UNI TS 11300-2
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ENIA SPA - servizio UNICoNTO - abbonamento n. 1052 scadenza: 22/6/2009 - Documento scaricato il 31/7/2008
Prestazioni energetiche degli edifici S P E C IF IC A TECNICA
Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria
UNI/TS 11300-2
MAGGIO 2008 Energy performance of buildings
Part 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 e alla UNI EN 15316-2-1:2008, sostituisce la UNI 10348:1993. ICS
UNI Ente Nazionale Italiano di Unificazione Via Sannio, 2 20137 Milano, Italia
17.200.10; 91.140.01
© UNI Riproduzione vietata. Tutti i diritti sono riservati. Nessuna parte del presente documento può essere riprodotta o diffusa con un mezzo qualsiasi, fotocopie, microfilm o altro, senza il consenso scritto dell’UNI. www.uni.com UNI/TS 11300-2:2008
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PREMESSA La specifica tecnica viene riesaminata ogni tre anni. Eventuali osservazioni sulla UNI/TS 11300-2 devono pervenire all’UNI entro maggio 2010. La presente specifica tecnica è stata elaborata sotto la competenza dell’ente federato all’UNI CTI - Comitato Termotecnico Italiano La Commissione Centrale Tecnica dell’UNI ha dato la sua approvazione il 5 marzo 2008. La presente specifica tecnica è stata ratificata dal Presidente dell’UNI ed è entrata a far parte del corpo normativo nazionale il 28 maggio 2008.
Le norme UNI sono elaborate cercando di tenere conto dei punti di vista di tutte le parti interessate e di conciliare ogni aspetto conflittuale, per rappresentare il reale stato dell’arte della materia ed il necessario grado di consenso. Chiunque ritenesse, a seguito dell’applicazione di questa norma, di poter fornire suggerimenti per un suo miglioramento o per un suo adeguamento ad uno stato dell’arte in evoluzione è pregato di inviare i propri contributi all’UNI, Ente Nazionale Italiano di Unificazione, 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 o di aggiornamenti. È importante pertanto che gli utilizzatori delle stesse si accertino di essere in possesso dell’ultima edizione e degli eventuali aggiornamenti. Si invitano inoltre gli utilizzatori a verificare l’esistenza di norme UNI corrispondenti alle norme EN o ISO ove citate nei riferimenti normativi. UNI/TS 11300-2:2008
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INDICE PREMESSA
1
1
SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE
1
2
RIFERIMENTI NORMATIVI
2
3
DEFINIZIONI
3
4
SIMBOLI
prospetto
1
prospetto
2
prospetto
3
prospetto
4
prospetto
5
prospetto
6
prospetto
7
prospetto
8
prospetto
9
prospetto
10
prospetto
11
5 Simboli fondamentali ................................................................................................................................... 5 Pedici identificativi di sistema ................................................................................................................... 5 Pedici identificativi di sottosistema ......................................................................................................... 5 Pedici identificativi dei rendimenti ........................................................................................................... 6 Pedici identificativi delle quantità di energia ........................................................................................ 6 Fabbisogni di energia termica utile per riscaldamento..................................................................... 6 Pedici relativi ai componenti ..................................................................................................................... 6 Pedici per le perdite percentuali .............................................................................................................. 7 Pedici per le potenze termiche ................................................................................................................. 7 Altri pedici ........................................................................................................................................................ 7 Fattori adimensionali ................................................................................................................................... 7
prospetto
12
FABBISOGNI DI ENERGIA TERMICA UTILE 7 Fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento dell'edificio .............................. 8 Fabbisogni di energia per acqua calda sanitaria ..................................................................... 9 Valori di a per le abitazioni (l/Gm2) ..................................................................................................... 10
prospetto
13
5 5.1 5.2
5.3 prospetto
14
6
Valori per destinazioni diverse dalle abitazioni (Fabbisogni mensili in litri a 40 °C con ΔT = 25 K) .......................................................................................................................................... 11
Fabbisogni di energia per altri usi ................................................................................................. 11 Fabbisogni standard di energia per usi di cottura........................................................................... 11 CRITERI, METODI E FINALITÀ DI CALCOLO
prospetto
15
prospetto
16
prospetto
17
prospetto
18
prospetto
19
prospetto
20
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6
prospetto 21a prospetto 21b prospetto 21c prospetto 21d prospetto 21e prospetto
22
prospetto 23a prospetto
23b
11 Valori e metodi da adottare per i diversi tipi di valutazioni di calcolo (riscaldamento) ....... 13 Valori e metodi da adottare per i diversi tipi di valutazioni di calcolo (acqua calda sanitaria) .... 13 Espressione generale del fabbisogno di energia primaria ............................................. 14 Periodo ed intervalli di calcolo relativi al sistema di riscaldamento ............................ 14 Perdite recuperabili e perdite non recuperabili ...................................................................... 15 Energia ausiliaria.................................................................................................................................... 15 Rendimento medio stagionale ........................................................................................................ 15 Rendimenti e perdite dei sottosistemi degli impianti di riscaldamento ..................... 16 Rendimenti di emissione (η e) in locali di altezza minore di 4 m............................................... 17 Rendimenti di emissione (η e) in locali di altezza maggiore di 4 m.......................................... 18 Condizioni di corretta installazione (emissione in locali di altezza maggiore di 4 m) ......... 18 Rendimenti (η rg) di regolazione .......................................................................................................... 20 Rendimento di distribuzione ................................................................................................................... 21 Rendimento di distribuzione ................................................................................................................... 21 Rendimento di distribuzione ................................................................................................................... 22 Rendimento di distribuzione ................................................................................................................... 22 Rendimento di distribuzione ................................................................................................................... 23 Fattori di correzione .................................................................................................................................. 23 Generatori di calore atmosferici tipo B classificati ** (2 stelle) ................................................... 25 Generatori di calore a camera stagna tipo C per impianti autonomi classificati *** (3 stelle) ..... 25
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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).......................................................... 25
prospetto 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
Rendimenti convenzionali dei generatori ad aria calda ................................................................ 26
prospetto
24
6.7 prospetto
25
prospetto
26
prospetto
27
prospetto
28
prospetto
29
prospetto
30
prospetto
31
prospetto
32
prospetto
33
6.8
6.9
6.10 6.11
7
Fabbisogno di energia elettrica dei sottosistemi degli impianti di riscaldamento ......... 27 Fabbisogni elettrici dei terminali di erogazione del calore ........................................................... 28 Fattore F v .................................................................................................................................................... 29 Modelli per il calcolo di valori default dei rendimenti degli elettrocircolatori........................... 30 Metodo di calcolo semplificato ........................................................................................................ 31 Origine dati di ingresso ............................................................................................................................ 32 Esempio di calcolo del fabbisogno di energia primaria per riscaldamento ............................ 33 Rendimenti e perdite dei sottosistemi degli impianti di acqua calda sanitaria ................ 34 Perdite e recuperi della distribuzione, nel caso di assenza di ricircolo ................................... 35 Rendimenti convenzionali degli scaldaacqua con sorgente interna di calore ....................... 37 Fabbisogno di energia primaria...................................................................................................... 37 Esempio di calcolo con metodo semplificato per i sistemi di produzione acqua calda sanitaria ........................................................................................................................................... 37 Dati di ingresso ........................................................................................................................................... 38 Esempio di calcolo del fabbisogno di energia primaria per acqua calda sanitaria .............. 39 CONSUMI EFFETTIVI DI COMBUSTIBILE: METODI UNIFICATI DI RILIEVO E DETERMINAZIONE 39 Sistemi con misuratore dedicato al solo riscaldamento o alla sola acqua calda sanitaria ........................................................................................................................................................ 39 Sistemi promiscui ................................................................................................................................... 40 Sistemi dotati di misuratore del combustibile ......................................................................... 40 Impianti alimentati da serbatoi privi di misuratore del combustibile B....................... 41
7.1 7.2 7.3 7.4 APPENDICE (normativa) A.1 A.2 figura
A
A.1
A.3 prospetto A.1
A.4 A.5 figura
A.2
prospetto A.2 figura
A.3
figura
A.4
figura
A.5
prospetto A.3
APPENDICE (normativa)
B
B.1 B.2 prospetto B.1
CALCOLO DELLE PERDITE DI DISTRIBUZIONE - SISTEMI CON FLUIDO TERMOVETTORE ACQUA 42 Scopo ............................................................................................................................................................................................. 42 Individuazione del sottosistema di distribuzione in funzione del sistema edificio-impianto ................................................................................................................................................................... 42 Schema del sottosistema di distribuzione ......................................................................................... 43 Calcolo delle temperature .......................................................................................................................................... 44 Temperature medie stagionali delle reti ............................................................................................. 45 Metodo di calcolo ................................................................................................................................................................. 46 Calcolo delle trasmittanze lineiche ..................................................................................................................... 46 Tubazione isolata corrente in aria ........................................................................................................ 47 Valori indicativi della conduttività di alcuni materiali ...................................................................... 47 Tubazione isolata corrente in aria (diversi strati di materiale isolante) .................................... 48 Tubazione singola incassata nella muratura .................................................................................... 49 Tubazioni in coppia, incassate nella muratura................................................................................. 50 Lunghezze equivalenti ............................................................................................................................. 51 DETERMINAZIONE DELLE PERDITE DI GENERAZIONE
52
Premessa ................................................................................................................................................................................... 52 Generalità sui metodi di calcolo ........................................................................................................................... 52 Metodo di calcolo delle perdite di generazione basato sulla Direttiva 92/42/CEE ................52 Fattore di correzione del rendimento a carico nominale f cor,Pn ................................................. 55 UNI/TS 11300-2:2008
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prospetto B.2
Fattore di correzione del rendimento a carico intermedio f cor,Pint ............................................ 56
prospetto 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 ............................................................................... 57
prospetto B.4
Parametri per il calcolo della potenza degli ausiliari ...................................................................... 58
prospetto
B.5
Frazione delle perdite a carico nullo attribuite al mantello - in funzione del tipo di bruciatore.... 59
prospetto B.6
Parametri per la determinazione delle perdite a carico nullo di default................................... 60
prospetto B.7
Parametri per la determinazione dei rendimenti minimi ............................................................... 60
prospetto B.8
Calcolo dei fabbisogni .............................................................................................................................. 61
prospetto B.9
Calcolo delle temperature dell'acqua .................................................................................................. 61
prospetto B.10
Dati d'ingresso del generatore - (valori dichiarati dal fabbricante) ............................................ 62
prospetto B.11
Procedura di calcolo ................................................................................................................................. 63
figura
B.1
Schema di bilancio energetico del sottosistema di generazione ............................................... 65
prospetto B.12
Valori di default per P 'ch,on e θ 'gn,test ................................................................................................ 67
prospetto B.13
Valori di default dell'esponente n.......................................................................................................... 68
prospetto B.14
Valori di default dei parametri c 2 e c 3 ............................................................................................... 68
prospetto B.15
Valori di default del parametro k gn,env e delle temperature ambiente di prova ed effettive ....... 69
prospetto B.16
Valori di default dei parametri m e p .................................................................................................. 69
prospetto B.17
Valori di default di P 'ch,off ....................................................................................................................... 69
prospetto B.18
Parametri per il calcolo della potenza degli ausiliari ...................................................................... 70
prospetto B.19
Valori di default della potenza minima al focolare per generatori multistadio o modulanti.......... 73
prospetto B.20
Valori di default di P 'ch,ON,min e θ 'gn,test per generatori multistadio o modulanti ............... 73
prospetto B.21
Valori di default delle potenze degli ausiliari alla potenza minima del focolare per generatori multistadio o modulanti ....................................................................................................... 73
prospetto B.22
Dati di default per il calcolo del valore di R ....................................................................................... 75
prospetto B.23
Dati di riferimento relativi ai combustibili ............................................................................................ 76
prospetto B.24
Contenuto di vapor d'acqua alla saturazione in funzione della temperatura ......................... 76
prospetto B.25
Dati del generatore - (valori di default) ............................................................................................... 79
prospetto B.26
Procedura di calcolo ................................................................................................................................. 80
B.3
Metodo analitico di calcolo delle perdite di generazione
BIBLIOGRAFIA
UNI/TS 11300-2:2008
.............................................................
