FIRMA ENERGETICA Un metodo grafico per il dimensionamento e

FIRMA ENERGETICA
Un metodo grafico per il dimensionamento e la verifica di un generatore di calore si basa sulla
costruzione della firma energetica semplificata ovvero una retta costruita a partire da certi valori
cartesiani che individuano nel piano due punti:
1. il primo è il punto 17 °C; 0 Kw
2. il secondo è dato dalla temperatura media stagionale e dalla potenza media stagionale,
quest'ultima deducibile come rapporto tra il consumo stagionale di combustibile espresso in
Kwh e la durata del periodo di riscaldamento in cui si è determinato quel consumo espresso
in ore di attivazione del bruciatore (carico orario ).
La ragione del primo punto è da ricercare nella osservazione che statisticamente la temperatura
esterna alla quale gli apporti gratuiti esterni annullano la richiesta di potenza per il solo
riscaldamento della maggior parte degli edifici a seguito del raggiungimento della temperatura
interna di 20°C è proprio 17°C.
E' bene precisare tuttavia che per gli edifici esistenti la potenza si annulla per una temperatura
compresa tra 16-18°C mentre nel caso di nuovi edifici il range diventa 14-15°C e che qualora la
temperatura interna superi i 20°C la retta traslerà verso destra o in caso contrario verso sinistra.
Lo stesso effetto di traslazione potrebbe essere dovuto anche ad altri fattori di dispersione termica
(dispersioni termiche nell'anello di distribuzione).
Per quanto riguarda il secondo punto la temperatura esterna media stagionale è reperibile come dato
statistico su più anni di osservazione (dati storici di 30 anni), ma anche come dato deterministico
dell'anno in corso (raccolto dalle ARPA regionali o delle stazioni meteorologiche locali) mentre la
potenza media del generatore è ottenuta come rapporto tra il consumo annuo di combustibile in
Kwh e la durata della stagione di riscaldamento corrispondente al consumo suddetto espressa in ore
di attivazione dello scambio termico (o di funzionamento del bruciatore).
La potenza massima richiesta dall'edificio si ottiene valutandola in relazione alla temperatura
minima di progetto.
Esempio
Si consideri il caso di un'abitazione da 128,5 m² costruita nel 1975 quindi senza particolari
attenzioni all'aspetto energetico con un consumo stagionale di 350 Nm³ di metano per riscaldamento
invernale, produzione di acqua calda sanitaria ed uso cucina, che attivi il riscaldamento,
mediamente per 3 h al giorno; si avrà:
Q = 350 * 9,6 = 3360 Kwh
R = ore di riscaldamento = 120 giorni*3 = 360 h
Pmc = 3360/360 = 9,33 Kw (potenza media continua)
P1 (17 ; 0,4)
P2(7,3 ; 9,33) con 7,3°C temperatura media di quel periodo
y - 0,4 = (9,33 – 0,4) / (7,3-17)*(x-17) = -0,921 x + 15,66; y = - 0,921 x + 16,06
y(-2) = 17,9 Kw di potenza massima richiesta dall'edificio.
Ora questo dato è in contrasto con la determinazione di calcolo della potenza in quanto inferiore del
30% rispetto al valore installato.
Bisogna pertanto interpretare questo risultato dopo aver verificato la correttezza dei calcoli.
Se la sala dell'appartamento non viene normalmente riscaldata ed in questo caso si tratta di 25,90 m²
su 128,5 cioè pari al 20,15% della superficie riscaldata linearizzando (e pertanto approssimando) la
potenza diventa pari a 21,5 Kw; a questo punto è sufficiente considerare che gli occupanti nel
periodo più freddo ricorrono saltuariamente all'uso di stufe elettriche per far incrementare
ulteriormente il dato determinato fino a farlo avvicinare al valore della potenza installata di 23,5
Kw.
