdite totali nel tempo in cui si hacircolazione di acqua calda in rete.
6.9.3 Perdite di accumuloL'impianto di acqua calda sanitaria può essere dotato di un serbatoio di accumulo. Ilserbatoio può essere all'interno del generatore di calore oppure all'esterno. In questosecondo caso il serbatoio è collegato al generatore di calore mediante tubazioni e pompadi circolazione.
Nel primo caso le perdite di accumulo sono comprese nelle perdite di produzionedell'apparecchio.
Nel secondo caso si hanno:
- perdite del serbatoio
- perdite del circuito di collegamento generatore - serbatoio
Le perdite di accumulo Q l,W,s si calcolano in base alla entità e alle caratteristiche dellasuperficie disperdente dell'accumulatore e alla differenza tra la temperatura media dellasuperficie e la temperatura media dell'ambiente nel quale l'accumulatore è installato.
[Wh] (31)
dove:
S s è la superficie esterna dell'accumulo [m2];
d s è lo spessore dello strato isolante [m];
λ s è la conduttività dello strato isolante [W/m × K];
t s è la durata del periodo considerato [h];
θ s è la temperatura media nell'accumulo [°C];
θ a è la temperatura ambiente del locale di installazione dell'accumulo [°C].
Qualora sia disponibile il valore della dispersione termica dell'apparecchio K boll [W/K]dichiarato dal costruttore, le perdite sono calcolate con la formula seguente:
[Wh] (32)
Nel caso di apparecchi elettrici, il valore delle perdite nominali (statiche) è dichiarato dalcostruttore secondo la CEI EN 60379.
Nel caso in cui l'accumulatore sia installato in un ambiente riscaldato le perdite siconsiderano tutte recuperate durante il periodo di riscaldamento. Si considerano invecetutte non recuperabili durante il periodo nel quale il riscaldamento è inattivo (estivo). Leperdite di accumulo recuperabili e non recuperabili si considerano presenti in tutto ilperiodo di funzionamento prefissato del sistema.
Il fattore di recupero b g,w dipende dall'ubicazione dell'accumulatore.
Le perdite recuperate sono date da:
Q lrh,W,s = Q l,W,s × (1 - b g,W) [Wh] (33)
dove:
b g,W è pari a 0 se in ambiente riscaldato;
b g,W è pari a 1 se fuori dall'ambiente riscaldato.
prospetto 30 Perdite e recuperi della distribuzione, nel caso di assenza di ricircolo
Tipologia del sistema Coefficiente di perdita f l,W,d
Coefficiente di recupero f rh,W,d
Sistemi installati prima dell'entrata in vigore della legge 373/76 0,12 0,5
Sistemi installati dopo l'entrata in vigore della legge 373/76 0,08 0,5
Ql,W,s
Ss
ds------ θs θa–( )× ts× λs×=
Ql,W,s kboll θs θa–( )× ts×=
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6.9.4 Perdite del circuito primarioPer le perdite del circuito di collegamento serbatoio - generatore di calore si consideranoi seguenti casi:
- Distanza tra serbatoio e generatore ≤5 m e tubazioni di collegamento isolate.
Le perdite per la distribuzione si considerano trascurabili.
- Distanza tra serbatoio e generatore ≤5 m e tubazioni di collegamento non isolate.
Le perdite per la distribuzione devono essere calcolate secondo il metodo riportatonell'appendice A utilizzando appropriate temperature dell'acqua nel circuito primario.
- Distanza tra serbatoio e generatore >5 m. Utilizzare il metodo di calcolo dell'appendice A.
Le perdite recuperate si determinano in base all'equazione (30).
6.9.5 Perdite totali recuperateLe perdite totali recuperate dal sistema acqua calda ai fini del riscaldamento degliambienti sono date da:
Q lrh,W,d sono le perdite recuperate dalla rete di distribuzione;
Q lrh,W,s sono le perdite recuperate dall'eventuale accumulo;
Q lrh,W,pd sono le perdite recuperate dal circuito primario.
6.9.6 Perdite di generazione
La produzione di acqua calda sanitaria può essere realizzata:
1) con impianto di produzione dedicato con proprio generatore di calore;
2) con impianto misto riscaldamento/acqua calda sanitaria;
3) con scaldaacqua autonomi.
Nel caso di produzione acqua calda sanitaria separata dal riscaldamento si hanno quindidue casi:
a) impianto centralizzato di produzione di acqua calda sanitaria a servizio di più unitàimmobiliari di un edificio;
b) impianto autonomo di produzione per singola unità immobiliare.
Nel caso di impianto misto si hanno altri due casi:
c) produzione combinata di energia termica per riscaldamento e di acqua calda per usiigienico - sanitari con unico generatore che alimenta uno scambiatore con o senzaaccumulo per la produzione di acqua calda sanitaria;
d) produzione con generatore combinato riscaldamento/acqua calda sanitaria.
Nel caso a), il calcolo del rendimento di generazione si effettua come specificato al punto6.6.5 relativo al rendimento di generazione per impianto di riscaldamento.
Nel caso b) si considera il rendimento di generazione certificato del prodotto, ovedisponibile, oppure i dati del prospetto 31.
Nei casi c) e d) si calcola il rendimento di generazione suddividendo l'anno in due periodi:
(i) periodo di riscaldamento nel quale i fabbisogni per acqua calda sanitaria sisommano ai fabbisogni di riscaldamento
(ii) periodo di sola produzione di acqua calda sanitaria nel quale il fattore di carico èdeterminato dai soli fabbisogni per acqua calda sanitaria
Nel caso di generatori combinati per riscaldamento e produzione acqua calda sanitariaper il periodo (ii) si possono utilizzare i dati certificati di prodotto, ove disponibili, oppure idati del prospetto 31.
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6.10 Fabbisogno di energia primariaNel periodo di calcolo prefissato il fabbisogno di energia primaria Q p,W per la produzionedi acqua calda sanitaria è dato da:
(35)
Nel caso di sistemi dedicati alla produzione di acqua calda sanitaria (oppure durante ilfunzionamento estivo di sistemi combinati) il rendimento di generazione è dato da:
(36)
Nel caso di sistemi dedicati alla produzione di acqua calda sanitaria (oppure durante ilfunzionamento estivo di sistemi combinati) il rendimento globale del sistema acqua caldasanitaria è dato da:
(37)
Nel caso di sistemi combinati il rendimento globale è dato da:
(38)
6.11 Esempio di calcolo con metodo semplificato per i sistemi di produzione acqua caldasanitariaAi fini del calcolo del fabbisogno per produzione di acqua calda sanitaria si considerano iseguenti casi:1) produzione di acqua calda sanitaria con sistema dedicato (scaldaacqua autonomo o
sistema centralizzato)2) produzione con sistema combinato (generatore autonomo combinato o sistema
centralizzato combinato)Il seguente prospetto 32 riguarda i sistemi definiti al punto 1). In questo caso il calcolo sieffettua per l'intero anno.Nel caso 1) il calcolo si effettua per l'intero anno.Nel caso 2) si considera l'anno diviso in due periodi:- periodo di attivazione del riscaldamento;- periodo di non attivazione del riscaldamento.
prospetto 31 Rendimenti convenzionali degli scaldaacqua con sorgente interna di calore
Tipo di apparecchio Versione Rendimento*
istantaneo(%)
Rendimento*
stagionale(%)
Generatore a gas di tipo istantaneo per sola produzione di acqua calda sanitaria
Tipo B con pilota permanente 75 45
Tipo B senza pilota 85 77
Tipo C senza pilota 88 80
Generatore a gas ad accumulo per sola produzione di acqua calda sanitaria
Tipo B con pilota permanente 75 40
Tipo B senza pilota 85 72
Tipo C senza pilota 88 75
Bollitore elettrico ad accumulo - 95 75**
Bollitori ad accumulo a fuoco diretto A camera aperta 84 70
A condensazione 98 90
* I dati di rendimento riportati possono essere utilizzati in mancanza di dati forniti dal costruttore dell'apparecchio.** Ai fini del calcolo dell'energia primaria, il fabbisogno di energia deve essere considerato tra i fabbisogni elettrici,
applicando il relativo fattore di conversione.Nota I rendimenti forniti dal prospetto tengono già conto, per gli apparecchi ad accumulo, della perdita di accumulo,
In quest'ultimo caso, nei periodi di attivazione del riscaldamento, il fabbisogno per acquacalda sanitaria si somma a quello del riscaldamento per lo stesso periodo e si prosegue ilcalcolo secondo lo schema per solo riscaldamento, mentre nel periodo di non attivazionedel riscaldamento si effettua il calcolo per la sola produzione di acqua calda.
Il calcolo del prospetto 33 si riferisce alla valutazione dell’intero edificio di 40 appartamenticon scaldaacqua autonomi a gas tipo C per appartamento installati all'interno.
prospetto 32 Dati di ingresso
Dato d'ingresso Origine
Fabbisogno giornaliero di acqua calda a 40° per appartamento
prospetto 121,6 × 80 = 128 l
Fabbisogno di energia termica utile per alloggio equazione (4) Q h,W = 128 × 25 × 1,162 × 10-3 = 3,718 kWh/giorno
Fabbisogno complessivo di energia termica utile per 40 appartamenti
7 CONSUMI EFFETTIVI DI COMBUSTIBILE: METODI UNIFICATI DI RILIEVO EDETERMINAZIONEI consumi effettivi possono essere utilizzati come dato informativo di confronto percomparazioni con i fabbisogni calcolati. Condizione essenziale per il confronto è che i datidi consumo siano riferiti allo stesso periodo di tempo per il quale è stato effettuato ilcalcolo dei fabbisogni e che la conversione delle quantità di combustibile consumatoespresse in volume o in peso siano correttamente effettuate con i valori standardspecificati nella presente specifica tecnica.
Ai fini dell'attribuzione dei consumi al sistema al quale si riferiscono, si considerano iseguenti casi:
(i) sistemi dedicati per riscaldamento o dedicati per produzione acqua calda sanitariadotati di proprio misuratore o serbatoio per il rispettivo sistema;
(ii) sistemi promiscui dotati di unico misuratore o di unico serbatoio.
7.1 Sistemi con misuratore dedicato al solo riscaldamento o alla sola acqua calda sanitariaIn questo caso il consumo rilevato è attribuibile al solo riscaldamento o alla solaproduzione di acqua calda sanitaria si ha:
Co rilevato = Co [kWh] (39)
prospetto 33 Esempio di calcolo del fabbisogno di energia primaria per acqua calda sanitaria
Voce di fabbisogno Simbolo Unità +/-/= Energia
a termica b elettrica
0. Fabbisogno di energia termica utile Q h,W kWh Valore base 54 283
Rendimento sottosistema di erogazioneη er,W = 0,95
Calcolo delle perdite di erogazione Q l,er (1) Q l,er = [(1 - η er)/η er] × Q h,W = 0,0 526 × 54 283 = 2 855 kWh
1. Perdite di erogazione Q l,er kWh + 2 855
2. Fabbisogno erogazione IN = 0 + 1 Q er kWh = 57 138
7.2 Sistemi promiscuiAppartengono a questa categoria sistemi quali:
(i) sistemi dotati di unico generatore di calore per riscaldamento, produzione acquacalda sanitaria e con unico misuratore per il generatore e per altri usi;
(ii) sistemi con generazione separata di energia termica per riscaldamento e di acquacalda sanitaria, ma con unico misuratore per i generatori e per altri usi;
(iii) sistemi dedicati per riscaldamento con unico misuratore per il generatore perriscaldamento e per altri usi;
(iv) sistemi dedicati per produzione acqua calda con unico misuratore per il generatoredi acqua calda sanitaria e per altri usi.
Nella sua espressione più generale, il consumo totale rilevato risulta quindi dalla sommadei seguenti addendi:
i) nel periodo di attivazione del riscaldamento:
Co rilevato = Co h + Co W + Co cottura + Co altri [kWh] (40)
ii) nel periodo di inattività del riscaldamento:
Co rilevato = Co W + Co cottura + Co altri [kWh] (41)
Il valore di C cottura si calcola con i dati del prospetto 14.
Nel caso in cui si abbia C altri = 0, condizione valida per la maggioranza delle utenze, ilconsumo relativo al riscaldamento si calcola deducendo dal consumo totale rilevato lasomma dei consumi per produzione acqua calda sanitaria e per usi di cottura.