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PREMESSA La 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 altri metodi 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 del fabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazione estiva ed invernale;
UNI/TS 11300 - 2
Prestazioni energetiche degli edifici - Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria;
UNI/TS 11300 - 31)
Prestazioni energetiche degli edifici - Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva;
UNI/TS 11300 - 41)
Prestazioni energetiche degli edifici - Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento di ambienti e preparazione acqua calda sanitaria.
Il documento è coerente con le norme elaborate dal CEN nell'ambito del mandato M/343 a 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 la riproducibilità e confrontabilità dei risultati ed ottemperare alle condizioni richieste da documenti a supporto di disposizioni nazionali. La specifica tecnica contiene valori pre calcolati dei rendimenti dei vari sottosistemi, in merito ai quali si precisa quanto segue: 1)
i valori sono da intendere come valori normativi nazionali secondo quanto previsto dalle norme EN;
2)
i valori sono calcolati in accordo con i metodi di calcolo delle pertinenti norme EN per condizioni al contorno che sono indicate in ciascuno dei relativi prospetti e il loro utilizzo è condizionato dalla corrispondenza tra le condizioni al contorno del caso in esame e quelle del rispettivo prospetto;
3)
i limiti di impiego dei valori pre calcolati in relazione al tipo di valutazione sono definiti nei prospetti 15 e 16.
La presente specifica tecnica contiene nelle appendici metodi di calcolo che recepiscono le pertinenti parti della normativa europea con il completamento di allegati e dati nazionali con l'obiettivo di fornire per i procedimenti di calcolo anche univocità dei dati di ingresso.
1
SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE La presente specifica tecnica fornisce dati e metodi per la determinazione:
1)
-
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.
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 di energia primaria degli edifici esistenti;
4)
valutare il risparmio di interventi sugli impianti;
5)
valutare il risparmio di energia utilizzando energie rinnovabili o altri metodi di generazione;
6)
prevedere le esigenze future di risorse energetiche su scala nazionale calcolando i fabbisogni 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 di seguito classificati: A)
Valutazione di calcolo: prevede il calcolo del fabbisogno energetico e si differenzia in: A1) Valutazione di progetto: il calcolo viene effettuato sulla base dei dati di progetto; per le modalità di occupazione e di utilizzo dell'edificio e dell'impianto si assumono valori convenzionali di riferimento. Questa valutazione è eseguita in regime di funzionamento continuo. A2) Valutazione standard: il calcolo viene effettuato sulla base dei dati relativi all'edificio e all'impianto reale, come costruito; per le modalità di occupazione e di utilizzo dell'edificio e dell'impianto si assumono valori convenzionali di riferimento. Questa valutazione è eseguita in regime di funzionamento continuo. A3) Valutazione in condizioni effettive di utilizzo: il calcolo viene effettuato sulla base dei dati relativi all'edificio e all'impianto reale, come costruito; per le modalità di occupazione e di utilizzo dell'edificio e dell'impianto si assumono valori effettivi di funzionamento (per esempio, in caso di diagnosi energetiche). Questa valutazione è eseguita nelle condizioni effettive di intermittenza dell'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 il suddetto rilievo dei consumi. Le condizioni affinché i dati di consumo rilevati possano essere correttamente utilizzati come valori di confronto sono: -
2
la definizione di criteri unificati per attribuire i consumi al periodo di tempo prefissato e modalità, anch'esse unificate, per convertire i consumi in portate volumetriche o di massa e quindi in equivalenti energetici.
RIFERIMENTI NORMATIVI La presente specifica tecnica rimanda, mediante riferimenti datati e non, a disposizioni contenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi sono citati nei punti appropriati del testo e sono di seguito elencati. Per quanto riguarda i riferimenti datati, successive modifiche o revisioni apportate a dette pubblicazioni valgono unicamente se introdotte nella presente specifica tecnica come aggiornamento o revisione. Per i riferimenti non datati vale l'ultima edizione della pubblicazione alla quale si fa riferimento (compresi gli aggiornamenti). UNI EN 297
UNI/TS 11300-2:2008
Caldaie per riscaldamento centralizzato alimentate a combustibili gassosi - Caldaie di tipo B equipaggiate con bruciatore atmosferico, con portata termica nominale minore o uguale a 70 kW © UNI
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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 aria soffiata - Terminologia, requisiti generali, prove e marcatura UNI EN 442-2 Radiatori e convettori - Parte 2: Metodi di prova e valutazione UNI EN 1264-3 Riscaldamento a pavimento - Impianti e componenti - Dimensionamento UNI EN 1264-4 Riscaldamento a pavimento - Impianti e componenti - Installazione UNI EN 13836 Caldaie a gas per riscaldamento centrale - Caldaie di tipo B di portata termica nominale maggiore di 300 kW, ma non maggiore di 1 000 kW UNI EN 14037 Strisce radianti a soffitto alimentate con acqua a temperatura minore di 120 °C UNI EN 15316-2-1 Impianti di riscaldamento degli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 2-1: Sistemi di emissione del calore negli ambienti UNI EN 15316-2-3 Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 2-3: Sistemi di distribuzione del calore negli ambienti UNI EN ISO 13790 Prestazione termica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento CEI EN 60379 Metodi per misurare le prestazioni di scaldaacqua elettrici ad accumulo per uso domestico UNI/TS 11300-1 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazione estiva ed invernale
3
DEFINIZIONI Ai fini della presente specifica tecnica, si utilizzano i termini e le definizioni della UNI/TS 11300-1 e i termini e le definizioni seguenti.
3.1
fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione invernale: È la quantità annua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per la climatizzazione invernale in condizioni climatiche e di uso standard dell'edificio.
3.2
fabbisogno annuo per la produzione di acqua calda sanitaria: È la quantità annua di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per soddisfare la richiesta annua di acqua calda per usi igienico - sanitari determinato sulla base 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 utile e il corrispondente fabbisogno di energia primaria durante la stagione di riscaldamento. Ciascuno dei sottosistemi che compongono il sistema ha un proprio rendimento secondo quanto di seguito specificato.
3.4
coefficiente di utilizzazione (termico o elettrico): È il rapporto tra l'energia termica (o energia elettrica) uscente dal sistema o dal sottosistema e l'energia entrante. Tale definizione si applica a tutti i sottosistemi considerati nella presente specifica, salvo che al sottosistema di produzione, nel quale si attua la conversione da energia primaria in energia termica utile.
3.5
perdite di energia termica non recuperabili: Parte delle perdite che vanno ad aumentare il fabbisogno di energia termica.
3.6
perdite di energia termica recuperabili: Parte delle perdite che possono essere utilizzate per diminuire il fabbisogno di energia termica.
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3.7
perdite di energia termica recuperate: Parte delle perdite recuperabili effettivamente utilizzate per diminuire il fabbisogno di energia termica.
3.8
perdite di emissione: Perdite di energia termica che aumentano il fabbisogno delle unità terminali dovute a non omogenea distribuzione della temperatura dell'aria negli ambienti od a flussi di calore diretti verso l'esterno.
3.9
perdite di regolazione: Perdite di energia termica dovute alla regolazione imperfetta della temperatura 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 controllo non ideale del sistema di generazione, comprese le perdite recuperabili.
3.12
perdite totali del sistema: Perdite di calore complessive del sistema di riscaldamento e/o del sistema di acqua calda sanitaria.
3.13
perdite di erogazione: Perdite di energia termica nei sistemi di acqua calda sanitaria dovute all'erogazione iniziale di acqua fredda ad ogni prelievo ovvero alla permanenza di acqua calda nelle tubazioni terminali alla fine dell'erogazione.
3.14
perdite di accumulo: Perdite di energia termica dovute alle dispersioni in ambiente di serbatoi di accumulo di acqua calda sanitaria. Possono essere recuperabili o non recuperabili.
3.15
fabbisogno netto di energia termica utile: Fabbisogno diminuito della quantità di perdite recuperate.
3.16
sistemi centralizzati di produzione di acqua calda per usi igienico - sanitari: Sistemi destinati a servire più unità immobiliari in un edificio, dedicati se destinati alla sola produzione di acqua calda sanitaria combinati se destinati ai due servizi.
3.17
sistemi autonomi di produzione di acqua calda per usi igienico - sanitari: Sistemi destinati a servire un'unica unità immobiliare, dedicati o combinati.
3.18
generatore di calore: Apparecchio nel quale si attua la conversione dell'energia chimica del combustibile in energia termica utile trasferita al fluido termovettore.
3.19
unità terminale di erogazione: Apparecchio mediante il quale l'energia termica utile del fluido termovettore viene trasferita all'ambiente.
3.20
cogenerazione: La produzione e l'utilizzo simultanei di energia meccanica o elettrica e di energia termica a partire dai combustibili primari, nel rispetto di determinati criteri qualitativi di efficienza energetica.
3.21
pompa di calore: Dispositivo o impianto che sottrae calore dall'ambiente esterno o da una sorgente di calore a bassa temperatura e lo trasferisce all'ambiente a temperatura controllata.
3.22
valori nominali delle potenze e dei rendimenti: Valori massimi di potenza per servizio continuo e di rendimento di un apparecchio determinati e certificati secondo le norme pertinenti.
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4
SIMBOLI I prospetti seguenti riportano i simboli utilizzati nella presente specifica tecnica. Per simboli utilizzati solo in qualche caso particolare fare riferimento alle indicazioni fornite con le singole formule. prospetto
1
Simboli fondamentali Grandezza
prospetto
2
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
Pedici identificativi di sistema Sistema
Pedice
Riscaldamento
H
Solo produzione acqua calda sanitaria
W
Combinato
prospetto
3
H, W
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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prospetto
4
Pedici identificativi dei rendimenti Rendimento
Pedice
Termico utile
tu
Di combustione
c
Medio stagionale dell'impianto (o dei sottosistemi se con i relativi pedici)
g
2)
prospetto
5
Pedici identificativi delle quantità di energia Energia
prospetto
6
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
Fabbisogni di energia termica utile per riscaldamento Fabbisogno
prospetto
7
Simbolo
Fabbisogno energetico utile ideale richiesto da ciascuna zona in regime continuo
Qh
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
Pedici relativi ai componenti Fabbisogno
2)
Pedice
Pedice
Pompa
PO
Ventilatore
vn
Bruciatore
br
Ventilo - convettore o unità terminale con ventilatore di attivazione
v
Pari al prodotto tra la portata di combustibile e il potere calorifico inferiore, nel caso di combustibili fossili, o all'energia elettrica utilizzata per la produzione di energia termica utile.
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prospetto
8
Pedici per le perdite percentuali Perdita percentuale
Pedice
Perdite termiche al camino (calore sensibile) a bruciatore funzionante
ch,on
Perdite termiche al camino a bruciatore spento
ch,off
Perdite termiche dell'involucro del generatore
prospetto
9
env
Pedici per le potenze termiche Potenza termica
prospetto
10
Pedice
Potenza termica nominale del focolare del generatore
Pn
Potenza termica utile a carico intermedio del generatore
Pint
Potenza termica utile a carico nullo del generatore
Po
Potenza termica in condizioni di prova del generatore
test
Potenza termica corretta del generatore
cor
Acqua (temperature di caldaia)
w
Relativo all'ambiente della centrale termica (per esempio temperatura)
a
Altri pedici Temperature
prospetto
11
Pedice
Ambiente
a
Totale
t
Massimo
max
Minimo
min
Di riferimento
ref
Medio
avg
Mandata
f
Ritorno
r
Fumi
fl
Primario
pr
Secondario
sc
Fattori adimensionali Potenza termica
Simbolo
Fattore di carico del focolare
FC
Fattore di carico utile
FC u
Indice di dimensionamento del generatore di calore
5
F1
FABBISOGNI DI ENERGIA TERMICA UTILE Ai fini della presente specifica tecnica, si considerano i seguenti fabbisogni di energia termica utile: 1)
fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento e ventilazione dell'edificio Q h
2)
fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria Q h,W
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e si forniscono dati per: 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 riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria. I fabbisogni di energia termica utile sono calcolati al netto di eventuali apporti quali:
5.1
-
apporti da perdite recuperabili delle quali si deve tenere conto secondo quanto specificato nel punto 6.3;
-
contributi da energie rinnovabili o da altri metodi di generazione3).
Fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento dell'edificio Il fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento dell'edificio è articolato in:
5.1.1
-
fabbisogno ideale;
-
fabbisogno ideale netto ottenuto sottraendo al fabbisogno ideale le perdite recuperate;
-
fabbisogno effettivo è il fabbisogno che tiene conto delle perdite di emissione e di regolazione, ossia dell'energia termica che il sottosistema di distribuzione deve immettere negli ambienti.
Fabbisogno ideale per riscaldamento Il fabbisogno ideale di energia termica utile dell'involucro edilizio, Q h o Q hvs nel caso di funzionamento non continuo, è il dato fondamentale di ingresso per il calcolo dei fabbisogni di energia primaria. Tale fabbisogno è riferito alla condizione di temperatura dell'aria uniforme in tutto lo spazio riscaldato. Esso è riferito, inoltre, a funzionamento continuo, cioè al mantenimento di una temperatura interna dell'edificio costante nel tempo. Il fabbisogno ideale di energia termica utile dell'edificio si calcola con i metodi forniti dalla UNI EN ISO 13790 e della UNI/TS 11300-1.
5.1.2
Fabbisogno ideale netto per riscaldamento Dal fabbisogno Q h si devono dedurre eventuali perdite recuperate Q W,lrh dal sistema di acqua calda sanitaria4). Si ha quindi il fabbisogno ideale netto Q 'h: Q ' h = Q h – Q W,Irh [Wh]
(1)
dove: Q W,lrh sono le perdite recuperate dal sistema di produzione acqua calda; il termine è determinato con l'equazione (33)
5.1.3
Fabbisogno effettivo per riscaldamento Il calcolo, come sin qui descritto, non tiene conto delle perdite determinate dalle caratteristiche dei sottosistemi di emissione e di regolazione, previsti o installati nell'edificio, quali la distribuzione di temperatura non uniforme nello spazio riscaldato, le imperfezioni della regolazione per ritardi od anticipi nella erogazione del calore, il mancato utilizzo di apporti gratuiti.
3) 4)
I rispettivi metodi di calcolo degli apporti di energia termica utile da energie rinnovabili o da altri sistemi di generazione e le modalità di inserimento nel sistema sono specificati in una parte successiva in fase di elaborazione. Le perdite recuperate da ciascun sottosistema di riscaldamento, sono dedotte direttamente dalle perdite totali del sottosistema stesso.
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Per calcolare il fabbisogno effettivo dell'edificio, ossia la quantità di energia termica utile che 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 di temperatura dell'aria all'interno degli ambienti riscaldati (stratificazione);
·
maggiori perdite verso l'esterno dovute alla presenza di corpi scaldanti annegati nelle strutture;
·
maggiori perdite dovute ad una imperfetta regolazione dell'emissione del calore;
·
eventuale mancato sfruttamento di apporti gratuiti conteggiati nel calcolo di Qh, che si traducono in maggiori temperature ambiente anziché riduzioni dell'emissione di calore;
·
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 dal sottosistema distribuzione è: Q hr = Q ' h + Q I,e + Q I,rg – Q aux,e,Irh
[Wh]
(2)
dove: Q 'h
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 di emissione. Quando l'impianto prevede zone con terminali diversi e rispettivi sistemi di regolazione ambiente, il fabbisogno energetico utile effettivo dell'edificio vale: n
Q hr =
¦ (Q 'h,j + Ql,e,j + Ql,rg,j – Qaux,e,lrh,j )
[Wh]
(3)
l
5.2
Fabbisogni di energia per acqua calda sanitaria L'energia termica Q h,W richiesta per riscaldare una quantità di acqua alla temperatura desiderata è: Q h,W =
¦ ρ × c × VW × ( θ er – θO ) × G
[Wh]
(4)
i
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
5.2.1
è il numero dei giorni del periodo di calcolo [G].
Volumi di acqua richiesti I volumi di acqua calda sanitaria sono riferiti convenzionalmente ad una temperatura di erogazione di 40 °C e ad una temperatura di ingresso di 15 °C. Il salto termico di riferimento 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 dati mensili di temperatura dell'acqua di alimentazione in relazione alla zona climatica e alla fonte di prelievo (acqua superficiale, acqua di pozzo, ecc.) si devono utilizzare tali dati ai
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fini del calcolo indicandone l'origine. Ciò determina fabbisogni mensili di energia diversi a parità di litri erogati e dovrà essere indicato nella relazione tecnica. Ai fini di valutazioni per 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 5.2.1.1 per 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 di energia termica utile basati sulla differenza di temperatura convenzionale tra erogazione ed acqua fredda di ingresso di 25 K. I valori di fabbisogno annuo sono riferiti a 365 giorni/anno di utilizzo6). prospetto
12
Valori di a per le abitazioni (l/Gm2) Fabbisogni
Calcolo in base al valore di S u per unità immobiliare [m2] ≤50
51- 200
1,8
4,514 × S u
Fabbisogno equivalente di energia termica utile [Wh/G m2]
52,3
131,22 × S u
Fabbisogno equivalente di energia termica utile [kWh/m2 anno]
19,09
a
5.2.1.2
-0,2356 -0,2356
47,9 × S u-0,2356
>200
Valore medio riferito a S u = 80 m2
1,3
1,6
37,7
46,7
13,8
17,05
Destinazioni diverse dalle abitazioni La determinazione dei fabbisogni di acqua calda sanitaria deve essere effettuata su base mensile tenendo conto del consumo giornaliero e del numero di giorni/mese di occupazione.
5) 6)
Nella UNI/TS 11300-1 è indicato come passare dalla superficie lorda alla superficie utile (punto 13.3 equazione 25). 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.
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prospetto
13
Valori per destinazioni diverse dalle abitazioni (Fabbisogni mensili in litri a 40 °C con ΔT = 25 K) Tipo di attività
a
Hotel senza lavanderia 1 stella 2 stelle 3 stelle 4 stelle
40 l/G letto 50 l/G letto 60 l/G letto 70 l/G letto
Hotel con lavanderia 1 stella 2 stelle 3 stelle 4 stelle
50 l/G letto 60 l/G letto 70 l/G letto 80 l/G letto
Numero di letti e numero giorni mese
Numero di letti e numero giorni mese
Altre attività ricettive diverse dalle precedenti
28 l/G letto
Numero di letti e numero giorni mese
Attività ospedaliera day hospital
10 l/G letto
Numero di letti
Attività ospedaliera con pernottamento e lavanderia
90 l/G letto
Numero di letti
Scuole Scuole materne e asili nido
15 l/G
Numero di bambini
Attività sportive/palestre
100 l/G
Per doccia installata
Uffici
0,2
Negozi
5.3
Nu
l/m2G
-
Ristoranti
10 l/G
Numero di ospiti per numero di pasti
Catering e self service
4 l/G
Numero di ospiti per numero di pasti
Fabbisogni di energia per altri usi Nel prospetto 14 sono indicati fabbisogni standard di energia per usi di cottura al solo fine di poter depurare i consumi effettivi rilevati da quelli non attinenti ai due usi contemplati dalla presente specifica e cioè riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria. Nel caso di utilizzo di combustibili fossili il consumo di combustibile si ottiene dividendo il valore del prospetto per il potere calorifico inferiore del combustibile. Nel caso di energia elettrica il fabbisogno di energia primaria si ottiene moltiplicando i valori del prospetto per il fattore di conversione dell'energia elettrica in energia primaria. prospetto
14
Fabbisogni standard di energia per usi di cottura Superficie dell'abitazione
6
Fabbisogno specifico [kWh/G]
Fino a 50 m2
4
Oltre 50 m2 e fino a 120 m2
5
Oltre 120 m2
6
CRITERI, METODI E FINALITÀ DI CALCOLO Ai fini del calcolo dei rendimenti o delle perdite, gli impianti si considerano suddivisi in sottosistemi e la determinazione del rendimento medio stagionale di un impianto di riscaldamento e del fabbisogno di energia primaria deve essere effettuata in base ai rendimenti (o alle perdite) dei sottosistemi che lo compongono. La presente specifica tecnica non prevede prospetti che forniscano il rendimento medio stagionale dell'intero sistema in base a dati caratteristici del sistema stesso.
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Per ciascun sottosistema, identificato con il pedice x, si deve determinare: -
il fabbisogno di energia richiesto in ingresso del sottosistema Q in,x;
-
l'energia ausiliaria totale richiesta Q aux,x;
-
le perdite Q l,x;
-
le perdite recuperate Q lrh,x.
Sulla base di: -
energia utile da fornire in uscita Q out,x;
-
caratteristiche del sottosistema e condizioni di funzionamento dell'impianto.
Per ogni sottosistema, identificato con il pedice x, vale il seguente bilancio termico: Q in,x = Q out,x + (Q l,x - Q lrh,x) - Q aux,lrh,x [Wh]
(5)
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 energia primaria. Ai fini della determinazione dei rendimenti (o delle perdite) dei sottosistemi, sono previsti i seguenti metodi: ·
determinazione sulla base di prospetti contenenti dati precalcolati in funzione della tipologia 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 si considerano recuperi di energia (termica o elettrica). Ai fini della determinazione del fabbisogno globale di energia primaria i fabbisogni di energia elettrica devono essere calcolati separatamente. L'adozione del metodo dipende dal tipo di valutazione energetica previsto come indicato nel prospetto 15 e nel prospetto 16. Il metodo da adottare dipende anche dalle caratteristiche del sottosistema. Nel caso di valutazioni di tipo A, il calcolo del fabbisogno di energia primaria si effettua partendo dal fabbisogno di energia termica utile dell'edificio, sommando progressivamente le perdite dei vari sottosistemi al netto dei recuperi sino a giungere al fabbisogno del sottosistema di generazione. Nella presente specifica tecnica si riportano prospetti per calcolare il fabbisogno di energia primaria tenendo conto delle perdite dei singoli sottosistemi. Per ciascun sottosistema si indica anche il relativo rendimento, come richiesto da adempimenti legislativi. I sistemi di riscaldamento e i sistemi di produzione acqua calda per usi igienico - sanitari possono 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'energia termica utile nel sottosistema di distribuzione. Occorre poi ripartire il fabbisogno di energia utile 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 rendimento di 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 del condominio, in comproprietà delle unità immobiliari condominiali. Ciò equivale a considerare che le singole unità immobiliari prelevino energia termica utile dalla rete condominiale con perdite di distribuzione e di generazione determinate dal sistema 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 H≤4m
Emissione
Valori da prospetto 17
16
H≤4m
H>4m
Valori da prospetto 18, ove Valori da siano verificate le condizioni al prospetto 17 contorno. Negli altri casi: calcolo
H>4m Calcolo e misure in campo
Regolazione
Valori da prospetto 20
Distribuzione
A1
A2
Metodo dell'appendice A
Valori da prospetto 21 Quando le condizioni sono tra quelle specificate per i dati precalcolati si possono utilizzare tali dati, in caso diverso metodo dell'appendice A.
Generazione
prospetto
A3
A3
Valori dei prospetti 23 Quando sono rispettate le condizioni al contorno. Negli altri casi, calcolo con i metodi dell'appendice B.
