La prestazione energetica degli edifici viene determinata in base alla quantità di energia necessaria annualmente a soddisfare le esigenze di riscaldamento, ventilazione, produzione di acqua calda sanitaria e, per quanto riguarda il settore non residenziale, illuminazione, ascensori e scale mobili. La norma tecnica UNI TS 11300 nasce con l’obiettivo di definire una metodologia di calcolo univoca per la determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici che dipendono dal sistema edificio-impianto, dalle caratteristiche termiche dell’involucro e dal rendimento degli impianti presenti. In questo articolo analizziamo la UNI/TS 11300 parte 2 relativa alla determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l’illuminazione.
UNI TS 11300-2: Fabbisogno di Energia Primaria e Rendimenti
Analizziamo la UNI/TS 11300 parte 2 relativa alla determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e la produzione di acqua calda sanitaria, per la ventilazione e per l’illuminazione. La UNI/TS 11300-2 fornisce dati e metodi di calcolo per la determinazione di:
- fabbisogni di energia termica utile per il servizio di produzione di acqua calda sanitaria;
- fabbisogni di energia termica utile per il servizio di climatizzazione invernale;
- fabbisogno di energia primaria per il servizio di ventilazione;
- fabbisogni di energia primaria per il servizio di illuminazione;
- rendimenti e perdite dei sottosistemi di generazione alimentati con combustibili fossili liquidi o gassosi.
La specifica tecnica si applica a sistemi:
- di nuova progettazione, ristrutturati o esistenti, per la sola climatizzazione invernale;
- misti o combinati per climatizzazione invernale e produzione acqua calda sanitaria;
- per la sola produzione acqua calda;
- di sola ventilazione;
- di ventilazione combinati alla climatizzazione invernale;
- di illuminazione negli edifici non residenziali.
Fabbisogno di Energia Termica Utile per la Produzione di Acqua Calda Sanitaria
Il fabbisogno di energia termica utile per la produzione di acqua calda sanitaria è funzione:
- delle portate di acqua (volume) per le varie destinazioni d’uso;
- della differenza tra la temperatura di erogazione e la temperatura di immissione dell’acqua fredda.
L’energia termica QW necessaria a soddisfare il fabbisogno di acqua calda sanitaria di un edificio è pari a:
Leggi anche: Unità di Misura Calore Specifico
QW= ρw · cw · Σi Vw,i · (θer,i - θ0) · G [kWh]
dove:
- ρw è la massa volumica dell’acqua, ipotizzabile pari a 1000 [kg/m³]
- cw è il calore specifico dell’acqua, pari a 1,162 * 10-3 [kWh/(kg × K)]
- Vw,i è il volume di acqua giornaliero per l’i-esima attività o servizio richiesto [m3/giorno];
- θer,i è la temperatura di erogazione dell’acqua per l’i-esima attività o servizio richiesto [°C] - le temperature dell’acqua nella rete di distribuzione dell’acqua calda sanitaria sono ricavabili dal prospetto 32 della norma;
- θ0 è la temperatura dell’acqua fredda in ingresso [°C];
- G è il numero di giorni del periodo di calcolo considerato.
La valutazione del fabbisogno di acqua calda sanitaria si effettua su base mensile per l’intero anno.
Calcolo del Volume di Acqua Richiesto
Per gli edifici residenziali il volume di acqua richiesto Vw, espresso in litri/giorno, risulta pari a:
Vw = A · Su + b [l/giorno]
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Su rappresenta la superficie utile dell’abitazione, espressa in m2, A e b, invece, sono dei parametri dipendenti dalla Su e ricavabili dal prospetto 30 della norma.
Per gli edifici non residenziali il volume di acqua richiesto Vw, espresso in litri/giorno, risulta pari a:
Vw = a· Nu [l/giorno]
a rappresenta il fabbisogno specifico giornaliero in litri/(giorno × Nu), mentre Nu è un parametro variabile in funzione del tipo di edificio; è possibile ricavare entrambi dal prospetto 31 della norma.
Calore Specifico dell'Acqua: Definizione e Importanza
In base alla definizione di calore specifico dell'acqua, possiamo affermare che, se misuriamo la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di 1 grammo di acqua di 1°C, vedremo che essa è pari a 4,18 J ovvero 1,00 cal. Come è possibile notare, il calore specifico dell'acqua è particolarmente elevato: ciò significa che, nel caso dell'acqua, occorre molta energia per ottenere piccoli incrementi di temperatura. Grazie a questa sua proprietà, l'acqua dei grandi bacini, laghi e mari, si comporta come un grande "serbatoio termico", accumulando durante il giorno grandi quantità di calore e rilasciandole la notte.
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Impiego del Calore Specifico dell'Acqua
Il valore del calore specifico dell'acqua può essere impiegato per calcolare la quantità di calore necessaria per aumentare, di un determinato valore, la temperatura di una certa massa di acqua. Il calore specifico è una proprietà intensiva (e quindi caratteristica per ogni sostanza) e varia lievemente con la temperatura. La sostanza con il più alto calore specifico è l'acqua (Cs = 4180 J·kg-1·K-1). I valori del calore specifico dei solidi tendono a zero quando la temperatura si avvicina allo zero assoluto.
Spesso il calore specifico è invece espresso in J/(g·°C). Talvolta il calore viene espresso in calorie e quindi il calore specifico può essere espresso in cal/(g·K). Infatti 1 cal = 4,184 J.
Calore Specifico e Legge Fondamentale della Termologia
Il calore specifico lo ritroviamo nella legge fondamentale della termologia. La formula di tale legge permette di calcolare la quantità di calore che bisogna somministrare (o sottrarre) ad un corpo di massa m per innalzare (o abbassare) la sua temperatura dal valore iniziale t1 al valore finale t2.
Di seguito una tabella riassuntiva dei valori di "a" per edifici residenziali:
| valore di Su [m2] | a |
|---|---|
| <=50 | 1,8 |
| 51-200 | 4,514 · Su-0,2356 |
| >200 | 1,3 |
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