I consumi giornalieri per produzione acqua calda sanitaria e per cottura si assumonoconvenzionalmente costanti per tutto il periodo considerato e si ottengono quindiproiettando il consumo del giorno tipo su tutto il periodo per il quale si attribuiscono iconsumi calcolati e i consumi rilevati.
Nel caso di sistemi promiscui riscaldamento/produzione acqua calda di potenza delfocolare minore di 35 kW, ai fini di una prima valutazione, si può procedere come segue:
1) calcolo dei fabbisogni di energia termica utile per la produzione acqua caldasanitaria con i dati della presente specifica tecnica;
2) calcolo delle perdite di erogazione, distribuzione, accumulo con i valori di defaultdella presente specifica tecnica;
3) calcolo della somma dei fabbisogni delle perdite per determinare l'energia termicautile che il sistema di produzione deve fornire;
4) determinazione del rendimento convenzionale secondo il prospetto 31;
5) attribuzione del consumo di gas al periodo dividendo il fabbisogno più le perdite (3)per il rendimento convenzionale e per il potere calorifico del combustibile.
Si deve indicare in documenti che riportino valori così calcolati come essi sono statideterminati.
7.3 Sistemi dotati di misuratore del combustibile
7.3.1 GeneralitàNel caso di sistemi alimentati con gas di rete e dotati di misuratori forniti e controllati dallasocietà erogatrice, l'attribuzione del consumo di combustibile ad un periodo determinatopuò essere effettuata:
i) indirettamente mediante i dati rilevabili dalle bollette di fornitura;
ii) mediante misure dirette.
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7.3.2 Attribuzione indiretta Le bollette delle forniture di gas indicano le date nelle quali sono state effettuate le duemisure iniziale e finale in base alle quali viene attribuito il consumo nel periodo.
Tuttavia i momenti di lettura iniziale e finale sono determinati dal fornitore.
Sono valide le letture effettive, non quelle stimate.
Si possono avere tre casi:
a) lettura iniziale e lettura finale comprese entrambe nel periodo di riscaldamentoprefissato;
b) lettura iniziale e lettura finale entrambe fuori del periodo di riscaldamento prefissato;
c) una delle due letture, iniziale o finale, è fuori del periodo di riscaldamento prefissato.
Nel primo caso per tutto il periodo considerato è presente il consumo per riscaldamento,acqua calda sanitaria ed altri usi, che devono essere separatamente valutati con ilmetodo descritto nel punto 5.3 della presente specifica tecnica.
Nel secondo caso il consumo viene attribuito alla sola produzione di acqua calda sanitariadepurandolo da quello per usi di cottura.
Nel terzo caso dal consumo totale del periodo deve essere dedotto il consumo dei giorniche cadono fuori del periodo di riscaldamento prefissato, attribuendo ad essi i consumiper produzione acqua calda, ove presente, e per altri usi.
7.3.3 Misura diretta Il rilievo diretto deve essere effettuato con letture del misuratore all'inizio ed al termine delperiodo.
Il rilievo di consumo in periodi brevi (minori di 10 min) può essere utilizzato per verificarela potenza del focolare (o portata termica) del generatore.
Tale misura è utile per verificare la regolazione della portata termica.
In tal caso deve essere apportata la correzione volumetrica per ottenere la portata (m3 n )ai fini del calcolo della portata termica.
Nel caso di sistemi alimentati da serbatoi dotati di misuratori si applica la proceduradescritta nel presente punto. In questo caso, devono tuttavia essere accertate e riportatenel rapporto di misura le caratteristiche e le tolleranze del misuratore.
7.4 Impianti alimentati da serbatoi privi di misuratore del combustibile BRientrano in questa categoria gli impianti alimentati da serbatoi di combustibili liquidi.
Il consumo in un determinato periodo di tempo è dato da:
CQ = (CQ I - CQ F) + CQ A [kWh] (42)
dove CQ I e CQ F sono rispettivamente le quantità iniziale e finale contenute nel serbatoioe CQ A è la quantità di combustibile immessa nel serbatoio nel periodo intercorso tra lamisura iniziale e la misura finale.
Le quantità iniziale e finale possono essere determinate con misure di livello.
L'attribuzione del consumo al riscaldamento ed alla produzione acqua calda sanitariadeve essere effettuata con le modalità descritte nei punti precedenti.
I consumi relativi al riscaldamento devono essere determinati con riferimento allastagione di riscaldamento.
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APPENDICE A CALCOLO DELLE PERDITE DI DISTRIBUZIONE - SISTEMI CON FLUIDO(normativa) TERMOVETTORE ACQUA
A.1 ScopoLa presente appendice descrive il metodo di calcolo delle perdite del sottosistema didistribuzione di un sistema edificio - impianto in un intervallo di calcolo di durata minimamensile, come specificato al punto 6.2.
A.2 Individuazione del sottosistema di distribuzione in funzione del sistema edificio-impiantoIl punto 6.6.3 specifica valori precalcolati dei rendimenti di distribuzione per impiantiautonomi e per impianti centralizzati con alcune tipologie di reti di distribuzione.
I valori di rendimento dei prospetti da 21a a 21e sono relativi alle situazioni più comuninegli impianti destinati ad alimentare un singolo edificio o una porzione di edificio (impiantiautonomi per appartamento).
Il calcolo delle perdite di distribuzione per sistemi complessi e il calcolo su base mensilerichiedono una più dettagliata analisi del sottosistema di distribuzione.
Nel caso di sistemi edificio-impianto complessi, sia ai fini del calcolo delle perdite didistribuzione, sia ai fini del calcolo delle perdite di generazione, è necessario individuarei circuiti che compongono il sottosistema ed attribuire a ciascuno di essi i valori dei variparametri per il calcolo.
La UNI/TS 11300-1 individua i seguenti sistemi edificio-impianto:
- sistema edificio-impianto costituito da più edifici serviti da un'unica centrale termica(figura 1);
- sistema edificio-impianto costituito da un unico edificio servito da un'unica centraletermica (figura 2);
- sistema edificio-impianto costituito da una porzione di edificio servita da un impiantotermico autonomo (figura 3);
- sistema edificio-impianto costituito da uno o più edifici suddivisi in più zone termichee serviti da un'unica centrale termica (figura 4).
Il sistema edificio-impianto comprendente più zone termiche (figura 4) e il sistemaedificio-impianto costituito da più edifici serviti da unica centrale termica (figura 1)prevedono generalmente la suddivisione della distribuzione, come indicato nellafigura A.1, in:
- circuito primario nel quale sono inseriti il generatore o i generatori di calore14);
- circuiti secondari che alimentano le varie zone termiche dotate di propriaregolazione e con terminali di erogazione che possono essere di tipo diverso equindi con curve caratteristiche diverse.
Per esempio nel caso del sistema edificio-impianto della figura 1, si ha un circuito primarioche alimenta i vari edifici, eventuali circuiti primari di edificio e secondari nei singoli edificicon suddivisione in circuiti di zona.
14) Ai fini della presente specifica tecnica si considera circuito primario quello nel quale sono inseriti i generatori di calore egli eventuali circuiti serviti dal circuito primario che alimentano più circuiti secondari.Per esempio nel caso della figura 1, ossia nel caso di circuito primario di impianto termico che alimenta più edifici, inciascun edificio si può avere un circuito che alimenta più circuiti secondari di zona. Si ha quindi:1) circuito primario dell'impianto termico;2) eventuali circuiti primari secondari (di edifici o di porzione di edifici);3) circuiti secondari di zona.
Nei sistemi edificio-impianto più semplici si può avere un solo circuito mediante il quale il generatore di calore alimentadirettamente i terminali di erogazione (per esempio figure 2 e 3). In sistemi di media complessità (per esempio figura 4)si può avere un circuito primario e più circuiti secondari. Infine nei casi più complessi (per esempio come nel caso dellafigura 1) si possono avere i tre tipi di circuiti.
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A.2.1 Perdite del sottosistema di distribuzioneLe perdite del sottosistema di distribuzione sono date dalla somma delle perdite nelperiodo di calcolo considerato di tutte le perdite di tutti i circuiti che compongono ilsottosistema.
Si ha quindi nel caso generale:
[kWh] (A.1)
dove:
Q d,l,t è la perdita totale del sottosistema di distribuzione nell'intervallo di calcoloconsiderato;
Q d,l,pr,i sono le perdite del circuito primario;
è la somma delle perdite dei circuiti secondari del sottosistema.
Per ciascun circuito si applica la procedura di calcolo descritta nel punto A.4.
figura A.1 Schema del sottosistema di distribuzioneLegenda
1 Circuito/circuiti secondari
2 Circuito primario
A.2.2 Curva caratteristica dei terminali di emissioneNell'applicazione di quanto specificato nella presente appendice la determinazione dellatemperatura media ai carichi parziali dei circuiti diretti o secondari si basa sullecaratteristiche dei terminali di emissione.
Le norme relative ai vari terminali di emissione15) forniscono le curve caratteristiche, lepotenze nominali e il valore dell'esponente n della curva caratteristica. In base a tali datiè possibile determinare le potenze termiche del terminale in qualunque condizione diprogetto. I dati di default dell'esponente n devono essere utilizzati solo nel caso di unitàterminali per le quali tale dato non sia disponibile (unità terminali per le quali non siaprescritto la marcatura CE o unità terminali di costruzione antecedente alla emanazionedelle specifiche norme tecniche).
La differenza di temperatura ai fini del dimensionamento dei terminali di emissione è ladifferenza tra la media aritmetica delle temperature di mandata e di ritorno e latemperatura ambiente di progetto:
Δθ des = (θ f,des + θ r,des)/2 - θ a [K] (A.2)
dove:
Δθ des è la differenza tra la temperatura media di progetto e la temperatura ambiente diprogetto;
θ f,des è la temperatura di mandata di progetto;
θ r,des è la temperatura di ritorno progetto;
θ a è la temperatura ambiente di progetto.
15) Per esempio UNI EN 442- 2, UNI EN 1264-2 e UNI EN 14037-2.
Qd,l,t Qd,l,pr,i Qd,l,sc,i+=
Qd,l,sc,i
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La curva caratteristica del terminale di emissione consente di determinare la potenzatermica del terminale in corrispondenza di qualunque differenza di temperatura Δθ.
L'equazione caratteristica è:
Φ em,ref = B × Δθ refn [W] (A.3)
dove:
Φ em,ref è la potenza di riferimento dell'unità terminale (nominale, di progetto, ecc.);
B è la costante, dichiarata dal fabbricante;
Δθ ref è la differenza di temperatura di riferimento corrispondente alla potenza Φ em,ref;
n è l’esponente della curva caratteristica, dichiarato dal fabbricante.
La potenza nominale definita nelle norme di prodotto è la potenza ottenuta sulla curvacaratteristica in base alla differenza Δθ ref fissata convenzionalmente dalla specificatecnica ai fini di riferimento e non deve essere confusa con la potenza di progetto chedeve essere determinata sulla stessa curva caratteristica in corrispondenza delladifferenza Δθ des di progetto.
Si tratta in entrambi i casi di potenze di riferimento, ma con diverso significato.
A.3 Calcolo delle temperature
A.3.1 Temperatura media dell'acqua nelle tubazioniAi fini della presente specifica tecnica, le temperature medie dell'acqua nelle tubazioni deicircuiti di alimentazione delle unità terminali nel periodo di calcolo considerato (peresempio il mese) si determinano come segue:
θ w,avg,i = Δθ e,des FC u,e,x1/n + θ a [°C] (A.4)
dove:
θ w,avg,i è la temperatura media del circuito considerato [°C];
Δθ e,des è la differenza di temperatura di progetto dei terminali [°C];
FC u,e,x è il fattore di carico nel periodo di calcolo considerato;
n è l’esponente della curva caratteristica dei terminali di erogazione;
θ a è la temperatura ambiente di progetto nella zona;
FC u,e,x = Q d,out,i/(Φ e,des,i × t i) [-];(A.5)
Q d,out,i è il fabbisogno di energia in uscita dalla rete calcolato secondo equazione (2)[kWh];
Φ e,des,i è la potenza termica di progetto delle unità terminali [kW];
t i è il tempo di attivazione della rete nel periodo di calcolo considerato [h].