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 vettori energetici, vengono convertiti in fabbisogno complessivo di energia primaria. In un determinato intervallo di calcolo, il fabbisogno globale di energia primaria è dato da: Q p,H,W =
¦ QH,c,i × fp,i + ¦ QW,c,j × fp,j + ( QH,aux + QW,aux + QINT,aux – Qel,exp ) × fp,el
[Wh](6)
dove: Q H,c,i
è il fabbisogno di energia per riscaldamento ottenuto da ciascun vettore energetico i (combustibili, energia elettrica, ecc.). Nel caso di combustibili è dato dalla quantità utilizzata per il potere calorifico inferiore, nel caso di energia elettrica 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 dato dalla quantità utilizzata per il potere calorifico inferiore, nel caso di energia elettrica 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 produzione acqua calda sanitaria; Q INT,aux è il fabbisogno di energia elettrica per ausiliari di eventuali sistemi che utilizzano energie rinnovabili e di cogenerazione; Q el,exp
è l’energia elettrica cogenerazione);
esportata
dal
sistema
(da
solare
fotovoltaico,
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 considerano solo i termini relativi al sistema considerato.
6.2
Periodo ed intervalli di calcolo relativi al sistema di riscaldamento Per valutazioni di progetto e standard (A1 e A2) il periodo di calcolo deve essere la durata massima consentita del riscaldamento in funzione della zona climatica. Il calcolo deve essere eseguito suddividendo il periodo totale in intervalli elementari di durata massima mensile. Si determinano i valori per ogni intervallo e si sommano i fabbisogni risultanti negli intervalli elementari costituenti il periodo di calcolo. Per valutazioni in condizioni effettive di utilizzo (A3) o basate sul rilievo dei consumi in modalità standard (B) il periodo di riferimento può essere la durata effettiva del riscaldamento, come definito nella parte 1 della presente specifica tecnica. Qualora sia richiesto di ricorrere ad un metodo di calcolo semplificato, si assume come periodo di calcolo la stagione di riscaldamento per la climatizzazione invernale e l'anno per l'acqua calda sanitaria.
7) 8)
I fattori di conversione relativi solare, biomasse e teleriscaldamento sono indicati in una parte successiva in fase di elaborazione. Valore deliberato dall'Autorità dell'energia, in Tep/kWhel per l'anno in corso. Si assume come fattore di conversione da Tep/kWhel in kWh primaria/KWh elettrica = 11,86 × 103. UNI/TS 11300-2:2008
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6.3
Perdite recuperabili e perdite non recuperabili Le perdite si suddividono in: -
perdite non recuperabili, ossia perdite che devono essere comunque considerate perse senza possibilità di recupero;
-
perdite recuperabili, ossia perdite che, a seconda della situazione, possono essere perse oppure recuperate.9)
Si può tenere conto delle perdite recuperate in due modi: 1)
riducendo le perdite di ciascun sottosistema deducendo le perdite recuperate dal sottosistema stesso, come previsto nel punto 5.1.2, equazione (1) e nell'esempio di calcolo del prospetto 29;
2)
riducendo il fabbisogno di energia termica utile di tutto il sistema con una quota pari alle perdite recuperate.
In questo ultimo caso si assume un fattore pari a 0,8 per passare dalle perdite recuperabili alle 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 può utilizzare il metodo 2, indicandolo nella relazione.
6.4
Energia ausiliaria L'energia ausiliaria, generalmente sotto forma di energia elettrica, è utilizzata per l'azionamento di pompe, valvole, ventilatori e sistemi di regolazione e controllo. Parte dell'energia ausiliaria può essere recuperata come energia termica utile, apportando una corrispondente riduzione al fabbisogno di calore. Per esempio, l'energia meccanica fornita all'asse di un circolatore, si trasforma in calore nel fluido termovettore riducendo il fabbisogno della distribuzione.
6.5
Rendimento medio stagionale Il rendimento medio stagionale può riguardare:
6.5.1
-
il solo impianto di riscaldamento;
-
il solo impianto di acqua calda sanitaria;
-
l'impianto di riscaldamento e acqua calda sanitaria.
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); Qh
9)
è il fabbisogno di energia termica utile per riscaldamento.
Esempio: Per perdite recuperabili dal sottosistema distribuzione. Le perdite termiche di una tubazione posta all'esterno del volume riscaldato sono completamente perse. Se, però, la tubazione si trova all'interno del volume riscaldato, parte delle perdite possono contribuire a soddisfare il fabbisogno di calore per riscaldamento. Tali perdite sono perciò considerate "recuperabili". Tuttavia solo una parte delle perdite recuperabili sarà effettivamente recuperata. Ciò dipende dalla presenza o meno di un sistema di regolazione e dal rapporto 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 possono contribuire al soddisfacimento del fabbisogno di energia per riscaldamento. Di ciò non si tiene conto come riduzione delle perdite del bollitore (nel calcolo dell'impianto di produzione dell'acqua calda sanitaria) ma come deduzione al fabbisogno di calore per riscaldamento (vedere perdite recuperate Q W,lrh nel punto 5.1.2). UNI/TS 11300-2:2008
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6.5.2
Rendimento medio stagionale dell'impianto di produzione acqua calda sanitaria Il 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 stagionale Il rendimento globale medio stagionale globale (riscaldamento e produzione di acqua calda 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 acqua calda sanitaria calcolato secondo la (6); Qh
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 dalle caratteristiche del locale e, in modo particolare dalla sua altezza. I prospetti seguenti forniscono valori di rendimento di emissione nei due casi: locali di altezza non maggiore di 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 varie tipologie di unità terminali sono riportati nel prospetto 17.
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prospetto
17
Rendimenti di emissione (η e) in locali di altezza minore di 4 m Carico termico medio annuo W/m3 a)
Tipo di terminale di erogazione 10
ηe 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)
*)
**) ***)
(****)
6.6.1.2
Il carico termico medio annuo, espresso in W/m3 è ottenuto dividendo il fabbisogno annuo di energia termica utile espresso in Wh, calcolato secondo la UNI EN ISO 13790, per il tempo convenzionale di esercizio dei terminali di emissione, 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 perdite devono essere calcolate separatamente ed utilizzate per adeguare il valore del rendimento.
Locali di altezza maggiore di 4 m Per ambienti riscaldati di altezza maggiore di 4 m, i rendimenti di emissione dipendono non solo dal carico termico medio annuale, ma sono fortemente influenzati dalla tipologia e dalle caratteristiche dei componenti, dalle modalità di installazione e dalle caratteristiche stesse dell'edificio. Il prospetto 18 fornisce valori del rendimento di emissione per le tipologie di terminali di erogazione utilizzati nei locali di altezza maggiore di 4 m. I valori del prospetto 18 si riferiscono a installazione a perfetta regola d'arte. Qualora sussistano dubbi al riguardo, si deve ricorrere ai metodi forniti dalla norme pertinenti (per esempio UNI EN 15316-2-1), con o senza contestuali misure in campo. A titolo indicativo si riportano nel prospetto 19 le condizioni di corretta installazione.
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10)
prospetto
18
Rendimenti di emissione (η e) in locali di altezza maggiore di 4 m10) Carico termico (W/m3)
Descrizione 10
Altezza del locale 6
10
14
6
10
14
6
10
14
Generatore d'aria calda singolo a basamento o pensile
0,97
0,96
0,95
0,95
0,94
0,93
0,93
0,92
0,91
Aerotermi ad acqua
0,96
0,95
0,94
0,94
0,93
0,92
0,92
0,91
0,90
Generatore d'aria calda singolo pensile a condensazione
0,98
0,97
0,96
0,96
0,95
0,94
0,94
0,93
0,92
Strisce radianti ad acqua, a vapore, a fuoco diretto
0,99
0,98
0,97
0,97
0,97
0,96
0,96
0,96
0,95
Riscaldatori ad infrarossi
0,98
0,97
0,96
0,96
0,96
0,95
0,95
0,95
0,94
Pannelli a pavimento annegati
0,98
0,97
0,96
0,96
0,96
0,95
0,95
0,95
0,95
Pannelli a pavimento (isolati)
0,99
0,98
0,97
0,97
0,97
0,96
0,96
0,96
0,95
*)
*
prospetto
19
I dati forniti non tengono conto delle perdite di calore non recuperate dal pavimento verso il terreno; queste perdite devono essere calcolate separatamente ed utilizzate per adeguare il valore del rendimento.
Condizioni di corretta installazione (emissione in locali di altezza maggiore di 4 m) Tipologia di sistema
10)
Condizioni di corretta installazione
Generatori aria calda
-
salto termico 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 recuperate Le perdite totali recuperate dal sistema acqua calda ai fini del riscaldamento degli ambienti sono date da: Q lrh,W, = Q lrh,W,d + Q lrh,W,s + Q lrh,W,pd [Wh]
(34)
dove: 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 quindi due casi: a)
impianto centralizzato di produzione di acqua calda sanitaria a servizio di più unità immobiliari 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 usi igienico - sanitari con unico generatore che alimenta uno scambiatore con o senza accumulo 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 punto 6.6.5 relativo al rendimento di generazione per impianto di riscaldamento. Nel caso b) si considera il rendimento di generazione certificato del prodotto, ove disponibile, 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 si sommano ai fabbisogni di riscaldamento
(ii)
periodo di sola produzione di acqua calda sanitaria nel quale il fattore di carico è determinato dai soli fabbisogni per acqua calda sanitaria
Nel caso di generatori combinati per riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria per il periodo (ii) si possono utilizzare i dati certificati di prodotto, ove disponibili, oppure i dati del prospetto 31.
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prospetto
31
Rendimenti convenzionali degli scaldaacqua con sorgente interna di calore Rendimento* istantaneo (%)
Rendimento* stagionale (%)
Tipo B con pilota permanente
75
45
Tipo B senza pilota
85
77
Tipo C senza pilota
88
80
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
Tipo di apparecchio
Versione
Generatore a gas di tipo istantaneo per sola produzione di acqua calda sanitaria
Generatore a gas ad accumulo per sola produzione di acqua calda sanitaria
* ** Nota
6.10
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. I rendimenti forniti dal prospetto tengono già conto, per gli apparecchi ad accumulo, della perdita di accumulo, valutata pari a circa il 10%.
Fabbisogno di energia primaria Nel periodo di calcolo prefissato il fabbisogno di energia primaria Q p,W per la produzione di acqua calda sanitaria è dato da: Q p,W = Q c,W + Q aux,W × f p,el
(35)
Nel caso di sistemi dedicati alla produzione di acqua calda sanitaria (oppure durante il funzionamento estivo di sistemi combinati) il rendimento di generazione è dato da: +Q
Q
+Q Q p,W
+Q
h,W l,W,er l,W,d l,W,s η W,gn = ---------------------------------------------------------------------------
(36)
Nel caso di sistemi dedicati alla produzione di acqua calda sanitaria (oppure durante il funzionamento estivo di sistemi combinati) il rendimento globale del sistema acqua calda sanitaria è dato da: Q Q p,W
h,W η W,gn = -----------
(37)
Nel caso di sistemi combinati il rendimento globale è dato da: Q
+Q Q p,H,W
h,H h,W η H,W,gn = -----------------------------
6.11
(38)
Esempio di calcolo con metodo semplificato per i sistemi di produzione acqua calda sanitaria Ai fini del calcolo del fabbisogno per produzione di acqua calda sanitaria si considerano i seguenti 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 si effettua 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.
