L'EDIFICIO PASSIVO  Standard - Requisiti - Esempi

Bilancio energetico

Apporti energetici

Gli apporti termici gratuiti disponibili e potenzialmente utilizzabili (Q_disp) provengono dalla irradiazione solare (Q_S) e dalle fonti interne (Q_I)

Q_disp = Q_S + Q_I

Apporti energetici solari

 

Gli apporti energetici solari ottenibili in un edificio passivo sono solo quelli captati dalle finestre, perché il forte isolamento termico delle parti opache dell’involucro esclude quasi ogni scambio di calore. Gli apporti solari sono rappresentati dalla seguente formula:

Q_S = F_s * F_c * g * A_w * q_s

dove:

Fs	è il fattore di schermatura dovuto ad ostruzioni esterne. Un edificio passivo non dovrebbe ricevere ombra da altri edifici o da oggetti paesistici
Fc	è il fattore di riduzione. Il fattore tiene conto della superficie del telaio, di schermi interni, della sporcizia, nonché del passaggio non perpendicolare della luce. Un valore piuttosto ottimistico è dello 0,45. La percentuale dei telai dovrebbe essere inferiore al 30%. In condizioni diverse il fattore deve essere calcolato sulla base della geometria delle finestre e dell’effettiva situazione d’ombreggiatura.
g	è la trasmittanza solare totale dei vetri in condizione di incidenza perpendicolare. Alcuni valori di riferimento:
Aw	è l’area delle finestre (lorda). Le dimensioni lorde sono da applicare anche nel caso di parziale copertura del telaio con materiale termoisolante. L’area è da calcolare per ogni esposizione.
Qs	è l’irradiazione globale su superfici verticali durante il periodo di riscaldamento. I valori mensili per esposizione sono contenuti nella UNI 10349, prospetto VIII, per i capoluoghi di provincia.

Un edificio passivo dovrebbe essere progettato in modo tale che le finestre possano captare in inverno la necessaria quantità di apporti solari, e che balconi e altri aggetti non ostruiscano la captazione, ma questo non è sempre possibile. In questo caso occorre il calcolo del fattore F_s, che si può eseguire secondo la norma UNI 10344 o la norma EN. Il fattore di schermatura F_s dovrà essere determinato per ogni finestra.

Fonti di calore interne

 

Le fonti interne che procurano apporti termici sono le seguenti:

 

-      persone presenti

-      elettrodomestici in funzione

-      lampade accese, in particolare quelle ad incandescenza

-      apparecchi che producono acqua calda (tipo scaldabagno)

-      fornelli durante la cottura dei cibi.

 

I contributi energetici medi delle fonti interne riportati dall’UNI 10344, Appendice D, Prospetti XI-XIII, sono validi solo in parte per gli edifici passivi, perché gli elettrodomestici e i corpi illuminanti a basso consumo energetico non emettono molto calore e l’acqua calda si produce con collettori solari o pompa di calore.

 

Nel caso di edifici passivi, il contributo delle fonti interne si calcola in rapporto alla superficie abitabile ipotizzando una potenza di 2,1 W/m², valore che è abbastanza realistico. In Germania, dove il periodo medio di riscaldamento è di 225 giorni, si ottengono circa 11 kWh/(m²a), ma in Italia solo 9 kWh/(m²a), perché questo periodo è generalmente più breve.

Fattore d’utilizzo degli apporti gratuiti

 

Gli apporti solari e quelli derivanti da fonti interne variano durante il giorno, la stagione e l’anno. Per questo motivo è ovvio che gli apporti non sono interamente utilizzabili. In certi momenti può accadere che gli apporti solari e quelli da fonti interne riscaldino insieme l’ambiente oltre il dovuto e, in questo caso, aumentano i flussi termici verso l’esterno a causa della maggiore differenza di temperatura. Conseguentemente aumentano anche le perdite di calore.

 

La percentuale degli apporti gratuiti effettivamente utilizzabili è indicata dal fattore d’utilizzo h_u. Per quanto riguarda gli edifici passivi, questo fattore dipende esclusivamente dal rapporto tra apporti lordi (Q_disp) e perdite di calore (QL = Q_T + Q_V) ed è dato dalla formula:

Quando ci sono contemporaneamente elevati apporti e poche perdite bisogna attendersi fenomeni di surriscaldamento. Nel caso di pochi apporti solari il calore disponibile (Q_disp) è utilizzabile quasi al 100 per cento. Con l’aumento del rapporto tra apporti lordi e perdite, il grado d’utilizzo diminuisce, perché i fenomeni di surriscaldamento diventano più frequenti e più acuti. L’effettivo fattore d’utilizzo degli apporti disponibili dipende non solo dalle finestre e delle loro caratteristiche, ma anche da una serie di altri parametri collegati all’edificio, e può assumere valori tra il 40 e il 100 per cento.

 

Negli edifici a basso consumo energetico, il fattore d’utilizzo è compreso tra il 90 e il 98 per cento. Negli edifici passivi, questo fattore può risultare inferiore e scendere, in caso di elevati apporti da fonti interne e di finestre troppo grandi, persino al di sotto del 50 per cento, ma in casi normali si hanno valori compresi tra il 95 e il 98 per cento.

 

Gli apporti gratuiti utilizzabili (Q_u) sono dati dalla formula:

Q _u = h_u * Q_disp

L'EDIFICIO PASSIVO Standard - Requisiti - Esempi

di Uwe Wienke