Nel caso di generatore collegato direttamente ad unica rete di distribuzione e nel caso direti secondarie di zona le temperature ai carichi parziali sono quelle calcolate in base alfattore di carico dei terminali di erogazione.
Nel caso di generatore collegato a più reti di distribuzione a servizio di zone diverse dotateciascuna di propria regolazione alimentate dal o dai generatori, attraverso un circuitoprimario, si assume il valore più elevato tra quello delle reti di distribuzione nel periodo dicalcolo, se il circuito primario è a temperatura variabile oppure la temperatura costante diprogetto se il circuito è a temperatura costante.
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A.3.2 Temperature di mandata e di ritorno Le temperature di mandata e di ritorno possono essere calcolate in funzione delle diversemodalità di regolazione.I tipi di regolazione considerati sono:1) regolazione in base alla temperatura esterna (regolazione climatica compensata);2) regolazione con valvole termostatiche (funzionamento a temperatura di mandata
costante e portata variabile);3) regolazione in base alla temperatura ambiente (funzionamento "on/off" a
temperatura costante e portata costante). Nel caso (1) si applicano le seguenti equazioni per il calcolo della temperatura di mandatae della temperatura di ritorno per fattori di carico intermedi FC u,x
θ f = (θ f,des - θ a) FC u,x1/n + θ a [°C] (A.6)
θ r = (θ r,des - θ a) FC u,x1/n + θ a [°C] (A.7)
Nel caso (2) si applicano le seguenti equazioni per il calcolo della temperatura di mandatae della temperatura di ritorno per fattori di carico intermedi FC u,x
θ f = temperatura di set point [°C] θ r = θ r = max. (2 × θ m - θ f; θ c) [°C] (A.8)
dove θ c è il valore della banda proporzionale.Nel caso (3) le temperature di mandata e di ritorno ai carichi intermedi sono pari a quelledi progetto ossia:θ f = θ f,des [°C] (A.9)
θ r = θ r,des [°C] (A.10)
Nel caso di generatore collegato direttamente ad una rete di distribuzione le temperatureai carichi parziali sono quelle calcolate in base al fattore di carico dei terminali dierogazione.Qualora le particolarità dell'impianto evidenzino l'esigenza di valutare separatamente letemperature di mandata e di ritorno e di tenere conto del tipo di regolazione oppurequando il sottosistema preveda circuiti con by-pass o altri dispositivi, si può far ricorso aimetodi descritti nelle UNI EN 15316-2-1 e UNI EN 15316-2-3.In mancanza di dati mensili si possono utilizzare le temperature medie stagionali didefault riportate nel prospetto seguente:
A.3.3 Temperatura ambienteCome temperatura ambiente θ a,i si assumono i seguenti valori:· tubazioni all'interno od in murature affacciate all'interno: 20 °C;· tubazioni affacciate all'esterno: temperatura esterna media mensile o annua;· tubazioni affacciate su locali non riscaldati: si assume una temperatura pari al salto
di progetto moltiplicato per un fattore di riduzione b tr,x specificato nellaUNI/TS 11300-1;
· tubazioni in centrale termica: valori del prospetto B.11;· tubazioni interrate: temperatura media stagionale annua.
prospetto A.1 Temperature medie stagionali delle reti
Descrizione Temperatura media stagionale della rete
Radiatori alta temperatura 52 °C
Radiatori bassa temperatura 46 °C
Ventilconvettori 38 °C
Pannelli radianti annegati 27 °C
Circuiti primari a temperatura costante 70 °C
Circuiti primari a temperatura variabile Si assume la temperatura della rete secondaria a temperatura più elevata
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A.4 Metodo di calcoloIl calcolo delle perdite e dei fabbisogni di energia ausiliaria della rete di distribuzione sieffettua con la seguente procedura:
(1) si determina l'energia termica utile effettiva Q hr (= Q d,out) che deve essere fornita dalsottosistema distribuzione, secondo l'equazione (2);
(2) si determinano le trasmittanze lineiche U i degli elementi della rete di distribuzione,espresse in W/m × K, tenendo conto di diametro, spessore e conduttività delisolante, tipologia di installazione;
(3) si determinano le lunghezze L i degli elementi della rete di distribuzione;
(4) si determina la temperatura media dell'acqua θ w,avg,i nel circuito durante il periodo dicalcolo secondo l'equazione (A.4);
(5) si determina la temperatura media dell'ambiente θ a,i nel quale sono installate letubazioni secondo il punto A.3.3;
(6) si determina il tempo di attivazione t i del circuito nel periodo di calcolo (dati diprogetto o di esercizio);
(7) si calcolano le perdite totali Q d,l come somma delle perdite dei singoli tratti:
[Wh] (A.11)
(8) si assume un fattore di riduzione delle perdite totali k rl,i pari a 0,8, per calcolare leperdite al netto del recupero:
[Wh] (A.12)
(9) si calcola l'energia ausiliaria totale Q aux,d con l'equazione [21];
(10) si determina l'eventuale energia termica recuperata dall'energia elettrica Q aux,dassumendo il fattore 0,85 secondo il punto 6.7.3;
(11) si calcola la quantità di calore richiesta alla generazione Q gn,out = Q d,in:
[Wh] (A.13)
A seconda della disponibilità di dati, le singole voci possono essere determinate inmaniera analitica (da dati di progetto o rilievi in campo) oppure stimate complessivamente(per esempio, determinazione della lunghezza delle tubazioni in base alle dimensionidell'edificio) per tutto l'impianto o per singole zone di esso (per esempio distribuzioneorizzontale, montanti, distribuzione finale, ecc.) con le metodologie nel seguito indicate.
Sono inoltre forniti valori precalcolati per i casi più comuni e fattori di perdita complessiviper tipologie specifiche di impianti. I valori precalcolati possono essere utilizzati soloquando siano soddisfatte tutte le ipotesi alla base del precalcolo.
Nella relazione tecnica deve essere chiaramente indicata l'origine dei dati.
A.5 Calcolo delle trasmittanze lineiche
A.5.1 Tubazioni non isolate correnti in ariaPer tubazioni correnti all'esterno dell'edificio:
[W/m × K] (A.14)
dove:
d i è il diametro esterno della tubazione [m];
16,5 è il coefficiente di scambio superficiale complessivo [W/m2 × K].
Per tubazioni correnti all'interno dell'edificio:
[W/m × K] (A.15)
Qd,l Li Ui× θw,avg,i θa,i–( )× ti×i
=
Qd,lrh Li Ui× θw,avg,i θa,i–( )× ti× krl,i×i
=
Qd,in Qd,out Qd,lrh 0,85–+ Qaux,d×=
Ui 16,5 π× di×=
Ui 3,24 π× di× θw,i θa,i–( )0,3×=
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θ w,i è la temperatura del fluido all'interno della tubazione [K];
θ a,i è la temperatura dell'ambiente circostante [K];
3,24 è il coefficiente di scambio superficiale complessivo [W/m2 × K].
A.5.2 Tubazione isolata corrente in aria
figura A.2 Tubazione isolata corrente in aria
La trasmittanza lineica è data da:
[W/m × K] (A.16)
dove:
d i è il diametro esterno della tubazione [m];
D i è il diametro esterno dell'isolamento [m];
λ è la conduttività dello strato isolante [W/m × K];
α air è il coefficiente di scambio convettivo [W/m2 × K];
α air è pari a:
4 W/m2 × K tubazione corrente in ambienti interni;
10 W/m2 × K tubazione corrente in ambienti esterni.
La conduttività deve essere ricavata dai dati dichiarati dal fornitore del materiale. Inmancanza di tale informazione si utilizzano i valori indicativi riportati nel prospetto A.2:
prospetto A.2 Valori indicativi della conduttività di alcuni materiali
A.5.4 Tubazioni in coppia, incassate nella muratura
figura A.5 Tubazioni in coppia, incassate nella muratura
La trasmittanza lineica è data da:
[W/m × K] (A.19)
dove, oltre ai simboli già definiti:
E interasse delle tubazioni in metri.
A.5.5 Tubazioni interrateSi applicano le formule relative alle tubazioni incassate nella muratura.
λ G è in questo caso la conduttività del terreno.
In assenza di informazioni più precise, si assume λ G = 2,0 W/m × K
A.5.6 Valori precalcolati di trasmittanze lineichePer tubazioni isolate secondo spessore completo indicato nell'allegato B del DecretoPresidente della Repubblica 412/93 la trasmittanza lineica U i in funzione del diametro dè calcolabile con
U i = 0,143 + 0,0018 d [W/m × K] (A.20)
con d, diametro esterno della tubazione senza isolamento, espresso in millimetri.
Qualora l'isolamento sia pari allo spessore indicato nell’allegato B del Decreto Presidentedella Repubblica 412/93 moltiplicato per 0,5, la trasmittanza lineica U i è calcolata con:
U i = 0,19 + 0,0034 d [W/m × K] (A.21)
Qualora l'isolamento sia pari allo spessore indicato nell’allegato B al Decreto Presidentedella Repubblica 412/93 moltiplicato per 0,3, la trasmittanza lineica U i è calcolata con:
A.5.7 Ponti termici e singolaritàSi tiene conto delle seguenti tipologie di interruzioni dell‘isolamento della tubazione:
- per staffaggi di linea non isolati (con interruzione dell'isolamento, scoperti),maggiorare del 10% la lunghezza totale della tubazione;
- per singolarità in centrale termica: lunghezza equivalente di tubazione non isolatadello stesso diametro del componente scoperto, come da prospetto A.3.
prospetto A.3 Lunghezze equivalenti
Componente non isolato Lunghezza equivalente non isolata
Pompa di circolazione 0,3 m
Valvola miscelatrice 0,6 m
Flangia, bocchettone 0,1 m
Nota: Le tubazioni non isolate devono essere valutate a parte, conformemente al punto A.5.1. La lunghezza equivalenteriportata nel presente prospetto si riferisce esclusivamente alla singolarità, assumendo che la tubazione sia per ilresto isolata.
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APPENDICE B DETERMINAZIONE DELLE PERDITE DI GENERAZIONE(normativa)
PremessaI procedimenti di calcolo delle perdite di generazione richiedono la determinazione delletemperature di mandata, di ritorno e media del generatore in corrispondenza del fattore dicarico medio del periodo di calcolo considerato.
Il calcolo si può eseguire come descritto nelle UNI EN 15316-2-1, UNI EN 15316-2-3
Nell'appendice A si riportano le equazioni fondamentali.
B.1 Generalità sui metodi di calcoloLa presente appendice descrive due metodi di calcolo delle perdite di generazione digeneratori di calore con combustione a fiamma per combustibili liquidi e gassosi:
1) metodo basato sui dati dei generatori di calore dichiarati secondo la Direttiva92/42/CEE;
2) metodo analitico basato su dati forniti dai costruttori o rilevati in campo.
La presente appendice prevede l'applicazione del metodo 1 nel caso di generatori dicalore per i quali i dati siano dichiarati dal fabbricante ai sensi della Direttiva 92/42/CEE(dati di prodotto). Tale metodo si basa su dati rilevati da un laboratorio di prova.
I dati di prodotto per l'applicazione del metodo 2, possono essere dati risultanti da prove,ma anche dati rilevati in campo, oltre che dati di default della presente specifica tecnica.In questo caso ai fini della tracciabilità dei valori di perdita e di rendimento dichiarati, sideve precisare in modo inequivocabile l'origine e/o le modalità di rilievo dei dati diingresso per il calcolo.
Il metodo 1 è il metodo di normale impiego per i generatori di calore certificati ai sensidella Direttiva.
Il metodo 2 è fornito per i seguenti utilizzi specifici:
- per generatori di calore di costruzione precedente al recepimento della Direttiva92/42/CEE per i quali non sono disponibili i dati richiesti dalla Direttiva;
- per determinare l'effetto delle condizioni di esercizio in generatori a condensazione. Il metodo 2 non prende in considerazione le perdite durante i cicli di accensione delbruciatore. Le perdite al camino a bruciatore spento non sono facilmentedeterminabili e la loro valutazione è generalmente prevista sulla base dei valori didefault. Nei generatori di calore moderni l'influenza di quest'ultimo parametro ècomunque minima.
Si considerano i seguenti tipi di sottosistemi di generazione:
- sottosistemi singoli con unico generatore di calore;
- sottosistemi multipli con più generatori di calore o più sottosistemi;
- sottosistemi misti per riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria.