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In quest'ultimo caso, nei periodi di attivazione del riscaldamento, il fabbisogno per acqua calda sanitaria si somma a quello del riscaldamento per lo stesso periodo e si prosegue il calcolo secondo lo schema per solo riscaldamento, mentre nel periodo di non attivazione del 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 appartamenti con 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 12 1,6 × 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
Q h,W = 40 × 3,718 = 148,72 kWh/giorno
Fabbisogno annuo
Q h,W = 365 × 148,72 = 54 282,8 kWh/anno
Rendimento di erogazione
η er,W = 0,95
Rendimento di distribuzione al netto delle perdite recuperabili
prospetto 30 η d,W = 1- f l,W,d × f rh,W,d = 1 - 0,08 × 0,5 = 0,96
Rendimento di generazione
prospetto 31
η gn,W = 0,80 generatore tipo C istantaneo senza pilota installato all'interno
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prospetto
33
Esempio di calcolo del fabbisogno di energia primaria per acqua calda sanitaria
Voce di fabbisogno
Simbolo
Unità
+/-/=
Energia a termica
0. Fabbisogno di energia termica utile
Q h,W
Rendimento sottosistema di erogazione η er,W = 0,95
kWh
Valore base
b elettrica
54 283
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
Rendimento sottosistema distribuzione η d,W = 0,925
Calcolo perdite di distribuzione Q l,d,W (3) Q l,d,W = [(1 - η d,W)/η d,W] × Q er = 0,0417 × 57 138 = 2 383 kWh
3. Perdite di distribuzione
Q l,d,W
kWh
+
2 383
4. Energia elettrica pompe distribuzione
Q PO,d,W
kWh
-
0
5. Fabbisogno dist. IN = 2 + 3
Q d,W
kWh
=
59 521
0
Calcolo perdite di generazione Q l,gn,W (6) Q l,gn,W = [(1 - η gn,W)/η gn,W] × Q d,W = 0,25 × 61 772 = 15 443 kWh
Rendimento sottosistema generazione η gn,W = 0,80 6. Perdite di generazione
Q l,gn,W
kWh
+
15 443
7. Energia elettrica pompe primarie
Q aux,gn,W
kWh
-
0
8. Fabbisogno gen. IN = 5 + 6 - 7a
Q gn
kWh
=
74 964
9. Fabbisogno bruciatore
Q br,W
kWh
0
10. Totale = 4b + 7b + 9b
Q p,W
kWh
0
0
Fabbisogno di energia elettrica
11. Energia primaria equiv. Q p,W = Q aux,p,W × f p,el Q aux,p,W
kWh
=
0
Energia primaria equivalente 12. Totale energia primaria 9 + 12
Q p,W
13. Rendimento medio globale Q h,W/Q p,W
η g,W
7
kWh
74 964 (-)
0,724
CONSUMI EFFETTIVI DI COMBUSTIBILE: METODI UNIFICATI DI RILIEVO E DETERMINAZIONE I consumi effettivi possono essere utilizzati come dato informativo di confronto per comparazioni con i fabbisogni calcolati. Condizione essenziale per il confronto è che i dati di consumo siano riferiti allo stesso periodo di tempo per il quale è stato effettuato il calcolo dei fabbisogni e che la conversione delle quantità di combustibile consumato espresse in volume o in peso siano correttamente effettuate con i valori standard specificati nella presente specifica tecnica. Ai fini dell'attribuzione dei consumi al sistema al quale si riferiscono, si considerano i seguenti casi:
7.1
(i)
sistemi dedicati per riscaldamento o dedicati per produzione acqua calda sanitaria dotati di proprio misuratore o serbatoio per il rispettivo sistema;
(ii)
sistemi promiscui dotati di unico misuratore o di unico serbatoio.
Sistemi con misuratore dedicato al solo riscaldamento o alla sola acqua calda sanitaria In questo caso il consumo rilevato è attribuibile al solo riscaldamento o alla sola produzione di acqua calda sanitaria si ha: Co rilevato = Co [kWh]
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7.2
Sistemi promiscui Appartengono a questa categoria sistemi quali: (i)
sistemi dotati di unico generatore di calore per riscaldamento, produzione acqua calda sanitaria e con unico misuratore per il generatore e per altri usi;
(ii)
sistemi con generazione separata di energia termica per riscaldamento e di acqua calda sanitaria, ma con unico misuratore per i generatori e per altri usi;
(iii) sistemi dedicati per riscaldamento con unico misuratore per il generatore per riscaldamento e per altri usi; (iv) sistemi dedicati per produzione acqua calda con unico misuratore per il generatore di acqua calda sanitaria e per altri usi. Nella sua espressione più generale, il consumo totale rilevato risulta quindi dalla somma dei seguenti addendi: i)
nel periodo di attivazione del riscaldamento:
Co rilevato = Co h + Co W + Co cottura + Co altri [kWh] ii)
(40)
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, il consumo relativo al riscaldamento si calcola deducendo dal consumo totale rilevato la somma dei consumi per produzione acqua calda sanitaria e per usi di cottura. I consumi giornalieri per produzione acqua calda sanitaria e per cottura si assumono convenzionalmente costanti per tutto il periodo considerato e si ottengono quindi proiettando il consumo del giorno tipo su tutto il periodo per il quale si attribuiscono i consumi calcolati e i consumi rilevati. Nel caso di sistemi promiscui riscaldamento/produzione acqua calda di potenza del focolare 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 calda sanitaria con i dati della presente specifica tecnica;
2)
calcolo delle perdite di erogazione, distribuzione, accumulo con i valori di default della presente specifica tecnica;
3)
calcolo della somma dei fabbisogni delle perdite per determinare l'energia termica utile 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 stati determinati.
7.3
Sistemi dotati di misuratore del combustibile
7.3.1
Generalità Nel caso di sistemi alimentati con gas di rete e dotati di misuratori forniti e controllati dalla società erogatrice, l'attribuzione del consumo di combustibile ad un periodo determinato può 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 due misure 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 riscaldamento prefissato;
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 il metodo descritto nel punto 5.3 della presente specifica tecnica. Nel secondo caso il consumo viene attribuito alla sola produzione di acqua calda sanitaria depurandolo da quello per usi di cottura. Nel terzo caso dal consumo totale del periodo deve essere dedotto il consumo dei giorni che cadono fuori del periodo di riscaldamento prefissato, attribuendo ad essi i consumi per 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 del periodo. Il rilievo di consumo in periodi brevi (minori di 10 min) può essere utilizzato per verificare la 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 procedura descritta nel presente punto. In questo caso, devono tuttavia essere accertate e riportate nel rapporto di misura le caratteristiche e le tolleranze del misuratore.
7.4
Impianti alimentati da serbatoi privi di misuratore del combustibile B Rientrano 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 serbatoio e CQ A è la quantità di combustibile immessa nel serbatoio nel periodo intercorso tra la misura 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 sanitaria deve essere effettuata con le modalità descritte nei punti precedenti. I consumi relativi al riscaldamento devono essere determinati con riferimento alla stagione di riscaldamento.
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APPENDICE (normativa)
A CALCOLO DELLE PERDITE DI DISTRIBUZIONE - SISTEMI CON FLUIDO TERMOVETTORE ACQUA
A.1
Scopo La presente appendice descrive il metodo di calcolo delle perdite del sottosistema di distribuzione di un sistema edificio - impianto in un intervallo di calcolo di durata minima mensile, come specificato al punto 6.2.
A.2
Individuazione del sottosistema di distribuzione in funzione del sistema edificio-impianto Il punto 6.6.3 specifica valori precalcolati dei rendimenti di distribuzione per impianti autonomi 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 comuni negli impianti destinati ad alimentare un singolo edificio o una porzione di edificio (impianti autonomi per appartamento). Il calcolo delle perdite di distribuzione per sistemi complessi e il calcolo su base mensile richiedono una più dettagliata analisi del sottosistema di distribuzione. Nel caso di sistemi edificio-impianto complessi, sia ai fini del calcolo delle perdite di distribuzione, sia ai fini del calcolo delle perdite di generazione, è necessario individuare i circuiti che compongono il sottosistema ed attribuire a ciascuno di essi i valori dei vari parametri 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 centrale termica (figura 2);
-
sistema edificio-impianto costituito da una porzione di edificio servita da un impianto termico autonomo (figura 3);
-
sistema edificio-impianto costituito da uno o più edifici suddivisi in più zone termiche e serviti da un'unica centrale termica (figura 4).
Il sistema edificio-impianto comprendente più zone termiche (figura 4) e il sistema edificio-impianto costituito da più edifici serviti da unica centrale termica (figura 1) prevedono generalmente la suddivisione della distribuzione, come indicato nella figura 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 propria regolazione e con terminali di erogazione che possono essere di tipo diverso e quindi con curve caratteristiche diverse.
Per esempio nel caso del sistema edificio-impianto della figura 1, si ha un circuito primario che alimenta i vari edifici, eventuali circuiti primari di edificio e secondari nei singoli edifici con 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 e gli 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, in ciascun 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 alimenta direttamente 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 della figura 1) si possono avere i tre tipi di circuiti.
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A.2.1
Perdite del sottosistema di distribuzione Le perdite del sottosistema di distribuzione sono date dalla somma delle perdite nel periodo di calcolo considerato di tutte le perdite di tutti i circuiti che compongono il sottosistema. Si ha quindi nel caso generale: Q d,l,t = Q d,l,pr,i + ¦ Q d,l,sc,i [kWh]
(A.1)
dove: Q d,l,t
è la perdita totale del sottosistema di distribuzione nell'intervallo di calcolo considerato;
Q d,l,pr,i
sono le perdite del circuito primario;
¦ Qd,l,sc,i
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 distribuzione Legenda 1 Circuito/circuiti secondari 2 Circuito primario
A.2.2
Curva caratteristica dei terminali di emissione Nell'applicazione di quanto specificato nella presente appendice la determinazione della temperatura media ai carichi parziali dei circuiti diretti o secondari si basa sulle caratteristiche dei terminali di emissione. Le norme relative ai vari terminali di emissione15) forniscono le curve caratteristiche, le potenze nominali e il valore dell'esponente n della curva caratteristica. In base a tali dati è possibile determinare le potenze termiche del terminale in qualunque condizione di progetto. I dati di default dell'esponente n devono essere utilizzati solo nel caso di unità terminali per le quali tale dato non sia disponibile (unità terminali per le quali non sia prescritto la marcatura CE o unità terminali di costruzione antecedente alla emanazione delle specifiche norme tecniche). La differenza di temperatura ai fini del dimensionamento dei terminali di emissione è la differenza tra la media aritmetica delle temperature di mandata e di ritorno e la temperatura 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 di progetto;
θ f,des è la temperatura di mandata di progetto; θ r,des è la temperatura di ritorno progetto; θa 15)
è la temperatura ambiente di progetto.
Per esempio UNI EN 442- 2, UNI EN 1264-2 e UNI EN 14037-2.
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La curva caratteristica del terminale di emissione consente di determinare la potenza termica 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 curva caratteristica in base alla differenza Δθ ref fissata convenzionalmente dalla specifica tecnica ai fini di riferimento e non deve essere confusa con la potenza di progetto che deve essere determinata sulla stessa curva caratteristica in corrispondenza della differenza 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 tubazioni Ai fini della presente specifica tecnica, le temperature medie dell'acqua nelle tubazioni dei circuiti di alimentazione delle unità terminali nel periodo di calcolo considerato (per esempio 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;
θa
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]; ti
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 di reti secondarie di zona le temperature ai carichi parziali sono quelle calcolate in base al fattore di carico dei terminali di erogazione. Nel caso di generatore collegato a più reti di distribuzione a servizio di zone diverse dotate ciascuna di propria regolazione alimentate dal o dai generatori, attraverso un circuito primario, si assume il valore più elevato tra quello delle reti di distribuzione nel periodo di calcolo, se il circuito primario è a temperatura variabile oppure la temperatura costante di progetto 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 diverse modalità 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 mandata e 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
(A.7)
1/n u,x
+ θ a [°C]
Nel caso (2) si applicano le seguenti equazioni per il calcolo della temperatura di mandata e 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 quelle di 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 temperature ai carichi parziali sono quelle calcolate in base al fattore di carico dei terminali di erogazione. Qualora le particolarità dell'impianto evidenzino l'esigenza di valutare separatamente le temperature di mandata e di ritorno e di tenere conto del tipo di regolazione oppure quando il sottosistema preveda circuiti con by-pass o altri dispositivi, si può far ricorso ai metodi 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 di default riportate nel prospetto seguente: 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
A.3.3
Temperatura ambiente Come 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 nella UNI/TS 11300-1; · tubazioni in centrale termica: valori del prospetto B.11; · tubazioni interrate: temperatura media stagionale annua.