Nel caso più generale se l'impianto fornisce anche acqua calda sanitaria il punto della firma
semplificata non sarà più P(0;17) ma P1(0,2;17) come indicato nella fig 1, per tener conto della
potenza media utilizzata per la produzione di acqua calda sanitaria.
Il discorso si complica ulteriormente se il consumo è comprensivo anche degli usi di cucina per cui
risulta necessaria la valutazione della firma estiva per rendere netto questo consumo oltre che per
effettuare verifiche precise sull'efficienza dell'impianto di produzione dell'acqua calda sanitaria.
Tuttavia lo si può valutare tenendo conto che in media si consumano 5 Kwh/giorno che espressi
come potenza media continua si traducono in un ulteriore 0,2 Kw.
E' possibile costruire la firma energetica a partire dai dati di progetto facendo ricorso ai fabbisogni
mensili di energia ed alle temperature medie mensili storiche ottenendo la firma energetica di
progetto rappresentata nel piano cartesiano mediante alcuni punti (Te,Pm) che si distrubuiscono
lungo una retta interpolante ottenibile per regressione lineare detta appunto firma energetica.
Successivamente si potrà confontarla con la firma reale costruita sulla base dell'effettivo consumo e
sulle temperature medie reali in modo da verificare ed interpretare eventuali difformità, derive,
conduzioni non ottimizzate, ed intervenire tempestivamente.
Lo scostamento dalla firma di progetto può essere rapidamente valutato effettuando due letture del
contatore del metano a distanza di una settimana ed effettuando la registrazione della temperatura
esterna, si costruirà così un punto rappresentativo del funzionamento dell'impianto sufficiente per
intuire se il calcolo di progetto è attendibile.
La firma energetica può essere applicata anche ai consumi elettrici consentendo di analizzare
l'impianto di condizionamento ma non prima di aver quantificato gli usi diversi dal raffrescamento
grazie all' analisi del valore di potenza elettrica impegnata nei mesi invernali.
Il definitiva la firma energetica è sostanzialmente l'analisi della relazione che intercorre tra la
temperatura esterna e la potenza termica media assorbita da un edificio e non dà indicazioni sul
consumo ottimale di un edificio, trattandosi unicamente di uno stumento di analisi qualitativa.
Sono le variazioni rispetto alla curva di riferimento che forniscono le informazioni utili per capire il
funzionamento degli impianti ed il comportamento di un edificio.
L'aspetto importante della firma energetica sta nella eliminazione dell'incertezza dovuta al
comportamento dell'utente (con riferimento alla gestione della temperatura interna ) ed
all'andamento climatico.
Mentre tuttavia non ci sono problemi per quanto riguarda il clima, il comportamento dell'utente
può generare errore di valutazione se si parzializza l'area riscaldata dell'edificio manualmente o
ricorrendo a dispositivi di regolazione a zone ( ad esempio attivando la climatizzazione dei soli
ambienti occupati tramite sensore di presenza ed attenuandola nei luoghi non occupati); la
conseguenza è una dispersione dei dati (che per poter essere valutata opportunamente richiede
ulteriori informazioni) ed una sottostima della potenza necessaria.
Merita qualche considerazione ulteriore il dato relativo al tempo di attività dell'impianto;
questo dato si riferisce al tempo in cui si ha erogazione di potenza termica costante quindi
determinano errore (anche se modesto) le variazioni dei livelli di potenza realizzati con le schede
elettroniche per la modulazione della fiamma in rapporto alla temperatura dell'acqua.
Inoltre, anche negli impianti con sistemi di regolazione on – off dotati di termostato, l'impianto può
rimanere attivo per 24 ore anche se il carico del bruciatore è di qualche ora, ad esempio quando si
imposta la funzione antigelo o in alternativa si pone il termostato a 5°C anziche interrompere
l'alimentazione.
Risulta pertanto fondamentale determinare con la massima precisione questo dato magari ricorrendo
ai contaore automatici collegati ai generatori termici o alle centraline di regolazione che dispongono
di questa funzione.

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