B.2 Metodo di calcolo delle perdite di generazione basato sulla Direttiva 92/42/CEE Il metodo è basato sui dati di rendimento dei generatori di calore richiesti dalla Direttiva92/42/CEE determinati secondo le relative norme di prodotto.
I dati richiesti sono relativi a tre fattori di carico:
- rendimento al 100% del carico η gn,Pn;
- rendimento a carico intermedio η gn,Pint;
- perdite a carico nullo Φ gn,l,Po.
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B.2.1 Procedimento di calcoloIl metodo è finalizzato alla determinazione delle perdite di energia termica ed è basato sulseguente procedimento di calcolo:
a) si assumono i rendimenti a potenza nominale ed a carico parziale, determinati inbase alla Direttiva, e si apportano le correzioni per adeguarli alle specifichetemperature dell'acqua previste nelle condizioni di funzionamento del generatore;
b) si determinano le perdite a carico nullo in condizioni di riferimento e si apportano lecorrezioni per tenere conto della effettiva temperatura dell'acqua nel generatore eper la temperatura dell'aria del locale di installazione;
c) si determinano le perdite di potenza termica per tre fattori di carico:
- perdite al 100% del carico Φ gn,l,Pn;
- perdite a carico intermedio Φ gn,l,Pint;
- perdite a carico nullo Φ gn,l,Po;
d) si determinano le perdite di potenza termica al carico specifico per interpolazionelineare;
e) si determinano le perdite di energia nell'intervallo di tempo considerato;
f) si determina l'energia ausiliaria in base al carico del generatore;
g) si determinano le perdite di energia recuperabili all'involucro come frazione delleperdite a carico nullo ed in funzione dell'ubicazione del generatore;
h) si aggiunge l'energia ausiliaria recuperabile alle perdite recuperabili per determinarel'energia recuperabile totale.
B.2.2 Dati di ingressoAi fini del calcolo, il generatore di calore è caratterizzato dai seguenti parametri:
Φ gn,Pn potenza termica utile nominale [kW]
η gn,Pn rendimento a potenza nominale [-]
θ gn,test,Pn temperatura media del generatore in condizioni di prova a potenza nominale [°C]
f cor,Pn fattore di correzione del rendimento a potenza nominale [-]
Φ int potenza termica utile a carico intermedio [kW]
η gn,Pint rendimento a potenza intermedia [-]
θ gn,test,Pint, temperatura media del generatore in condizioni di prova a potenza intermedia [°C]
f cor,Pint fattore di correzione del rendimento a potenza intermedia [-]
Φ gn,l,Po potenza persa in stand-by (potenza persa a carico nullo) con Δθ gn,test [W]
Δθ gn,test Differenza fra la temperatura media del generatore e la temperatura del localedi installazione in condizioni di riferimento [°C]
W gn,aux,Pn potenza assorbita dagli ausiliari a potenza nominale [W]
W gn,aux,Pint potenza assorbita dagli ausiliari a potenza nominale [W]
W gn,aux,Po potenza assorbita dagli ausiliari a potenza nominale [W]
θ gn,min temperatura minima di funzionamento del generatore [°C]
Le condizioni di funzionamento effettive sono caratterizzate da:
Q gn,out energia termica utile prodotta dal generatore [kWh]
θ gn,w,avg temperatura media del generatore [°C]
θ gn,w,r temperatura di ritorno al generatore (per generatori a condensazione) [°C]
θ a,gn temperatura del locale di installazione del generatore [°C]
b gn fattore di riduzione delle perdite recuperabili in base all'ubicazione del generatore [-]
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B.2.3 Potenza al carico medio PxLa potenza del sottosistema al carico Px è data da: Φ gn,Px = Q gn,out/t gn [kW] (B.1)
dove t gn è il tempo di attivazione del generatoree il fattore di carico utile del generatore è:FC u,x = Φ gn,Px / Φ gn,Pn [-] (B.2)
dove FC u è il fattore di carico riferito alla potenza utile.
B.2.4 Sottosistemi con unico generatoreIn questo caso la potenza del sottosistema al carico Px è data dalla [B.1] e il fattore dicarico dalla [B.2].
B.2.5 Sottosistemi multipliSe sono presenti più generatori o più sottosistemi di generazione, il carico può esseredistribuito in modi diversi a seconda del tipo di regolazione.Si considerano:- sistemi con ripartizione uniforme del carico (senza priorità) - sistemi con regolazione di cascata e ripartizione del carico con prioritàNel primo caso tutti i generatori sono contemporaneamente in funzione e il fattore dicarico FC u è identico per tutti i generatori:
(B.3)
dove:Φ gn,out è la potenza termica utile da fornire al sottosistema distribuzione;
è la somma delle potenze termiche utili di tutti i generatori del sottosistema.Nel secondo caso i generatori a più alta priorità funzionano per primi. Un dato generatorenell'elenco di priorità funziona solo se i generatori di priorità immediatamente più altafunzionano a pieno carico.Se tutti i generatori sono di uguale potenza Φ gn,Pn il numero di generatori in funzione N gn,on è:N gn,on = int (Φ out/Φ gn,Pn) (B.4)
Altrimenti il numero di generatori in funzione deve essere determinato in modo che sia:0 < FC u < 1 (B.5)
Il fattore di carico FC u,j per il generatore a funzionamento intermittente si calcola con:
(B.6)
dove:Φ gn,Pn,j è la potenza nominale del generatore funzionante a pieno carico.Nel caso di impianti alimentati anche da fonti rinnovabili (solare, pompe di calore) o daaltri sistemi di generazione (pompe di calore, cogenerazione, ecc.), ad essi si attribuiscela priorità per soddisfare il fabbisogno di energia termica utile dell'impianto, mentre allagenerazione tradizionale con combustibili fossili si attribuisce una funzione diintegrazione. Si calcola quindi preliminarmente, nelle varie condizioni di esercizio, ilcontributo delle fonti rinnovabili e/o alternative e alla generazione tradizionale siattribuisce il saldo di richiesta di energia come specificato al punto 6.1.In assenza di regolazione di cascata e valvole di intercettazione lato acqua, siconsiderano tutti i generatori sempre inseriti e il carico termico viene ripartitouniformemente fra i generatori.In presenza di regolazione di cascata, il fattore di ripartizione del carico fra i singoligeneratori può essere oggetto di valutazione specifica. Ai fini del calcolo del valore di riferimento delle perdite di produzione per ladeterminazione del fabbisogno di energia primaria, si assume che tutti i generatori sianoin funzione ed il carico termico sia ripartito uniformemente su di essi.
FCu Φgn,out Φgn,Pn,i⁄=
Φgn,Pn,i
FCu,j Φgn,out Φgn,Pn,j–=
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B.2.6 Sottosistemi misti Nel caso di sottosistemi misti per riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria siconsiderano:
- sottosistemi con generatore di calore combinato
- sottosistemi con generatore di calore che alimenta un circuito riscaldamento e uncircuito produzione acqua calda sanitaria
In entrambi i casi si hanno due periodi di funzionamento:
(1) il periodo di attivazione del riscaldamento durante il quale si ha il servizio misto;
(2) il periodo di non attivazione del riscaldamento durante il quale si ha solo il servizioacqua calda.
Il fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria Q h,W nel periodo di calcoloconsiderato si calcola secondo la presente specifica tecnica.
Durante il periodo (1) il fabbisogno totale risulta dalla somma di due fabbisogni Q h e Q h,We si ha quindi un incremento del fattore di carico FC u, mentre nel caso (2) il fattore dicarico è determinato dal solo fabbisogno Q W.
Nel caso di sottosistemi o di generatori combinati con modalità di funzionamento cheprevede un controllo di priorità sulla produzione di acqua calda sanitaria si possonoconsiderare due tempi di funzionamento t gn,H e t gn,W con potenza media rispettivamenteΦ gn,avg,H e Φ gn,avg,W.
B.2.7 Calcolo delle perdite del generatoreI rendimenti secondo la Direttiva sono determinati in condizioni nominali di prova. Ai finidella determinazione delle perdite, tali rendimenti devono essere corretti per tenere contodella temperatura dell'acqua nelle condizioni effettive di esercizio.
B.2.7.1 Rendimenti e perdite corretti a potenza nominale Il rendimento corretto a potenza nominale nelle condizioni di effettivo funzionamento sicalcola come segue:
(B.7)
dove:
η gn,Pn è il rendimento a potenza nominale determinato secondo le norme pertinenti [%].In mancanza di dati forniti dal produttore, valori di default possono esserecalcolati con l'equazione (B.24);
f cor,Pn è il fattore di correzione del rendimento a potenza nominale [-].Esprime la variazione del rendimento in funzione della temperatura mediadell'acqua nel generatore (prospetto B.1);
θ gn,test,Pnè la temperatura media dell'acqua nel generatore nelle condizioni di prova apotenza nominale [°C];
θ gn,w è la temperatura media effettiva dell'acqua nel generatore (o temperaturadell'acqua di ritorno per generatori a condensazione) in funzione delle condizionieffettive di esercizio [°C].
prospetto B.1 Fattore di correzione del rendimento a carico nominale f cor,Pn
Tipo di generatore Temperatura media dell'acqua nel generatore nelle condizioni di prova a pieno carico
Le perdite corrette a potenza nominale Φ gn,l,Pn,cor sono date da:
[W] (B.8)
dove:
Φ Pn è la potenza utile nominale del generatore [kW]
B.2.7.2 Rendimenti e perdite corretti a potenza intermediaIl rendimento corretto a potenza intermedia η gn,Pint,cor nelle condizioni di effettivofunzionamento si calcola come segue:
[%] (B.9)
dove:
η gn,Pint è il rendimento a potenza intermedia determinato secondo le norme pertinenti[%].In mancanza di dati forniti dal produttore, valori di default possono esserecalcolati con l'equazione (B.25);
f cor,Pint è il fattore di correzione del rendimento a potenza intermedia [-]Esprime la variazione del rendimento in funzione della temperatura mediadell'acqua nel generatore. I valori sono riportati nel prospetto B.2;
θ gn,test,Pint è la temperatura media dell'acqua nel generatore in condizioni di prova apotenza intermedia (prospetto B.2) [°C];
θ gn,w è la temperatura media effettiva dell'acqua nel generatore (o temperaturadell'acqua di ritorno per generatori a condensazione) in funzione delle condizionieffettive di funzionamento [°C] a potenza intermedia.
La potenza intermedia dipende dal tipo di generatore. Per generatori a combustibileliquido o gassoso la potenza intermedia Φ int è data da 0,3 × Φ Pn.
Le perdite corrette a potenza intermedia Φ gn,l,Pint,cor sono date da:
[W] (B.10)
dove:
Φ Pint è la potenza utile intermedia [kW]
B.2.7.3 Perdite corrette a carico nulloLe perdite a carico nullo possono essere dichiarate dal fabbricante qualora siano statedeterminate in accordo con le norme di prova applicabili (UNI EN 297, UNI EN 483,UNI EN 303, UNI EN 13836).
In mancanza di tale dato, valori di default possono essere calcolati con l'equazione (B.23).
prospetto B.2 Fattore di correzione del rendimento a carico intermedio f cor,Pint
Tipo di generatore Temperatura media dell'acqua nel generatore nelle condizioni di prova a potenza intermedia
θ gn,test,Pint
Fattoredi correzione [% / °C]f cor,Pint
Generatore standard 50 °C 0,05
Generatore a bassa temperatura 40 °C 0,05
Generatore a condensazione* 30 °C 0,20
Generatore a condensazione a gasolio 70 °C 0,10
* Per i generatori a condensazione la prova non è effettuata con la media ma con la temperatura di ritorno pari a30 °C. Il rendimento corrispondente a questo valore può essere applicato ad una temperatura media di 35 °C.
Le perdite a carico nullo corrette in base alla temperatura del locale di installazioneΦ gn,l,Po,cor sono:
[W] (B.11)
dove:
Φ gn,l,Po sono le perdite a carico nullo - con differenza di temperatura Δθ a,test [W]
θ a,gn è la temperatura interna del locale di installazione [°C].Valori di default sono riportati nel prospetto B.
θ gn,avg è la temperatura media dell'acqua nel generatore, nelle condizioni effettive diutilizzo [°C];
θ test,avg è la temperatura media della caldaia in condizioni di prova.Valori di default sono riportati nel prospetto B.6 [°C];
θ a,test è la temperatura dell'ambiente di prova pari a 20 °C.