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A.4
Metodo di calcolo Il calcolo delle perdite e dei fabbisogni di energia ausiliaria della rete di distribuzione si effettua con la seguente procedura: (1)
si determina l'energia termica utile effettiva Q hr (= Q d,out) che deve essere fornita dal sottosistema 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 del isolante, 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 di calcolo secondo l'equazione (A.4);
(5)
si determina la temperatura media dell'ambiente θ a,i nel quale sono installate le tubazioni secondo il punto A.3.3;
(6)
si determina il tempo di attivazione t i del circuito nel periodo di calcolo (dati di progetto o di esercizio);
(7)
si calcolano le perdite totali Q d,l come somma delle perdite dei singoli tratti: Q d,l =
¦ Li × U i × ( θw,avg,i – θa,i ) × ti
[Wh]
(A.11)
i
(8)
si assume un fattore di riduzione delle perdite totali k rl,i pari a 0,8, per calcolare le perdite al netto del recupero: Q d,lrh =
¦ Li × Ui × ( θw,avg,i – θa,i ) × ti × krl,i
[Wh]
(A.12)
i
(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,d assumendo 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: Q d,in = Q d,out + Q d,lrh – 0,85 × Q aux,d [Wh]
(A.13)
A seconda della disponibilità di dati, le singole voci possono essere determinate in maniera analitica (da dati di progetto o rilievi in campo) oppure stimate complessivamente (per esempio, determinazione della lunghezza delle tubazioni in base alle dimensioni dell'edificio) per tutto l'impianto o per singole zone di esso (per esempio distribuzione orizzontale, montanti, distribuzione finale, ecc.) con le metodologie nel seguito indicate. Sono inoltre forniti valori precalcolati per i casi più comuni e fattori di perdita complessivi per tipologie specifiche di impianti. I valori precalcolati possono essere utilizzati solo quando 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 aria Per tubazioni correnti all'esterno dell'edificio: U i = 16,5 × π × d i [W/m × K]
(A.14)
dove: di
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: U i = 3,24 × π × d i × ( θ w,i – θ a,i )
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0,3
[W/m × K]
(A.15)
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dove: di
è il diametro esterno della tubazione [m];
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:
π
U i = ----------------------------------------------------------- [W/m × K] D 1 1 -------------- × ln -----i + -------------------2 × λi d i α air × D i
(A.16)
dove: di
è il diametro esterno della tubazione [m];
Di
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/m × K tubazione corrente in ambienti esterni. 2
La conduttività deve essere ricavata dai dati dichiarati dal fornitore del materiale. In mancanza di tale informazione si utilizzano i valori indicativi riportati nel prospetto A.2: prospetto
A.2
Valori indicativi della conduttività di alcuni materiali Materiale
Conduttività λ [W/m × K]
Materiali espansi organici a cella chiusa
0,04
2
Lana di vetro, massa volumica 50 kg/m
0,045 2
Lana di vetro, massa volumica 100 kg/m
0,042
Lana di roccia
0,060
Poliuretano espanso (preformati)
0,042
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figura
A.3
Tubazione isolata corrente in aria (diversi strati di materiale isolante)
Se vi sono più strati di materiale isolante la trasmittanza lineica è data da:
π
U i = ------------------------------------------------------------------------- [W/m × K] n dj 1 1 - × ln ----------- + -------------------¦ ------------2 × λj d j – 1 α air × d n
(A.17)
j=1
dove, oltre ai simboli già definiti: n
è il numero di strati isolanti significativi;
dj
è il diametro esterno dello strato isolante j, iniziando dal più interno [m];
d0
è il diametro esterno della tubazione [m];
dn
è il diametro esterno complessivo della tubazione isolata [m];
λj
è la conduttività dello strato isolante j [W/m × K].
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A.5.3
Tubazione singola incassata nella muratura figura
A.4
Tubazione singola incassata nella muratura
La trasmittanza lineica è data da:
π
U i = --------------------------------------------------------------------------------------------n dj 1 1 4×z - × ln ----------- + ---------------- × ln -----------¦ ------------2 × λj dj – 1 2 × λG dn
[W/m × K]
(A.18)
j=1
dove, oltre ai simboli già definiti:
λ G è la conduttività del materiale attorno alla tubazione [W/m × K] in assenza di informazioni più precise, si assume λ G = 0,7 W/m × K; z
è la profondità di incasso [m]; in assenza di informazioni più precise, si assume z = 0,1 m.
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A.5.4
Tubazioni in coppia, incassate nella muratura figura
A.5
Tubazioni in coppia, incassate nella muratura
La trasmittanza lineica è data da:
π
U i = ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [W/m × K] n 2 d 1 1 1 4×z 4×z j - × ln ---------- + ---------------- × ln ------------ + ---------------- × ln 1 + -------------¦ ------------2 2 × λG 2 × λj dj – 1 2 × λG dn E
(A.19)
j=1
dove, oltre ai simboli già definiti: E
A.5.5
interasse delle tubazioni in metri.
Tubazioni interrate Si 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 lineiche Per tubazioni isolate secondo spessore completo indicato nell'allegato B del Decreto Presidente della Repubblica 412/93 la trasmittanza lineica U i in funzione del diametro d è 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 Presidente della 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 Presidente della Repubblica 412/93 moltiplicato per 0,3, la trasmittanza lineica U i è calcolata con: U i = 0,225 + 0,00532 d [W/m × K]
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(A.22)
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A.5.7
Ponti termici e singolarità Si tiene conto delle seguenti tipologie di interruzioni dell‘isolamento della tubazione:
prospetto
A.3
-
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 isolata dello stesso diametro del componente scoperto, come da 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 equivalente riportata nel presente prospetto si riferisce esclusivamente alla singolarità, assumendo che la tubazione sia per il resto isolata.
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APPENDICE (normativa)
B DETERMINAZIONE DELLE PERDITE DI GENERAZIONE
Premessa I procedimenti di calcolo delle perdite di generazione richiedono la determinazione delle temperature di mandata, di ritorno e media del generatore in corrispondenza del fattore di carico 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 calcolo La presente appendice descrive due metodi di calcolo delle perdite di generazione di generatori di calore con combustione a fiamma per combustibili liquidi e gassosi: 1)
metodo basato sui dati dei generatori di calore dichiarati secondo la Direttiva 92/42/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 di calore 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, si deve precisare in modo inequivocabile l'origine e/o le modalità di rilievo dei dati di ingresso per il calcolo. Il metodo 1 è il metodo di normale impiego per i generatori di calore certificati ai sensi della Direttiva. Il metodo 2 è fornito per i seguenti utilizzi specifici: -
per generatori di calore di costruzione precedente al recepimento della Direttiva 92/42/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 del bruciatore. Le perdite al camino a bruciatore spento non sono facilmente determinabili e la loro valutazione è generalmente prevista sulla base dei valori di default. Nei generatori di calore moderni l'influenza di quest'ultimo parametro è comunque minima.
Si considerano i seguenti tipi di sottosistemi di generazione:
B.2
-
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.
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 Direttiva 92/42/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 calcolo Il metodo è finalizzato alla determinazione delle perdite di energia termica ed è basato sul seguente procedimento di calcolo:
B.2.2
a)
si assumono i rendimenti a potenza nominale ed a carico parziale, determinati in base alla Direttiva, e si apportano le correzioni per adeguarli alle specifiche temperature dell'acqua previste nelle condizioni di funzionamento del generatore;
b)
si determinano le perdite a carico nullo in condizioni di riferimento e si apportano le correzioni per tenere conto della effettiva temperatura dell'acqua nel generatore e per 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 interpolazione lineare;
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 delle perdite a carico nullo ed in funzione dell'ubicazione del generatore;
h)
si aggiunge l'energia ausiliaria recuperabile alle perdite recuperabili per determinare l'energia recuperabile totale.
Dati di ingresso Ai fini del calcolo, il generatore di calore è caratterizzato dai seguenti parametri:
Φ gn,Pn
potenza termica utile nominale
η gn,Pn
rendimento a potenza nominale
[kW] [-]
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
η gn,Pint
rendimento a potenza intermedia
[-] [kW] [-]
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
Δθ gn,test
Differenza fra la temperatura media del generatore e la temperatura del locale di installazione in condizioni di riferimento [°C]
[W]
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
[°C]
temperatura minima di funzionamento del generatore
Le condizioni di funzionamento effettive sono caratterizzate da: Q gn,out
energia termica utile prodotta dal generatore
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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[kWh]
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B.2.3
Potenza al carico medio Px La 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 generatore e 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 generatore In questo caso la potenza del sottosistema al carico Px è data dalla [B.1] e il fattore di carico dalla [B.2].
B.2.5
Sottosistemi multipli Se sono presenti più generatori o più sottosistemi di generazione, il carico può essere distribuito 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 priorità Nel primo caso tutti i generatori sono contemporaneamente in funzione e il fattore di carico FC u è identico per tutti i generatori: FC u = Φ gn,out ⁄ ¦ Φ gn,Pn,i
(B.3)
dove:
Φ gn,out è la potenza termica utile da fornire al sottosistema distribuzione; Φ ¦ gn,Pn,i 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 generatore nell'elenco di priorità funziona solo se i generatori di priorità immediatamente più alta funzionano 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: FC u,j = Φ gn,out – ¦ Φ gn,Pn,j
(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 da altri sistemi di generazione (pompe di calore, cogenerazione, ecc.), ad essi si attribuisce la priorità per soddisfare il fabbisogno di energia termica utile dell'impianto, mentre alla generazione tradizionale con combustibili fossili si attribuisce una funzione di integrazione. Si calcola quindi preliminarmente, nelle varie condizioni di esercizio, il contributo delle fonti rinnovabili e/o alternative e alla generazione tradizionale si attribuisce il saldo di richiesta di energia come specificato al punto 6.1. In assenza di regolazione di cascata e valvole di intercettazione lato acqua, si considerano tutti i generatori sempre inseriti e il carico termico viene ripartito uniformemente fra i generatori. In presenza di regolazione di cascata, il fattore di ripartizione del carico fra i singoli generatori può essere oggetto di valutazione specifica. Ai fini del calcolo del valore di riferimento delle perdite di produzione per la determinazione del fabbisogno di energia primaria, si assume che tutti i generatori siano in funzione ed il carico termico sia ripartito uniformemente su di essi.
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B.2.6
Sottosistemi misti Nel caso di sottosistemi misti per riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria si considerano: -
sottosistemi con generatore di calore combinato
-
sottosistemi con generatore di calore che alimenta un circuito riscaldamento e un circuito 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 servizio acqua calda.
Il fabbisogno di energia termica utile per acqua calda sanitaria Q h,W nel periodo di calcolo considerato 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,W e si ha quindi un incremento del fattore di carico FC u, mentre nel caso (2) il fattore di carico è determinato dal solo fabbisogno Q W. Nel caso di sottosistemi o di generatori combinati con modalità di funzionamento che prevede un controllo di priorità sulla produzione di acqua calda sanitaria si possono considerare due tempi di funzionamento t gn,H e t gn,W con potenza media rispettivamente Φ gn,avg,H e Φ gn,avg,W.
B.2.7
Calcolo delle perdite del generatore I rendimenti secondo la Direttiva sono determinati in condizioni nominali di prova. Ai fini della determinazione delle perdite, tali rendimenti devono essere corretti per tenere conto della 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 si calcola come segue:
η gn,Pn,cor = η gn,Pn + f cor,Pn × ( θ gn,test,Pn – θ gn,w )
(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 essere calcolati 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 media dell'acqua nel generatore (prospetto B.1);
θ gn,test,Pn è la temperatura media dell'acqua nel generatore nelle condizioni di prova a potenza nominale [°C];
θ gn,w
prospetto
B.1
è la temperatura media effettiva dell'acqua nel generatore (o temperatura dell'acqua di ritorno per generatori a condensazione) in funzione delle condizioni effettive di esercizio [°C].
