ANALISI ENERGETICA EDIFICIO: CARICHI TERMICI E RISPARMIO ENERGETICO

Carico termico: Il calore entrante o uscente da un edificio

Si definisce carico termico di un edificio il flusso di calore che attraversa la struttura del fabbricato durante l’anno ovvero le dispersioni complessive dell’edificio(per conoscere il carico termico si procede co un analisi energetica edificio).

Attraverso il calcolo dei carichi termici si determina l’energia dispersa durante l’anno dall’edificio e di conseguenza la potenza necessaria che l’impianto di riscaldamento deve possedere per portare l’ambiente alla temperatura convenzionale di 20 °C e mantenerla costante, al fine così di garantire agli utenti una situazione di comfort termico. Essendo il carico termico espresso come una potenza, l’unità di misura è Watt/metro quadrato di superficie.

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Analisi energetica di un edificio per il miglioramento del risparmio

Attenzione però a non confondere il consumo di riscaldamento con il carico termico. Infatti, benché siano grandezze collegate, il carico termico definisce quali sono le dispersioni e non quanto è il consumo di riscaldamento dell’edificio perché questo dipende dal grado di efficienza del sistema edificio impianti.

Il dato del carico termico è utile, insieme ad altre specifiche tecniche relative ai componenti dell’impianto di riscaldamento, per dimensionare correttamente l’impianto di riscaldamento dell’edificio.

Come si calcola il carico termico di un edificio?

Come si è detto, il carico termico è definito un flusso di calore, quindi caratterizzato da apporti e dispersioni. Gli apporti sono quelli generalmente dovuti alla radiazione solare, mentre le dispersioni sono quelle dovute alla quantità di calore che fuoriesce attraverso l’involucro e dipendono dalla qualità dell’isolamento termico.

In altre parole, il carico termico di un edificio non è altro che la somma di tutte le trasmittanze moltiplicate per le relative superfici, per la differenza di temperatura tra ambiente interno ed esterno.

Chiaramente il carico termico di un edificio nella stagione estiva sarà diverso da quello nella stagione invernale.

In estate, i carichi termici sono dati dalla quantità di radiazione solare che entra nell’ambiente per trasmissione attraverso le pareti opache, da quella che entra attraverso l’involucro trasparente (vetrate) per trasmissione e/o irraggiamento, al calore prodotto dagli utenti presenti nell’ambiente nell’unità di tempo, al calore prodotto dall’impianto di illuminazione e da qualsiasi altra sorgente interna che produce calore.

Nel periodo invernale invece, essendo minimo l’apporto solare, il carico termico si riduce al calore che per trasmissione fuoriesce dalle pareti opache e trasparenti insieme alle dispersioni dovute ai ricambi d’aria e agli apporti della radiazione solare.

La radiazione solare
Comportamento della radiazione solare (schema). Si veda come non tutta la radiazine solare viene assorbita e arriva sulla terra.

È bene specificare che con il termine radiazione solare si intende il flusso di calore che il sole emette e che viete assorbito dalla crosta terreste. Di qui, non tutta la radiazione emessa e captata arriva sulla terra in quanto, attraverso gli strati dell’atmosfera, solo una parte di questa viene assorbita, mentre una parte viene diffusa in tutte le direzioni e una parte viene riflessa verso lo spazio.

Si consideri che mediamente la superficie terrestre riceve 4 kWh di radiazione solare al mq. L’apporto energetico però non arriva tutto insieme ma in modo incostante nel corso della giornata. Le variabili essenziali che fanno variare questo dato sono la stagione in cui ci si trova e di conseguenza la posizione del sole, la purezza dell’aria e la possibile nuvolosità.

Analisi energetica edificio e sua posizione: oltre alle variabili su indicate, che sono puramente legate alle condizioni ambientali, ci sono le variabili legate strettamente alla posizione e alle caratteristiche del fabbricato. Infatti è determinante per gli apporti solari l’orientamento della superficie captante dell’edificio, la riflettanza delle superfici delle pareti esterne e l’eventuale presenza di ostruzioni.

Come ottimizzare la captazione dell’energia solare ed ottenere un risparmio energetico gratuito

E’ importante che l’edificio venga posizionato e orientato in maniera da garantire la massima captazione di energia solare e di conseguenza e che l’ostruzione da parte di altri edifici o elementi quali alberi sia minima.

Per ciò che riguarda l’orientamento proprio dell’edificio, generalmente le pareti verticaliesposte a nord sono quelle che hanno l’apporto minore di energia solare. Di qui una delle principali regole della buona progettazione prevede di riservare la parte di edificio esposta a nord per l’inserimento di locali meno vissuti quali le camere da letto o i bagni. Si consideri il fatto che in inverno le superfici esposte a nord hanno apporto solare praticamente nullo.

schema orientamento edificio
Orientamento ottimale edificio (schema). Si veda a seconda dell’orientamento esterno dell’edificio, quale sia la giusta dislocazione degli ambienti interni

L’orientamento a sud, permette anche in inverno alle pareti verticali, di captare il 93% della radiazione solare. Per questo la parte dell’abitazione esposta a sud è in genere riservata a locali quali soggiorni o cucine.

Vi è poi l’orientamento est e quello ovest che captano la stessa quantità di energia solare, sia in estate che in inverno.

Le situazioni di esposizioni intermedie, cioè quelle sud-est, sud-ovest o nord-est, nord-ovest sono particolari. Infatti, per esempio l’esposizione sud-est e quella sud-ovest si scambiano gli apporti, ovvero dalla nascita del sole fino alle ore 12 vengono irradiate le superfici e sud-est e dalle 12 fino al tramonto quelle sud-ovest.

Oltre a quello delle pareti verticali è importante anche l’apporto delle coperture. Ovviamente la copertura piana è quella che capta il massimo della radiazione.

Nel caso invece di coperture a falde inclinate tutto dipende dall’angolo di inclinazione e chiaramente dall’esposizione delle falde. Generalmente l’angolo superiore a 30° è una buona inclinazione.

Oltre ciò, come prima accennato, il carico termico può variare molto a seconda del sistema costruttivo dell’edificio.

Se l’edificio oltre ad essere orientato nella maniera più opportuna, è isolato nella maniera corretta il carico termico è molto basso così come lo saranno i consumi di riscaldamento.

In un edificio costruito come casa passiva, ovvero come casa che si riscalda solamente con apporti solari e riscaldamento ridotto al minino se non nullo, il carico termico arriva ad un massimo di 10 W/m². Di qui l’etimo del termine casa passiva, cioè senza impianto di riscaldamento tradizionalmente inteso.

Per concludere è bene ribadire come sia importante che il progetto di un edificio venga seguito anche da un tecnico preparato in materia energetica che sappia individuare la posizione e l’orientamento ottimale, i materiali da utilizzare nella costruzione e rediga un corretto progetto di isolamento termico. Solo con questi accorgimenti, è possibile progettare e realizzare un edificio ad alto risparmio energetico.

 

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