B.2.7.4 Potenza media Φ Px e perdite corrette Φ gn,l,Px alla potenza media Φ Px
Se la potenza utile effettiva Φ Px, determinata secondo la (B.1), è compresa fra 0 e Φ Pint,le perdite del generatore Φ gn,l,Px
16) si calcolano con:
[W] (B.12)
Se la potenza utile effettiva Φ Px è compresa fra Φ Pint e Φ Pn le perdite del generatoreΦ gn,l,Px si calcolano come segue:
[W] (B.13)
Le perdite totali di energia Q gn,l,t nell'intervallo di attivazione del generatore sono date da:
[kWh] (B.14)
dove:
t gn è la durata dell'attivazione del generatore nell'intervallo di calcolo (s)
prospetto B.3 Fattore di riduzione della temperatura b gn e valori convenzionali della temperatura interna del localedove è installato il generatore θ a,gn
Ubicazione generatore Fattore b gn θ a,gn°C
All'aperto 1 Temperatura esterna media del periodo di calcolo
In centrale termica 0,3 15
Entro lo spazio riscaldato 0 20
16) Φ gn,l,Px può essere calcolato anche con un'interpolazione polinomiale di 2° grado.
B.2.8 Calcolo dell'energia ausiliariaL'energia ausiliaria totale si calcola con:
[kWh] (B.15)
dove:W aux,Px è la potenza degli ausiliari del generatore alla potenza media [W];t gn è il tempo di attivazione del generatore [h].La potenza degli ausiliari in corrispondenza delle condizioni medie di funzionamentoW aux,Px si calcola per interpolazione lineare tra i valori delle potenze degli ausiliari a pienocarico, a carico intermedio e a carico nullo. Se FC u,Px è compreso tra 0 e FC u,Pint W aux,Px è dato da:
[W] (B.16)
Se FC u,Px è compreso tra FC u,Pint e FC u,Pn W aux,Px è dato da:
[W] (B.17)
I valori di W aux a carico nominale, a carico intermedio e a carico nullo sono forniti dalfabbricante.In assenza di tali valori, ai fini del calcolo del rendimento di generazione, essi possonoessere determinati come segue:
W aux,Pi = G + H × Φ Pnn [W] (B.18)
dove:W aux,Pi è la potenza degli ausiliari a potenza nominale, intermedia o nulla;Φ Pn è la potenza termica utile nominale del generatore in kW;G, H, nsono i parametri riportati nel prospetto B per potenza Φ Pn, Φ Pint, Φ Po.17)
prospetto B.4 Parametri per il calcolo della potenza degli ausiliari17)
Tipologia Potenza G H n
Generatori standard
Generatori atmosferici a gas Φ PnΦ PintΦ Po
404015
0,1480,148
0
110
Generatori con bruciatore ad aria soffiata a combustibili liquidi e gassosi
Φ PnΦ PintΦ Po
0015
45150
0,480,48
0
Generatori a bassa temperatura
Generatori atmosferici a gas Φ PnΦ PintΦ Po
404015
0,1480,148
0
110
Generatori con bruciatore ad aria soffiata a combustibili liquidi e gassosi
Φ PnΦ PintΦ Po
0015
45150
0,480,48
0
Generatori a condensazione a combustibili liquidi e gassosi
Φ PnΦ PintΦ Po
0015
45150
0,480,48
0
17) La potenza elettrica dei generatori di calore comprende normalmente la potenza elettrica totale di tutti gli ausiliari montatia bordo del generatore. Sono ovviamente escluse eventuali pompe installate sul circuito primario di generazione esterneal generatore.Le potenze elettriche degli ausiliari, determinate per default secondo quanto specificato nella presente specifica tecnica,si riferiscono a tutti gli ausiliari normalmente a bordo del generatore. In alcuni casi le potenze così determinate possonorisultare maggiori di quelle effettive.
1) energia recuperabile dall'energia degli ausiliari elettrici;
2) energia termica recuperabile dalle perdite dell'involucro.
B.2.9.2 Energia termica recuperabile dall'energia ausiliaria elettricaI valori di rendimento dichiarati in base alla Direttiva 92/42/CEE tengono già conto delrecupero di energia elettrica ceduta al fluido termovettore.
Ai fini del calcolo dell'energia termica recuperabile si considera la quota di energia termicatrasmessa all'acqua dell'impianto pari a 0,75 del totale. La quota di energia termicaceduta in ambiente dagli ausiliari elettrici si assume quindi pari a 0,25 del totale.
Si considerano perciò solo i recuperi verso l'ambiente di installazione. L'energia ausiliariarecuperata Q aux,gn,rl è data da:
b gn è il fattore di riduzione della temperatura in base all'ubicazione del generatore.Valori di default sono riportati nel prospetto B.3.
B.2.9.3 Energia termica recuperabile dall'involucro del generatore Si considerano recuperabili solo le perdite all'involucro del generatore Q gn,env,rl. Essevengono espresse come frazione delle perdite totali a carico nullo e si calcolano con:
[kWh] (B.20)
dove:
p gn,env è la frazione delle perdite a carico nullo - attribuita a perdite all'involucro delgeneratore.In assenza di dati dichiarati dal costruttore, valori di default sono riportati nelprospetto B.5;
t gn è la durata dell'attivazione del generatore nell'intervallo di calcolo [s].
B.2.9.4 Energia termica recuperata complessivaLe perdite recuperabili totali Q gn,rl si calcolano con:
Q gn,rl = Q gn,env,rl + Q aux,gn,rl [Wh] (B.21)
Le perdite recuperabili si considerano tutte recuperate e vanno portate in deduzione alleperdite totali.
B.2.10 Fabbisogno di energia per la combustione Il fabbisogno di energia per la combustione si calcola con:
B.2.11 Perdite a carico nulloQualora non siano specificate dal costruttore, le perdite a carico nullo, si calcolano comesegue:
[kW] (B.23)
dove:
Φ Pn è la potenza utile nominale espressa in W, col limite massimo di 400 kW. Perpotenze utili nominali maggiori di 400 kW, si assume comunque tale valore limite;
E, F sono i parametri riportati nel prospetto B.6.
B.2.12 Rendimenti minimi a carico nominale e a carico parziale secondo la Direttiva 92/42/CEEIl rendimento minimo del generatore a pieno carico prescritto dalla normativa vigente sidetermina come segue:
[%] (B.24)
Il rendimento minimo del generatore a carico parziale (30%) si determina come segue:
[%] (B.25)
dove:
Φ 'Pn è la potenza utile nominale espressa in kW, col limite massimo di 400 kW. Sela potenza utile nominale è maggiore di 400 kW, i rendimenti si determinanoutilizzando 400 kW nelle formule precedenti;
A, B, C, D sono i parametri riportati nel prospetto B.7.
B.2.13 Esempio di calcolo del rendimento di generazione mensile con il metodo basato sullaDirettiva 92/42/CEEI prospetti B.8, B.9, B.10 e B.11 riportano un esempio di calcolo del rendimento digenerazione mensile con il metodo basato sulla Direttiva 92/42/CEE.
prospetto B.6 Parametri per la determinazione delle perdite a carico nullo di default
Tipo di generatore E F θ test,avg
Generatore standardAtmosfericoAria soffiata
8,58,5
-0,4-0,4
7070
Generatore a bassa temperaturaAtmosfericoAria soffiata
6,55,0
-0,35-0,35
7070
Generatore a condensazione 4,8 -0,35 70
prospetto B.7 Parametri per la determinazione dei rendimenti minimi
Tipo di generatore A B C D
Generatore standard 84 2 80 3
Generatore a bassa temperatura 87,5 1,5 87,5 1,5
Generatore a condensazione 91 1 97 1
Φgn,l,Po ΦPnE
100----------
ΦPn
1 000---------------
F
××=
ηgn,Pn A B+ Φ 'Pnlog×=
ηgn,Pint C D+ Φ 'Pnlog×=
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- Unico generatore di calore. Le perdite sono pari al valore precedente
Calcolo della potenza degli ausiliari al carico effettivo
Equazione B.17 Essendo FC u > 0,30 con l'equazione B.17 si ha:W aux,Px = 60 + [(0,446 - 0,30)/(1 - 0,30)] × (210 W - 60 W) = 91,3 W
Calcolo energia ausiliaria Equazione B.15 Q aux,gn = 91,3 W × 720 h/1 000 = 65,7 kWh
Calcolo dell'energia termica recuperata dagli ausiliari del generatore nella rete di distribuzione
Punto B.2.9.2 Non si considera energia termica recuperata in quanto già considerata nei dati di prova.
Calcolo dell'energia degli ausiliari recuperabile in ambiente
Equazione B.19 La quota dell'energia degli ausiliari trasmessa in ambiente è pari al 25% del totale dell'energia ausiliaria. Si considera un fattore b gn = 0,3 per installazione in centrale termica.Q aux,gn,rl = 65,7 × (1- 0,3) × 0,25 = 11,5 kWh
Calcolo delle perdite del generatore recuperabili
Equazione B.20 p gn = 0,7 (prospetto B.5) b gn = 0,75 (prospetto B.3) Q gn,rbl,env = [2 218 × (1 - 0,3) × 0,75 × 720]/1 000 = 838 kWh
Calcolo delle perdite totali di generazione recuperabili
B.3 Metodo analitico di calcolo delle perdite di generazioneIl metodo di calcolo analitico richiede, oltre ai valori prestazionali che devono esserenormalmente forniti dal fabbricante del generatore, altri valori. Tali valori sonogeneralmente forniti nella letteratura tecnica dei prodotti. In caso contrario si devericorrere ai valori di default riportati nella presente specifica tecnica.
B.3.1 Principio del metodoIl metodo di calcolo è basato sui seguenti principi:
1) il tempo totale di funzionamento t gn del generatore (tempo di attivazione) èsuddiviso in due parti:
- funzionamento con fiamma del bruciatore accesa, t on;
- tempi di attesa con fiamma del bruciatore spenta (stand-by) t off.
Il tempo di attivazione è quindi dato da: t gn = t on + t off;
2) le perdite sono valutate separatamente in questi due periodi di tempo.
Durante il funzionamento con fiamma del bruciatore accesa si tiene conto delleseguenti perdite:
- perdite di calore sensibile a bruciatore acceso: Q ch,on;
- perdite all'involucro del generatore: Q gn,env.
Durante i tempi di attesa con fiamma del bruciatore spenta (stand-by) si tiene contodelle seguenti perdite:
- perdite di calore sensibile al camino a bruciatore spento: Q ch,off,
- perdite all'involucro del generatore: Q gn,env;
3) l'energia ausiliaria è trattata separatamente in relazione ad apparecchi postifunzionalmente prima o dopo la camera di combustione:
Q aux,af energia ausiliaria per apparecchi dopo la camera di combustione (pompe dicircolazione primarie funzionanti per tutto il periodo di attivazione delgeneratore di calore) t gn = t on + t off;
Q aux,br energia ausiliaria per apparecchi prima della camera di combustione (inparticolare il ventilatore dell'aria comburente), funzionanti solo quando ilbruciatore è acceso;
k af e k br sono le frazioni recuperate di queste energie ausiliarie.
Si ha quindi:
Q aux,af,rh = k af × Q aux,af energia termica recuperata dagli apparecchi dopo la camera dicombustione, funzionanti per tutto il periodo attivazione delgeneratore di calore t gn = t on + t off;
Q aux,br,rh = k br × Q aux,br energia termica recuperata da apparecchi prima della camera dicombustione funzionanti solo quando il bruciatore è acceso(ossia solo durante t on).
L'energia termica utile fornita all'acqua uscente dal sottosistema di generazione è:
[Wh] (B.26)
Il bilancio energetico è illustrato nella figura B.1.
figura B.1 Schema di bilancio energetico del sottosistema di generazione
P 'ch,on, P 'ch,off e P 'gn,env rappresentano i fattori di perdita percentuale rispetto alla potenzatermica di prova.