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
θ gn,test,Pn
Fattoredi correzione [% / °C] f cor,Pn
Generatore standard
70 °C
0,04
Generatore a bassa temperatura
70 °C
0,04
Generatore a condensazione a gas
70 °C
0,20
Generatore a condensazione a gasolio
70 °C
0,10
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Le perdite corrette a potenza nominale Φ gn,l,Pn,cor sono date da: ( 100 – η gn,Pn,cor ) Φ gn,l,Pn,cor = ----------------------------------------- × Φ Pn × 1 000 [W] η gn,Pn,cor
(B.8)
dove:
Φ Pn è la potenza utile nominale del generatore [kW]
B.2.7.2
Rendimenti e perdite corretti a potenza intermedia Il rendimento corretto a potenza intermedia η gn,Pint,cor nelle condizioni di effettivo funzionamento si calcola come segue:
η gn,Pint,cor = η gn,Pint + f cor,Pint × ( θ gn,test,Pint – θ gn,w ) [%]
(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 essere calcolati 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 media dell'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 a potenza intermedia (prospetto B.2) [°C];
θ gn,w
è la temperatura media effettiva dell'acqua nel generatore (o temperatura dell'acqua di ritorno per generatori a condensazione) in funzione delle condizioni effettive di funzionamento [°C] a potenza intermedia.
La potenza intermedia dipende dal tipo di generatore. Per generatori a combustibile liquido o gassoso la potenza intermedia Φ int è data da 0,3 × Φ Pn. 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
50 °C
0,05
40 °C
0,05
Generatore a condensazione
30 °C
0,20
Generatore a condensazione a gasolio
70 °C
0,10
Generatore standard Generatore a bassa temperatura *
*
Per i generatori a condensazione la prova non è effettuata con la media ma con la temperatura di ritorno pari a 30 °C. Il rendimento corrispondente a questo valore può essere applicato ad una temperatura media di 35 °C.
Le perdite corrette a potenza intermedia Φ gn,l,Pint,cor sono date da: ( 100 – η gn,Pint,cor ) Φ gn,l,Pint,cor = ------------------------------------------- × Φ Pint × 1 000 [W] η gn,Pint,cor
(B.10)
dove:
Φ Pint è la potenza utile intermedia [kW]
B.2.7.3
Perdite corrette a carico nullo Le perdite a carico nullo possono essere dichiarate dal fabbricante qualora siano state determinate 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).
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Le perdite a carico nullo corrette in base alla temperatura del locale di installazione Φ gn,l,Po,cor sono:
θ gn,avg – θ a,gn · 1,25 Φ gn,l,Po,cor = Φ gn,l,Po × §© -----------------------------------[W] θ test,avg – θ a,test¹
(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 di utilizzo [°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 prospetto
B.3
è la temperatura dell'ambiente di prova pari a 20 °C.
Fattore di riduzione della temperatura b gn e valori convenzionali della temperatura interna del locale dove è installato il generatore θ a,gn Ubicazione generatore All'aperto In centrale termica Entro lo spazio riscaldato
Fattore b gn
θ a,gn
1
Temperatura esterna media del periodo di calcolo
°C
0,3
15
0
20
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,Px16) si calcolano con:
B.2.7.4
Φ Px Φ gn,l,Px = ----------- × ( Φ gn,l,Pint,cor – Φ gn,l,Po,cor ) + Φ gn,l,Po,cor Φ Pint
[W]
(B.12)
Se la potenza utile effettiva Φ Px è compresa fra Φ Pint e Φ Pn le perdite del generatore Φ gn,l,Px si calcolano come segue:
Φ Px – Φ Pint Φ gn,l,Px = --------------------------× ( Φ gn,l,Pn,cor – Φ gn,l,Pint,cor ) + Φ gn,l,Pint,cor [W] Φ Pn – Φ Pint
(B.13)
Le perdite totali di energia Q gn,l,t nell'intervallo di attivazione del generatore sono date da:
Φ gn,l,Px × t gn Q gn,l,t = ----------------------------- [kWh] 1 000
(B.14)
dove: t gn è la durata dell'attivazione del generatore nell'intervallo di calcolo (s)
16)
Φ gn,l,Px può essere calcolato anche con un'interpolazione polinomiale di 2° grado.
Φ Pint ( Φ gn,l,Pn,cor – Φ gn,l,Po,cor ) – Φ Pn ( Φ gn,l,Pint,cor – Φ gn,l,Po,cor ) Φ gn,l,Px = Φ 2 Px --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------⋅ Φ Pn Φ Pint ( Φ Pn – Φ Pint ) ( Φ gn,l,Pint,cor – Φ gn,l,Po,cor ) – Φ Pint ( Φ gn,l,Pn,cor – Φ gn,l,Po,cor ) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Φ Pn Φ Pint ( Φ Pn – Φ Pint ) 2
+ Φ Px Φ
2 Pn
+ Φ gn,l,Po,cor
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B.2.8
Calcolo dell'energia ausiliaria L'energia ausiliaria totale si calcola con: W aux,Pn × t gn Q gn,aux = ------------------------------[kWh] 1 000
(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 funzionamento W aux,Px si calcola per interpolazione lineare tra i valori delle potenze degli ausiliari a pieno carico, 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: FC u,Px W aux,Px = W aux,Po + ------------------- × ( W aux,Pint – W aux,Po ) [W] FC u,Pint
(B.16)
Se FC u,Px è compreso tra FC u,Pint e FC u,Pn W aux,Px è dato da: ( FC u,Px – FC u,Pint ) × ( W aux,Pn – W aux,Pint ) W aux,Px = W aux,Pint + ------------------------------------------------------------------------------------------------------- [W] FC u,Pn – FC u,Pint
(B.17)
I valori di W aux a carico nominale, a carico intermedio e a carico nullo sono forniti dal fabbricante. In assenza di tali valori, ai fini del calcolo del rendimento di generazione, essi possono essere 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, n sono 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 atmosferici a gas
Φ Pn Φ Pint Φ Po
40 40 15
0,148 0,148 0
1 1 0
Generatori con bruciatore ad aria soffiata a combustibili liquidi e gassosi
Φ Pn Φ Pint Φ Po
0 0 15
45 15 0
0,48 0,48 0
Generatori atmosferici a gas
Φ Pn Φ Pint Φ Po
40 40 15
0,148 0,148 0
1 1 0
Generatori con bruciatore ad aria soffiata a combustibili liquidi e gassosi
Φ Pn Φ Pint Φ Po
0 0 15
45 15 0
0,48 0,48 0
Generatori a condensazione a combustibili liquidi e gassosi
Φ Pn Φ Pint Φ Po
0 0 15
45 15 0
0,48 0,48 0
Generatori standard
Generatori a bassa temperatura
17)
La potenza elettrica dei generatori di calore comprende normalmente la potenza elettrica totale di tutti gli ausiliari montati a bordo del generatore. Sono ovviamente escluse eventuali pompe installate sul circuito primario di generazione esterne al 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 possono risultare maggiori di quelle effettive.
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B.2.9
Calcolo dell'energia recuperabile
B.2.9.1
Generalità L'energia termica recuperabile è:
B.2.9.2
1)
energia recuperabile dall'energia degli ausiliari elettrici;
2)
energia termica recuperabile dalle perdite dell'involucro.
Energia termica recuperabile dall'energia ausiliaria elettrica I valori di rendimento dichiarati in base alla Direttiva 92/42/CEE tengono già conto del recupero di energia elettrica ceduta al fluido termovettore. Ai fini del calcolo dell'energia termica recuperabile si considera la quota di energia termica trasmessa all'acqua dell'impianto pari a 0,75 del totale. La quota di energia termica ceduta 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 ausiliaria recuperata Q aux,gn,rl è data da: Q aux,gn,rl = Q gn,aux (1 - 0,75) × (1 - b gn) = Q gn,aux × 0,25 × (1 - b gn) [kWh]
(B.19)
dove: 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. Esse vengono espresse come frazione delle perdite totali a carico nullo e si calcolano con:
Φ gn,l,Po,cor × ( 1 – b gn ) × p gn,env × t gn [kWh] Q gn,env,rl = ---------------------------------------------------------------------------------------1 000
(B.20)
dove: p gn,env è la frazione delle perdite a carico nullo - attribuita a perdite all'involucro del generatore. In assenza di dati dichiarati dal costruttore, valori di default sono riportati nel prospetto B.5; t gn prospetto
B.5
è la durata dell'attivazione del generatore nell'intervallo di calcolo [s].
Frazione delle perdite a carico nullo attribuite al mantello - in funzione del tipo di bruciatore Tipo di bruciatore
B.2.9.4
p gn,env
Bruciatore atmosferico
0,50
Bruciatore ad aria soffiata
0,75
Energia termica recuperata complessiva Le 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 alle perdite totali.
B.2.10
Fabbisogno di energia per la combustione Il fabbisogno di energia per la combustione si calcola con: Q gn,in = Q gn,out + Q l,gn - Q l,gn,rh [Wh]
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(B.22)
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B.2.11
Perdite a carico nullo Qualora non siano specificate dal costruttore, le perdite a carico nullo, si calcolano come segue:
Φ Pn · F E Φ gn,l,Po = Φ Pn × ---------- × §© -------------- [kW] ¹ 100
(B.23)
1 000
dove:
prospetto
B.6
Φ Pn
è la potenza utile nominale espressa in W, col limite massimo di 400 kW. Per potenze utili nominali maggiori di 400 kW, si assume comunque tale valore limite;
E, F
sono i parametri riportati nel prospetto B.6.
Parametri per la determinazione delle perdite a carico nullo di default E
F
θ test,avg
Generatore standard Atmosferico Aria soffiata
8,5 8,5
-0,4 -0,4
70 70
Generatore a bassa temperatura Atmosferico Aria soffiata
6,5 5,0
-0,35 -0,35
70 70
Generatore a condensazione
4,8
-0,35
70
Tipo di generatore
B.2.12
Rendimenti minimi a carico nominale e a carico parziale secondo la Direttiva 92/42/CEE Il rendimento minimo del generatore a pieno carico prescritto dalla normativa vigente si determina come segue:
η gn,Pn = A + B × log Φ ' Pn [%]
(B.24)
Il rendimento minimo del generatore a carico parziale (30%) si determina come segue:
η gn,Pint = C + D × log Φ ' Pn [%]
(B.25)
dove:
prospetto
B.7
Φ 'Pn
è la potenza utile nominale espressa in kW, col limite massimo di 400 kW. Se la potenza utile nominale è maggiore di 400 kW, i rendimenti si determinano utilizzando 400 kW nelle formule precedenti;
A, B, C, D
sono i parametri riportati nel prospetto B.7.
Parametri per la determinazione dei rendimenti minimi Tipo di generatore Generatore standard Generatore a bassa temperatura Generatore a condensazione
B.2.13
A
B
C
D
84
2
80
3
87,5
1,5
87,5
1,5
91
1
97
1
Esempio di calcolo del rendimento di generazione mensile con il metodo basato sulla Direttiva 92/42/CEE I prospetti B.8, B.9, B.10 e B.11 riportano un esempio di calcolo del rendimento di generazione mensile con il metodo basato sulla Direttiva 92/42/CEE.
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prospetto
B.8
Calcolo dei fabbisogni Descrizione
prospetto
B.9
Simbolo
Valore
Fabbisogno ideale netto
Q 'h
20 314 kWh secondo UNI/TS 11300-1 equazione (1) Q 'h = Q ,h poiché Q w,rh = 0
Perdite di emissione
Q l,e
1 069 kWh - Radiatori su parete esterna isolata η e = 0,95 prospetto 17 - Carico termico 4-10 W/m3
Perdite di regolazione
Q l,c
438 kWh - Regolazione ambiente 1 K per radiatori = 0,98 prospetto 20
Fabbisogno di energia termica all'uscita dalla distribuzione
Q h,r =Q d,out
21 821 kWh secondo equazione (2) Q aux,e,lrh = 0
Perdite di distribuzione
Q l,d
651 kWh η d = 0,971%
Fabbisogno in uscita dalla generazione
Q gn,out = Q d,in
21 821 kWh + 651 kWh = 22 472 kWh
Calcolo delle temperature dell'acqua Descrizione
Simbolo
Valore
Intervallo di calcolo
-
Mensile - 30 d
Tempo di attivazione
te
30 d per 24 h/d (totale 720 h)
Tipo di unità terminali
-
Radiatori
Esponente della curva dei radiatori
n
1,3 secondo la UNI EN 442-2
Temperatura ambiente
20 °C
Potenza termica di progetto delle unità terminali
Φ e,des = Φ e,n
70 000 W - secondo la UNI EN 442-2 (ΔT e,test = 50 K)
Fattore di carico delle unità terminali
FC u,e
21 821 kWh/70 kW × 720 h = 0,433
Temperatura media delle unità terminali
θ e,avg
20 °C + 50 °C × 0,4331/1,3 = 46,26 °C
Temperatura di ritorno delle unità terminali1)
θ e,r
Max. (2 × 46,26 °C - 53; 1K) = 39,52 °C
1)
Si utilizza la temperatura di ritorno (vedere prospetto B.2 per generatori a condensazione).