Il generatore di calore è caratterizzato dai seguenti parametri:
Φ cn potenza al focolare del generatore. È la potenza di riferimento per le perdite alcamino a bruciatore acceso P 'ch,on
18);
Φ ref potenza di riferimento per i fattori di perdita P 'ch,off e P 'gn,env19);
P 'ch,on, P 'ch,off, P 'gn,env perdite in condizioni di prova ;
W br potenza elettrica degli ausiliari del generatore posti prima del focolare, conriferimento al flusso di energia (per esempio: ventilatore aria comburente,riscaldamento del combustibile, ecc.);
k br fattore di recupero di W br = 0,8;
W af potenza elettrica degli ausiliari del generatore posti dopo il focolare, conriferimento al flusso di energia (per esempio: pompa primaria);
k af fattore di recupero W af = 0,8;
θ gn,w,test temperatura media di prova del generatore per P ch,on;
θ ch temperatura fumi in condizioni di prova per P ch,on;
Δθ gn,env,ref = θ gn,w,test - θ a,gn,test in condizioni di prova per P gn,env e P ch,off;
Esponenti n, m e p per la correzione delle perdite.
Per generatori a stadi o modulanti, sono richiesti i seguenti dati aggiuntivi:
Φ cn,min minima potenza continua al focolare a fiamma accesa;
W br,min potenza elettrica degli ausiliari a Φ cn,min;
P 'ch,on,min fattore di perdita P ch,on a Φ cn,min.
Per generatori a condensazione, sono richiesti i seguenti dati aggiuntivi:
ΔT w,fl differenza di temperatura fra fumi ed acqua di ritorno in caldaia a potenzanominale;
O 2,fl,dry contenuto di ossigeno nei gas di combustione;
18) Nel caso di generatori nuovi o, comunque certificati, la potenza Φ cn è la potenza del focolare corrispondente allapotenza termica utile nominale. Per valutazioni su generatori esistenti precedenti all'entrata in vigore della Direttiva92/42/CEE si può utilizzare il presente metodo ricorrendo a misure in campo per determinare la potenza del focolarenelle effettive condizioni di funzionamento.
19) Solitamente Φ ref = Φ cn. La separazione viene fatta solo per consentire l'utilizzo nelle formule di eventuali datisperimentali misurati in condizioni diverse da quelle di potenza nominale.
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Per generatori a condensazione a stadi o modulanti, sono richiesti i seguenti datiaggiuntivi:
ΔT w,fl,min differenza di temperatura fra fumi ed acqua di ritorno in caldaia alla potenzaminima;
O 2,fl,dry,min contenuto di ossigeno nei gas di combustione alla potenza minima.
Le condizioni di funzionamento sono caratterizzate dai seguenti parametri:
Q gn,out fabbisogno di calore dei sottosistemi di distribuzione;
θ gn,w,avg temperatura media dell'acqua in caldaia;
θ gn,w,r temperatura di ritorno dell'acqua in caldaia (per generatori a condensazione);
θ a,gn temperatura dell'ambiente ove è installato il generatore;
k gn,env fattore di riduzione delle perdite all'involucro;
FC fattore di carico del focolare.
Nota I fattori di carico e le potenze sono riferite alla potenza al focolare del generatore.
I risultati del calcolo sono:
- il fabbisogno di combustibile Q gn,in;
- le perdite totali di generazione Q gn,l,t;
- il fabbisogno complessivo di energia ausiliaria W gn;
- le eventuali perdite recuperabili Q gn,l,rh.
B.3.2 Fattore di carico al focolare Il fattore di carico FC è dato da:
[%] (B.27)
dove:
t gn è il tempo di attivazione del generatore [s];
t on è il tempo di accensione del bruciatore (aperture della valvole del combustibile, sitrascurano pre e post ventilazione) [s];
t off è il tempo di attesa a bruciatore spento (e generatore in temperatura) [s].
Il fattore di carico può essere calcolato oppure misurato in opera (per esempio concontaore) nel caso di impianti esistenti.
B.3.3 Perdite del generatoreNel caso di generatori nuovi, o comunque con dati dichiarati secondo la Direttiva92/42/CEE, le perdite in condizioni di prova sono dichiarate dal costruttore del generatore.Nei casi specificati nella nota (21), le perdite possono essere rilevate in opera. Negli altricasi, si utilizzano i valori di default riportati nei prospetti della presente specifica tecnica.
Nel rapporto di calcolo deve essere indicata l'origine dei dati utilizzati.
Le perdite in condizioni di prova devono essere corrette per tenere conto delle specifichecondizioni di funzionamento. Ciò si applica sia ai dati dichiarati dal costruttore, sia ai datiricavati dai prospetti, sia ai dati misurati in opera.
Le perdite in condizioni di riferimento sono identificati dall'apice ’.
B.3.3.1 Perdite al camino a bruciatore acceso, corrette, Pch,on
Si effettua la correzione di queste perdite per tenere conto degli effetti determinati da:
· temperatura media in caldaia;
· fattore di carico;
· regolazioni del bruciatore (potenza ed eccesso d'aria).
FCton
tgn------
ton
ton toff+-------------------= =
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Le perdite corrette al camino a bruciatore acceso P ch,on sono date da:20)
[%] (B.28)
dove:
P 'ch,on sono le perdite al camino a bruciatore acceso (complemento a 100 delrendimento di combustione) in percentuale della potenza al focolare Φ cn e incondizioni di prova, determinate alla temperatura di prova θ 'gn,w,test
21) [%];
Se non sono disponibili altri dati, valori di default sono riportati nelprospetto B.12.
Nel rapporto di calcolo deve essere indicata l'origine dei dati utilizzati.
θ gn,test è la temperatura media nel generatore (media aritmetica di mandata e ritorno) [°C]
in condizioni di prova;
θ gn,w,avg è la temperatura media nel generatore (media aritmetica di mandata e ritorno) incondizioni di funzionamento reali. Nel caso di generatori a condensazione, alposto della temperatura media si utilizza la temperatura di ritorno in condizionieffettive θ gn,w,r [°C];
n è l’esponente del fattore FC.
Valori di default dell'esponente n sono dati nel prospetto B.13, in funzione dellamassa specifica del generatore, M gn;
FC n tiene conto della riduzione di perdite in caso di elevate intermittenze, legate alleminori temperature dei prodotti della combustione allo scarico della caldaia.Un elevato valore di n è correlato ad una elevata massa specifica per kW dellasuperficie di scambio fra fumi ed acqua M gn.
Se la temperatura θ gn,test è dichiarata dal costruttore dell'apparecchio essa devecorrispondere a quella del valore Φ cn dichiarato.
In impianti esistenti θ gn,test deve essere rilevata contestualmente alla misura delrendimento di combustione. Nel caso di generatori a condensazione, al postodella temperatura media si utilizza la temperatura di ritorno in condizioni diriferimento θ gn,test,r. Devono essere utilizzati valori di P ch,on privi di contributi direcupero di calore latente per condensazione, che è calcolato separatamente.
20) Note esplicative sulla formula (B.28)La formula tiene conto della variazione del rendimento di combustione con la temperatura dell'acqua assumendo unacorrelazione lineare. L'ipotesi è che il ΔT fra acqua e fumi rimanga costante (cioè un aumento di 20 °C della temperaturadell'acqua causa un aumento della temperatura dei fumi di 20 °C). Un aumento di 22 °C della temperatura dei fumiproduce una diminuzione di rendimento dell' 1%, di qui il fattore 0,045.Detto fattore è valido per il calore sensibile. L'eventuale calore latente è oggetto di trattazione separata.La formula non tiene conto esplicitamente dell'effetto della regolazione del rapporto aria/combustibile. La costante 0,045è valida per eccessi d'aria normali (3% O2 nei fumi). Per nuovi impianti si ipotizza una regolazione corretta. Per sistemiesistenti l'eccesso d'aria contribuisce a P 'ch,on. Se opportuno il fattore 0,045 può essere ricalcolato in accordoall'eccesso d'aria misurato.La formula non tiene conto esplicitamente della potenza massima al focolare regolata effettiva Φ cn. Se tale potenza èsignificativamente inferiore a quella nominale, P ch,on dovrebbe essere misurata.
21) Qualora il fattore di perdita P 'ch,on sia dichiarato dal costruttore dell'apparecchio, esso deve essere riferito alcorrispondente valore θ gn,test.In impianti esistenti, P 'ch,on può essere ottenuto da una misura del rendimento di combustione secondo la UNI 10389.
prospetto B.12 Valori di default per P 'ch,on e θ 'gn,test
Descrizione θ 'gn,test P 'ch,on [%]
Generatore atmosferico tipo B 70 12
Generatore di tipo C11 (tiraggio forzato) 70 10
Caldaia a gas con bruciatore ad aria soffiata 70 10
Caldaia a gasolio/biodiesel con bruciatore ad aria soffiata 70 10
Pch,on P 'ch,on θgn,w,avg θgn,test–( )+ 0,045×[ ] FCn×=
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Le perdite al mantello corrette Pgn,env sono date da:22)
[%] (B.29)
dove:
P 'gn,env sono le perdite al mantello in condizioni di prova.P 'gn,env devono essere espresse come percentuale di una potenza di riferimentoΦ ref (solitamente la potenza nominale al focolare del generatore). In assenza di dati dichiarati dal costruttore, P 'gn,env si calcola come
[%] (B.30)
dove:
c 2 e c 3 sono i valori di default indicati nel prospetto B.14;
k gn,env è il fattore di riduzione delle perdite in accordo con l'ubicazione delgeneratore.
Il valore di k gn,env è riportato nel prospetto B.15. k gn,env tiene conto delle perdite recuperate come riduzione delle perditetotali;
θ a,test è la temperatura ambiente in condizioni di prova. Il valore di default è20 °C [°C];
θ a,gn è la temperatura dell'ambiente di installazione del generatore [°C];
m è l’esponente del fattore FC.
Valori di default dell'esponente m sono dati nel prospetto B.16 in funzione delparametro caratteristico M gn definito come rapporto fra la massa complessiva delgeneratore (metallo + refrattari + isolanti) e la sua potenza nominale al focolare.
prospetto B.13 Valori di default dell'esponente n
Tipologia del generatore M gn n
Generatore a parete, generatori in alluminio 0-1 kg/kW 0,05
Generatore di acciaio 1-2 kg/kW 0,1
Generatore in ghisa >2 kg/kW 0,15
22) Note esplicative sulla formula (B.29)La formula tiene conto della variazione delle perdite al mantello con la differenza fra la temperatura dell'acqua in caldaiae la temperatura dell'ambiente di installazione assumendo una correlazione lineare (la dispersione al mantello ècontrollata dalla conduzione nei materiali isolanti, che è lineare).P 'gn,env corrisponde alla differenza fra il rendimento di combustione ed il rendimento utile in condizioni di riferimento(funzionamento continuo).Il fattore FC m tiene conto della riduzione delle perdite al mantello se la temperatura media della massa del generatore siriduce durante il funzionamento in stand by. Ciò avviene solo se la regolazione della temperature ambiente interrompe lacircolazione dell'acqua in caldaia. In tutti gli altri casi si assume m = 0.
prospetto B.14 Valori di default dei parametri c 2 e c 3
Tipo di isolamento del mantello c 2 c 3
Generatore alto rendimento, ben isolato 1,72 0,44
Generatore ben isolato e mantenuto 3,45 0,88
Generatore vecchio, isolamento medio 6,90 1,76
Generatore vecchio, isolamento scadente 8,36 2,2
Generatore non isolato 10,35 2,64
Pgn,env P 'gn,env kgn,env×θgn,w,avg θa,gn–( )θgn,w,test θa,test–( )-------------------------------------------- FCm××=
P 'gn,env c2 c3– Φcnlog×=
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B.3.3.3 Perdite al camino a bruciatore spento, corrette, P ch,off
Questa perdita tiene conto della circolazione parassita di aria nel circuito aria-fumi abruciatore spento per effetto del tiraggio.
Le perdite al camino a bruciatore spento corrette Pch,off si calcolano come segue:
[%] (B.31)
dove:
P 'ch,off sono le perdite al camino a bruciatore spento in condizioni di prova.P 'ch,off è espresso come percentuale della potenza di riferimento Φ ref(solitamente la potenza nominale al focolare del generatore).In mancanza di dati dichiarati dal costruttore, si applicano i valori di defaultriportati nel prospetto B.17.
p è l’esponente del fattore FC.23)
sono i valori di default dell'esponente p sono dati nel prospetto B.16.
prospetto B.15 Valori di default del parametro k gn,env e delle temperature ambiente di prova ed effettive
Tipo ed ubicazione del generatore k gn,env θ 'a,test θ a,gn
Generatore installato entro lo spazio riscaldato 0,1 20 20
Generatore di tipo B installato entro lo spazio riscaldato 0,2 20 20
Generatore in centrale termica 0,7 20 15
Generatore all'esterno 1 20 T e media esterna
prospetto B.16 Valori di default dei parametri m e p
Descrizione M gnkg/kW
m p
Circolazione permanente di acqua in caldaia 0,0 0,0
Interruzione della circolazione in caldaia a temperatura ambiente raggiunta.La pompa primaria si ferma alcuni minuti dopo il bruciatore ed entrambi vengono fermati dal termostato ambiente
<11 ÷ 3
>3
0,150,10,05
0,150,10,05
23) Il fattore FC p tiene conto della riduzione delle perdite al camino a bruciatore spento se la temperature media dellamassa del generatore si riduce durante il funzionamento in stand by. Ciò avviene solo se la regolazione dellatemperature ambiente interrompe la circolazione dell'acqua in caldaia. In tutti gli altri casi si assume p = 0.
prospetto B.17 Valori di default di P 'ch,off
Descrizione P 'ch,off [%]
Generatori con bruciatori ad aria soffiata a combustibile liquido e gassoso con chiusura dell'aria comburente all'arrestoGeneratori con bruciatori soffiati a combustibile liquido e gassoso a premiscelazione totale
0,2
Generatori con scarico a parete 0,2
Generatori con bruciatori ad aria soffiata a combustibile liquido e gassoso senza chiusura dell'aria comburente all'arrestoAltezza camino <10 m Altezza camino >10 m
1,01,2
Generatori con bruciatori atmosferici a gasAltezza camino <10 m Altezza camino >10 m
B.3.3.4 Perdite totali di energia Le perdite totali di energia del sottosistema generazione Q gn,l sono date da:
[Wh] (B.32)
Le perdite al camino a bruciatore acceso Q ch,on sono date da:
[Wh] (B.33)
Le perdite al camino a bruciatore spento Q ch,off sono date da:
[Wh] (B.34)
Le perdite al mantello Q gn,env sono date da:
[Wh] (B.35)
B.3.4 Energia ausiliariaPer ogni dispositivo che utilizzi energia ausiliaria occorre determinare la potenza elettrica Φ el,i.
Il valore può essere:
- dichiarato dal costruttore dell'apparecchiatura;
- misurato in campo;
- calcolato.
La potenza totale degli ausiliari elettrici, può essere calcolata con la seguente formula:
W aux,gn = W br + W af [W] (B.36)
I termini W br e W af sono determinati con la seguente formula:
[W] (B.37)
dove:
c 4, c 5, n sono i parametri di default riportati nel prospetto B.18;
Φ cn è la potenza del focolare, espressa in Watt
L'origine dei dati deve essere riportata nella relazione di calcolo.
Nota Per i carichi elettrici variabili utilizzare la potenza media.
L'energia ausiliaria complessiva assorbita dal sottosistema di generazione è data da:
[Wh] (B.38)
L'energia elettrica ausiliaria si suddivide tra quella assorbita da dispositivi ausiliari posti amonte del focolare (per esempio ventilatore aria comburente, pompe combustibile, ecc.)e quella assorbita da dispositivi posti a valle del focolare (per esempio pompe delgeneratore). Una quota di ciascuna delle due energie elettriche assorbita può essererecuperata come energia termica.
prospetto B.18 Parametri per il calcolo della potenza degli ausiliari
Tipo di apparecchio c 4 c 5 n
Generatore con bruciatore atmosferico 40 0,148 1
Generatore con bruciatore ad aria soffiata 0 45 0,48
Pompa primaria (valori per tutti i generatori) 100 2 1
Qgn,l Qch,on Qch,off Qgn,env+ +=
Qch,on
Pch,on
100-------------- Φcn× ton×=
Qch,off
Pch,off
100-------------- Φref× toff×=
Qgn,env
Pgn,env
100---------------- Φref× toff ton–( )×=
Wx c4 c5
Φcn
1 000---------------
n
+=
Qaux,gn Waux,gn ton,i×i
=
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L'energia ausiliaria immessa prima del focolare e recuperata è data da:
[Wh] (B.39)
dove:
t on = FC × t gn
k br,i è il fattore di recupero dell'energia elettrica immessa prima del focolare pari a 0,8.
L'energia ausiliaria immessa dopo il focolare e recuperata è data da:
[Wh] (B.40)
dove:
k af,i è il fattore di recupero dell'energia elettrica immessa dopo il focolare assunto pari a 0,8
B.3.5 Procedura di calcolo Sono previste le seguenti procedure di calcolo a seconda del tipo di generatore:
- generatori di calore monostadio;
- generatori di calore multistadio o modulanti;
- generatori di calore a condensazione;
- generatori modulari.
B.3.5.1 Generatori monostadio1) Determinare la quantità di calore che il generatore deve fornire Q gn,out. In assenza di
accumulo esso è uguale alla somma dei fabbisogni di calore Q d,in,i dei sottosistemidi distribuzione da esso alimentati.Nel caso di più sottosistemi di generazione, far riferimento al punto B.2.5 per laripartizione del carico totale fra i generatori e determinare il carico Q gn,out,i di ciascungeneratore;
2) determinare il tempo di attivazione del generatore t gn (tempo complessivo t on + t off);
3) porre il fattore di carico FC = 1.Il valore corretto di FC è determinato per iterazioni successive.Se il valore di FC è noto (misurato in un sistema reale), eseguire i passi 4) e 5) e poipassare direttamente al passo 8) (non è richiesto il calcolo iterativo);
4) determinare il valore dei fattori di perdita corretti P ch,on, P ch,off e P gn,env in conformitàal punto B.3.3 ed utilizzando il valore corrente di FC ;
5) determinare i valori di Q aux,gn Q br; Q af in conformità alle formule (B.38), (B.39) e(B.40), utilizzando il valore corrente di FC ;
6) determinare il nuovo valore di FC con:
[-] (B.41)
7) ripetere i passi 4), 5) e 6) finché FC converge (variazione di FC minori di 0,01)24);
8) calcolare il fabbisogno di combustibile con:
[Wh] (B.42)
9) calcolare le perdite totali con:
[Wh] (B.43)
Non vi sono perdite recuperabili del generatore in quanto le perdite sono state giàconsiderate nel calcolo.
24) Generalmente è sufficiente una sola iterazione. Possono essere necessarie più iterazioni quando FC è prossimo a zero
B.3.5.2 Generatori multistadio e modulantiUn generatore multistadio o modulante è caratterizzato da 3 stati tipici di funzionamento:
1) bruciatore spento;
2) bruciatore acceso alla minima potenza;
3) bruciatore acceso alla massima potenza.
Il metodo di calcolo ipotizza due sole possibili situazioni:· il generatore funziona ad intermittenza alla minima potenza;
· il generatore funziona con continuità ad una potenza compresa fra il minimo ed ilmassimo.
B.3.5.2.1 Dati aggiuntivi richiesti per i generatori multistadio o modulanti
I seguenti dati aggiuntivi sono richiesti per caratterizzare un generatore multistadio omodulante:
Φ cn,min potenza minima al focolare di funzionamento continuo a fiammaaccesa;
P 'ch,on,min fattori di perdita P ch,on alla potenza minima al focolare Φ cn,min;
Φ br,min potenza degli ausiliari elettrici alla potenza minima al focolare Φ cn,min.
In mancanza di dati dichiarati dal costruttore o di misure in campo, valori di default sonoriportati nel prospetto B.20 e nel prospetto B.21.
Si considera che i valori nominali siano quelli alla potenza massima, perciò:
Φ cn,max = Φ cn potenza massima al focolare [W]
P 'ch,on,max = P 'ch,onfattore di perdita P 'ch,on alla potenza massima al focolare [%]
Il calcolo inizia utilizzando il metodo definito nel punto B.3.5.1 utilizzando:
Φ cn,min al posto di Φ cn
P 'ch,on,min al posto di P 'ch,on
Φ br,min al posto di Φ br
Se FC converge ad un valore minore od uguale ad 1, si procede fino al termine dellaprocedura prevista per i generatori monostadio.
Se FC converge ad un valore maggiore di 1, si calcola la potenza media al focolare Φ avgcon la seguente procedura:
1) Determinare la quantità di calore che il generatore deve fornire Q gn,out. In assenza diaccumulo esso è uguale alla soma dei fabbisogni di calore Q d,in,i dei sottosistemi didistribuzione alimentati.Nel caso di più sottosistemi di generazione, far riferimento al punto B.2.5 per laripartizione del carico totale fra i generatori e determinare il carico Q gn,out,i di ciascungeneratore;
2) calcolare P gn,env con la formula (B.29) assumendo FC = 1;
3) calcolare P ch,on,min e P ch,on,max con la formula (B.28) assumendo FC = 1;
B.3.5.3 Generatori a condensazione Nel caso dei generatori a condensazione si tiene conto del recupero di calore latente dicondensazione del vapor d'acqua con una riduzione delle perdite al camino a bruciatoreacceso P ch,on.
prospetto B.19 Valori di default della potenza minima al focolare per generatori multistadio o modulanti
Descrizione Valore
Generatori con bruciatore di gas 0,3 × Φ cn
Generatori con bruciatore di combustibile liquido
0,5 × Φ cn
prospetto B.20 Valori di default di P 'ch,ON,min e θ 'gn,test per generatori multistadio o modulanti
Descrizione θ 'gn,test P 'ch,on,min [%]
Generatore atmosferico tipo B 70 15
Generatore di tipo C11 (tiraggio forzato) 70 12
Caldaia a gas con bruciatore ad aria soffiata 70 8
Caldaia a condensazione 50temperatura di
ritorno
5
Caldaia a gasolio/biodiesel con bruciatore ad aria soffiata 70 10
prospetto B.21 Valori di default delle potenze degli ausiliari alla potenza minima del focolare per generatori multi-stadio o modulanti
Descrizione Valore
Ventilatore aria comburente ed ausiliari bruciatore (gas) W br,min = Φ cn,min × 0,002
Ventilatore aria comburente ed ausiliari bruciatore (gasolio) W br,min = Φ cn,min × 0,003
Ventilatore aria comburente ed ausiliari bruciatore (olio combustibile)- senza riscaldatore- con riscaldatore
Il recupero R di calore latente si calcola in base al vapor d'acqua condensato, ottenutocome differenza tra il contenuto di vapor d'acqua nei fumi umidi effettivi e il contenuto divapor d'acqua nei fumi all'uscita del generatore di calore. Il prodotto del quantitativo dicondensato per il calore latente di condensazione fornisce il calore recuperato.
I dati d'ingresso del generatore per il calcolo di R sono l'eccesso d'aria e la differenza trala temperatura dei fumi e la temperatura di ritorno dell'acqua Δθ w,fl, che è un dato checaratterizza il generatore di calore.
Si utilizzano, quindi, le procedure definite nel punto B.3.3 sostituendo rispettivamenteP ch,on o P ch,on,avg e P ch,on,min con:
P *ch,on = P ch,on - R [%] (B.51)
P *ch,on,avg = P ch,on,avg - R avg [%] (B.52)
P *ch,on,min = P ch,on,min - R min [%] (B.53)
dove R è il fattore percentuale di recupero di condensazione riferito alle seguenti trepotenze al focolare: nominale, media e minima, e quindi:
R è il fattore di recupero di condensazione, espresso come percentuale di Φ cn [%];
R avg è il fattore di recupero di condensazione alla potenza media, espresso comepercentuale di Φ cn,avg [%];
R min è il fattore di recupero di condensazione alla potenza minima, espresso comepercentuale di Φ cn,min [%].
Nota Nel caso dei generatori a stadi occorre sostituire rispettivamente P ch,on o P ch,on,min con P *ch,on o
P *ch,on,min, nel caso dei generatori modulanti occorre sostituire rispettivamente P ch,on,min o P ch,on,avg
con P *ch,min o P *
ch,on,avg.
B.3.5.3.1 Calcolo del fattore di recupero R per condensazione in base al ΔT fumi/acqua del generatore
Temperatura di scarico dei fumi per generatori monostadioIn generale, la temperatura di scarico dei fumi θ fl è data da:
[°C] (B.54)
dove:
θ gn,w,r è la temperatura effettiva dell'acqua di ritorno al generatore [°C];
Δθ w,fl è la differenza fra la temperatura di ritorno dell'acqua nel generatore e lacorrispondente temperatura di scarico dei fumi [°C].
Temperatura di scarico dei fumi per generatori modulantiAlla potenza minima del focolare Φ cn,min la temperatura di scarico dei fumi θ fl,min è data da:
[°C] (B.55)
Alla potenza media del focolare Φ cn,avg, la differenza fra la temperatura di ritornodell'acqua nel generatore e la corrispondente temperatura di scarico dei fumi alla potenzaeffettiva di funzionamento del generatore Δθ w,fl,avg è data da:
[°C] (B.56)
dove:
Δθ w,fl è la differenza fra la temperatura di ritorno dell'acqua nel generatore e lacorrispondente temperatura di scarico dei fumi alla potenza nominale (massima)[°C];
Δθ w,fl,min è la differenza fra la temperatura di ritorno dell'acqua nel generatore e lacorrispondente temperatura di scarico dei fumi alla potenza minima [°C]
La temperatura di scarico dei fumi θ fl,avg è data da:
Si calcolano i contenuti di vapor d'acqua alla saturazione per l'aria M H2O,air,sat e per i fumiM H2O,fl,sat in base alle rispettive temperature θ air (temperatura aria comburente) e θ fl(temperatura fumi) esprimendoli in kilogrammi di vapor d'acqua per Nm3 di aria secca o difumi secchi. I dati necessari sono riportati nel prospetto B.24. Per altre temperature sipossono eseguire interpolazioni lineari o polinomiali.
Il contenuto di vapor d'acqua totale dell'aria comburente M H2O,air è dato da:
[kg/Nm3] o [kg/kg] (B.61)
In assenza di dati misurati si pone HUM air = 50%.
Il contenuto di vapor d'acqua totale dei fumi all'uscita del generatore è dato da:
[kg/Nm3] o [kg/kg] (B.62)
In assenza di dati misurati o specificati dal costruttore si pone HUM fl = 100%, ossia fumisaturi all'uscita del generatore.
La quantità di condensa prodotta è data da:
[kg/Nm3] o [kg/kg] (B.63)
ossia dalla differenza tra contenuto di vapore nei fumi umidi effettivi (pari alla somma delcontenuto di vapore nei fumi teorici e il contenuto di vapore dell'aria comburente) e ilcontenuto di vapore nei fumi all'uscita del generatore.
prospetto B.23 Dati di riferimento relativi ai combustibili
25) Tenuto conto della molteplicità delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia, si assumono comeriferimento i dati del metano (gas di prova G20).
prospetto B.24 Contenuto di vapor d'acqua alla saturazione in funzione della temperatura
Temperatura θ air oppure θ fl °C
0 10 20 30 40 50 60 70
Contenuto di vapor d'acqua alla saturazioneM H2O,air,sat oppure M H2O,fl,sat
ll calore liberato per condensazione Q cond è dato da:
Q cond = × H cond,fl [kWh/Nm3] o [kWh/kg] (B.65)
Il fattore di correzione del rendimento R (oppure R avg) è dato da:
[%] (B.66)
Calcolo di R min ed R avg (generatori modulanti e multistadio)Il calcolo di R min e R avg per i generatori modulanti si effettua utilizzando rispettivamenteθ fl,min e O 2,min
θ fl,avg e O 2,avg
al posto di θ fl e O 2.
B.3.5.4 Generatori modulariUn generatore modulare consiste di N t moduli o generatori, ciascuno avente potenza alfocolare minime e massime Φ cn,i,max e Φ cn,i,min, assemblati a cura o secondo le istruzionidel costruttore in una unica unità fisica o funzionale.La potenza al focolare complessiva del generatore modulare complessivo è data da:Φ cn = Φ cn,i,max × N t [W] (B.67)
In generale sono possibili le seguenti tre soluzioni:1) sistemi modulari senza intercettazione idraulica dei moduli;2) sistemi modulari con intercettazione idraulica dei moduli e inserimento del numero
minimo possibile di moduli in relazione al fattore di carico;3) sistemi modulari con intercettazione idraulica dei moduli e inserimento del numero
massimo possibile di moduli in relazione al fattore di carico.La soluzione 2) è normalmente adottata nel caso di generatori non condensanti, mentre lasoluzione 3) è prevista nel caso di generatori a condensazione.In assenza di indicazioni in merito alla soluzione adottata si assume come riferimento lasoluzione 1).
B.3.5.4.1 Sistemi modulari senza intercettazione idraulica dei moduliSe il generatore modulare non è dotato di un dispositivo che spegne ed interrompe lacircolazione di acqua nei moduli inutilizzati, qualunque sia la modalità diinserimento/disinserimento dei moduli, le perdite effettive del generatore modulare sicalcolano con la procedura definita nel punto B.3.5.2 (generatori modulanti) ipotizzando:Φ cn,max = Φ cn,i,max × N t
Φ cn,min = Φ cn,i,min × N t
B.3.5.4.2 Sistemi modulari con intercettazione idraulica dei moduli ed inserimento del minimo numeropossibile di moduliSe il generatore modulare è dotato di un dispositivo che spegne ed interrompe lacircolazione di acqua nei moduli inutilizzati e la modalità di regolazione prevede ilfunzionamento del minimo numero possibile di moduli, il numero N di moduli in funzionesi calcola come segue:
[-] (B.68)
26) ll contenuto di vapore nei fumi teorici dipende dal contenuto percentuale di idrogeno nel combustibile.
MH2O,st
MH2O,cond MH2O,cond
MH2O,cond
R100 Qcond×
Hi------------------------------=
N int Nt FC× 1–( )=
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dove FC è calcolato in conformità al punto B.3.5.1 (generatori monostadio) ipotizzandoun generatore di calore monostadio avente potenza al focolare Φ cn, ossia pari allasomma delle potenze al focolare a pieno carico dei moduli e fattori di perdita percentualiuguali a quelli del generatore modulare in esame alla massima potenza.27)
Le perdite effettive del generatore modulare si calcolano con la procedura definita alpunto B.3.5.2 (generatori modulanti) ipotizzando:
Φ cn,max = Φ cn,i,max × NΦ cn,min = Φ cn,i,min
B.3.5.4.3 Sistemi modulari con intercettazione idraulica dei moduli ed inserimento del massimo numeropossibile di moduli
Se il generatore modulare è dotato di un dispositivo che spegne ed interrompe lacircolazione di acqua nei moduli inutilizzati e la modalità di regolazione prevede ilfunzionamento del massimo numero possibile di moduli, il numero N di moduli infunzione si calcola come segue:
[-] (B.69)
dove FC è calcolato in conformità al punto B.3.5.1 (generatori monostadio) ipotizzandoun generatore di calore monostadio avente potenza al focolare Φ cn = N t × Φ cn,i,min ossiapotenza complessiva di tutti i moduli alla minima potenza del focolare in funzionamentocontinuo ed a fiamma accesa e fattori di perdita percentuali uguali a quelli del generatoremodulare in esame alla minima potenza.
Se risulta N > N t si pone N t = N.
Le perdite effettive del generatore modulare si calcolano con la procedura definita nelpunto B.3.5.2 (generatori modulanti) ipotizzando:
Φ cn,max = Φ cn,i,max × N
Φ cn,min = Φ cn,i,min
B.3.6 Esempio di calcolo mensile con il metodo basato sul metodo analiticoI prospetti B.25 e B.26 riportano un esempio di calcolo del rendimento di generazionemensile con il metodo analitico.
Per il calcolo dei fabbisogni e il calcolo delle temperature dell'acqua, si faccia riferimentoai dati dei prospetti B.8 e B.9.
27) I fattori di perdita del generatore modulare complessivo, essendo espressi in percentuale della rispettiva potenza alfocolare, sono uguali a quelli del singolo modulo.
N int Nt FC× 1+( )=
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Descrizione Riferimento Dettaglio dei calcoli e risultati
Calcolo della potenza media Equazione [B.1] Φ gn,avg = 22 472 kWh / 720 h = 31,2 kW
Calcolo della temperatura di mandata, di ritorno e media
Equazioni [A.6] e [A.7]
Pompa di ricircolo - Portata nel generatore maggiore di quella della distribuzioneθ gn,f = 70 °Cθ gn,w,r = 70 °C - (31 200 W / (1,16 × 6 034 l/h) = 65,5 °CLa portata della pompa di ricircolo è V = 70 000 W / (1,16 × 10 K) = 6 034 l/hθ gn,w,avg = (70 °C + 65,5 °C)/2 = 67,8 °C
Procedimento per generatore monostadio punto B.3.5.1
Passo 1 B.3.5.1 1) Unico circuito e assenza di accumuloQ gn,out = Q d,in = 22 472 kWh
Passo 2 B.3.5.1 2) Attivazione continua 24 h su 24 h - 30 dt gn = 720 h
Passo 3 B.3.5.1 3) Si pone FC = 1 (fattore di carico del focolare)
Passo 4 B.3.5.1 4)Equazione [B.28]
Equazione [B.29]
Equazione [B.31]
Calcolo dei fattori di perdita correttiP ch,on = [12% + (70 °C - 67,8 °C) × 0,045% / °C] × 10,15 = 11,9%P gn,env = 3,61 × 0,7 × [(67,8 °C - 15 °C) / (70 °C - 20 °C)] ×10 = 2,77%P ch,off = 1,6% × [(67,8 °C - 15 °C) / (70 °C - 20 °C)] × 10 = 1,75%
Calcolo dei fabbisogni degli ausiliariQ br = 51 W × 0,8 × 720 h × 1 = 29,4 kWh Q af = 248 W × 0,8 × 720 h = 142,8 kWhQ gn,aux = 51 W × 720 h × 1 + × 720 h = 215 W
Passo 6 B.3.5.1 6) Primo calcolo di FC
Passo 7 Seconda iterazione B.3.5.1 7) Calcolo dei fattori di perdita con il nuovo valore di FCP ch,on = [12% + (70 °C - 67,8 °C) × 0,045% / °C] × 0,5160,15 = 10,8%P gn,env = 3,61 × 0,7 × [(67,8 °C - 15 °C) / (70 °C - 20 °C)] × 0,5160 = 2,77%P ch,off = 1,6% × [(67,8 °C - 15 °C) / (70 °C - 20 °C)] × 0,5160 = 1,75%Calcolo dei fabbisogni degli ausiliariQ br = 51 W × 0,8 × 720 h × 0,516 = 15,2 kWh Q af = 248 W × 0,8 × 720 h = 142,8 kWhQ gn,aux = 15,2 / 0,8 kWh + 142,8 / 0,8 kWh = 197,5 kWhIterazione di FC - Secondo calcolo di FC
Successive iterazioni considerando due cifre decimali il valore converge a 0,51
Passo 8 B.3.5.1 8)Equazione [B.42]
Fabbisogno di energia per la combustioneQ gn,in = 74 kW × 720 h × 0,51 = 27 172 kWh
BIBLIOGRAFIAUNI EN 1264-2 Riscaldamento a pavimento - Impianti e componenti -
Determinazione della potenza termica
UNI EN 15316-1 Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo per il calcolo deirequisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 1:Generalità
UNI EN 15316-3-1 Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo per il calcolo deirequisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 3-1:Impianti per la produzione di acqua calda sanitaria,caratterizzazione dei fabbisogni (fabbisogni di erogazione)
UNI EN 15316-3-2 Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo per il calcolo deirequisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 3-2:Impianti per la produzione di acqua calda sanitaria; distribuzione
UNI EN 15316-3-3 Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo per il calcolo deirequisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 3-3:Impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, generazione
prEN 15316-4-1 Heating systems in buildings - Method for calculation of systemenergy requirements and system efficiencies - Parte 4-1: Spaceheating generation systems, boilers
EN 15603 Energy performance of buildings - Overall energy use anddefinition of energy ratings
Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16 dicembre 2002 sulrendimento energetico nell'edizia
Decreto Presidente della Repubblica N° 412 del 26/08/1993, regolamento recante normeper la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termicidegli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia, in attuazione dell’art. 4,comma 4, della legge 9 gennaio 1991, N° 10
Direttiva 92/42/CEE del Consiglio del 21 maggio 1992, concernente i requisiti direndimento per le nuove caldaie ad acqua calda alimentate con combustibili liquidi ogassosi
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