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prospetto B.10
Dati d'ingresso del generatore - (valori dichiarati dal fabbricante) Descrizione
Simbolo
Tipo di generatore
Valore A condensazione
Potenza termica utile nominale
Φ Pn
70 kW
Dati di rendimento determinati in prove termiche come richiesto dalla Direttiva 92/42/CEE
η gn,Pn
96% (rendimento a pieno carico) θ gn,w,test,Pn = 70 °C
η gn,Pint
106% (rendimento al 30% del carico) θ gn,w,test,Pint = 30 °C
Potenza elettrica degli ausiliari a pieno carico
W aux,Pn
210 W dato dichiarato dal fabbricante
Potenza elettrica degli ausiliari a carico intermedio
W aux,Pint
60 W dato dichiarato dal fabbricante
Potenza elettrica degli ausiliari a carico nullo
W aux,Po
10 W dato dichiarato dal fabbricante
Combustibile utilizzato
-
Gas naturale
Tipo di bruciatore
-
A modulazione, con ventilatore
Ubicazione del generatore
-
In centrale termica
Tipo di regolazione
-
Climatica compensata
Tipologia del circuito
-
Collegamento diretto alla caldaia
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prospetto B.11
Procedura di calcolo Passo
Riferimento
Dettaglio dei calcoli e risultati
Calcolo della temperatura media e della Appendice A e θ e,avg = 46,26 °C temperatura di ritorno prospetto B.9 θ e,r = 39,52 °C Calcolo della potenza media del mese Equazione B.1 Φ Px = 22 472 kWh /720 h = 31,2 kW Calcolo del fattore di carico del generatore
Equazione B.2 Unico generatore di calore - solo carico termico per riscaldamento FC u = 31,2 kW / 70 kW = 0,446
Calcolo del rendimento corretto a pieno Equazione B.7 f cor,Pn = 0,20 (prospetto B.1) carico θ gn,w,test = 70 °C (prospetto B.1) η gn,Pn,cor = 96% + 0,20 × (70 °C - 39,52 °C) = 102,1% Calcolo delle perdite corrette a pieno carico
Equazione B.8 Φ l,Pn,cor = ((100% - 102,1%)/102,1%) × 70 kW × 1 000 = -1 440 W
Calcolo del rendimento corretto a carico intermedio
Equazione B.9 f cor,Pn = 0,20 (prospetto B.2) θ gn,w,test = 30 °C (prospetto B.2) η gn,Pn,cor = 106% + 0,20 × (30 °C - 39,52 °C) = 104,1%
Calcolo delle perdite corrette a carico intermedio
Equazione B.10 Φ l,Pn,cor = (100% - 104,1%) / 104,1% × 21 kW × 1 000 = -828 W
Calcolo delle perdite a carico nullo Calcolate per default
Equazione B.22 E = 4,8 Prospetto B.6 F = -0,35 (parametri da prospetto B.6) Φ l,Po = 70 000 W × (4,8/100) × (70 000 W/1 000 W)-0,35 = 760 W
Calcolo delle perdite corrette a carico nullo
Equazione B.11 Generatore in centrale termica θ a,gn = 15 °C (prospetto B.3) Φ l,Po,cor = 760 W × ((46,26 °C - 15 °C)/(70 °C - 20 °C))1,25 = 2 218 W
Calcolo delle perdite corrette al carico effettivo
Equazione B.13 Essendo Φ Px > Φ Pint Φ l,gn,Px = (31,2 - 21)/(70 - 21)×(-1 440 - 828) - 828 = - 1 300 W
Calcolo delle perdite totali del generatore
Equazione B.14 Q gn,l = -1 300 × 720/1 000 = -936 kWh
Calcolo delle perdite totali di generazione
-
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 Punto B.2.9.2 dagli ausiliari del generatore nella rete di distribuzione
Unico generatore di calore. Le perdite sono pari al valore precedente
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
Equazione B.21 Q gn,rl = 11,5 kWh + 838 kWh = 849,5 kWh
Calcolo del fabbisogno di energia per la Equazione B.22 Q gn,IN = 22 472 kWh - 849,5 kWh = 21 622,5 kWh combustione
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B.3
Metodo analitico di calcolo delle perdite di generazione Il metodo di calcolo analitico richiede, oltre ai valori prestazionali che devono essere normalmente forniti dal fabbricante del generatore, altri valori. Tali valori sono generalmente forniti nella letteratura tecnica dei prodotti. In caso contrario si deve ricorrere ai valori di default riportati nella presente specifica tecnica.
B.3.1
Principio del metodo Il metodo di calcolo è basato sui seguenti principi: 1)
il tempo totale di funzionamento t gn del generatore (tempo di attivazione) è suddiviso 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 delle seguenti 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 conto delle seguenti perdite:
3)
-
perdite di calore sensibile al camino a bruciatore spento: Q ch,off,
-
perdite all'involucro del generatore: Q gn,env;
l'energia ausiliaria è trattata separatamente in relazione ad apparecchi posti funzionalmente prima o dopo la camera di combustione: Q aux,af
energia ausiliaria per apparecchi dopo la camera di combustione (pompe di circolazione primarie funzionanti per tutto il periodo di attivazione del generatore di calore) t gn = t on + t off;
Q aux,br energia ausiliaria per apparecchi prima della camera di combustione (in particolare il ventilatore dell'aria comburente), funzionanti solo quando il bruciatore 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 di combustione, funzionanti per tutto il periodo attivazione del generatore 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 di combustione 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: Q gn,out = Q cn + ( Q aux,br,rh + Q aux,af,rh ) – ( Q ch,on + Q ch,off + Q gn,env ) [Wh]
(B.26)
Il bilancio energetico è illustrato nella figura B.1.
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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 potenza termica 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 al camino a bruciatore acceso P 'ch,on18);
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, con riferimento 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, con riferimento 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:
18)
19)
ΔT w,fl
differenza di temperatura fra fumi ed acqua di ritorno in caldaia a potenza nominale;
O 2,fl,dry
contenuto di ossigeno nei gas di combustione;
Nel caso di generatori nuovi o, comunque certificati, la potenza Φ cn è la potenza del focolare corrispondente alla potenza termica utile nominale. Per valutazioni su generatori esistenti precedenti all'entrata in vigore della Direttiva 92/42/CEE si può utilizzare il presente metodo ricorrendo a misure in campo per determinare la potenza del focolare nelle effettive condizioni di funzionamento. Solitamente Φ ref = Φ cn. La separazione viene fatta solo per consentire l'utilizzo nelle formule di eventuali dati sperimentali 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 dati aggiuntivi: ΔT w,fl,min differenza di temperatura fra fumi ed acqua di ritorno in caldaia alla potenza minima; O 2,fl,dry,min contenuto di ossigeno nei gas di combustione alla potenza minima. Le condizioni di funzionamento sono caratterizzate dai seguenti parametri:
Nota
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.
I fattori di carico e le potenze sono riferite alla potenza al focolare del generatore. I risultati del calcolo sono:
B.3.2
-
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.
Fattore di carico al focolare Il fattore di carico FC è dato da: t on t on FC = ----- = ------------------ [%] t gn t on + t off
(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, si trascurano 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 con contaore) nel caso di impianti esistenti.
B.3.3
Perdite del generatore Nel caso di generatori nuovi, o comunque con dati dichiarati secondo la Direttiva 92/42/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 altri casi, 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 specifiche condizioni di funzionamento. Ciò si applica sia ai dati dichiarati dal costruttore, sia ai dati ricavati 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).
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Le perdite corrette al camino a bruciatore acceso P ch,on sono date da:20) n
P ch,on = [P' ch,on + ( θ gn,w,avg – θ gn,test ) × 0,045 ] × FC [%]
(B.28)
dove: P 'ch,on
sono le perdite al camino a bruciatore acceso (complemento a 100 del rendimento di combustione) in percentuale della potenza al focolare Φ cn e in condizioni di prova, determinate alla temperatura di prova θ 'gn,w,test21) [%]; Se non sono disponibili altri dati, valori di default sono riportati nel prospetto 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) in condizioni di funzionamento reali. Nel caso di generatori a condensazione, al posto della temperatura media si utilizza la temperatura di ritorno in condizioni effettive 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 della massa specifica del generatore, M gn;
FC n
tiene conto della riduzione di perdite in caso di elevate intermittenze, legate alle minori temperature dei prodotti della combustione allo scarico della caldaia. Un elevato valore di n è correlato ad una elevata massa specifica per kW della superficie di scambio fra fumi ed acqua M gn. Se la temperatura θ gn,test è dichiarata dal costruttore dell'apparecchio essa deve corrispondere a quella del valore Φ cn dichiarato. In impianti esistenti θ gn,test deve essere rilevata contestualmente alla misura del rendimento di combustione. Nel caso di generatori a condensazione, al posto della temperatura media si utilizza la temperatura di ritorno in condizioni di riferimento θ gn,test,r. Devono essere utilizzati valori di P ch,on privi di contributi di recupero di calore latente per condensazione, che è calcolato separatamente.
prospetto B.12
Valori di default per P 'ch,on e θ 'gn,test 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
Descrizione
20)
21)
Note esplicative sulla formula (B.28) La formula tiene conto della variazione del rendimento di combustione con la temperatura dell'acqua assumendo una correlazione lineare. L'ipotesi è che il ΔT fra acqua e fumi rimanga costante (cioè un aumento di 20 °C della temperatura dell'acqua causa un aumento della temperatura dei fumi di 20 °C). Un aumento di 22 °C della temperatura dei fumi produce 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 0,045 è valida per eccessi d'aria normali (3% O2 nei fumi). Per nuovi impianti si ipotizza una regolazione corretta. Per sistemi esistenti l'eccesso d'aria contribuisce a P 'ch,on. Se opportuno il fattore 0,045 può essere ricalcolato in accordo all'eccesso d'aria misurato. La formula non tiene conto esplicitamente della potenza massima al focolare regolata effettiva Φ cn. Se tale potenza è significativamente inferiore a quella nominale, P ch,on dovrebbe essere misurata. Qualora il fattore di perdita P 'ch,on sia dichiarato dal costruttore dell'apparecchio, esso deve essere riferito al corrispondente valore θ gn,test. In impianti esistenti, P 'ch,on può essere ottenuto da una misura del rendimento di combustione secondo la UNI 10389. UNI/TS 11300-2:2008
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prospetto B.13
Valori di default dell'esponente n Tipologia del generatore
B.3.3.2
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
Perdite al mantello corrette P gn,env Le perdite al mantello corrette Pgn,env sono date da:22) ( θ gn,w,avg – θ a,gn ) m P gn,env = P' gn,env × k gn,env × -------------------------------------------- × FC [%] ( θ gn,w,test – θ a,test )
(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 riferimento Φ ref (solitamente la potenza nominale al focolare del generatore). In assenza di dati dichiarati dal costruttore, P 'gn,env si calcola come P' gn,env = c 2 – c 3 × log Φ cn [%]
(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 del generatore. Il valore di k gn,env è riportato nel prospetto B.15. k gn,env tiene conto delle perdite recuperate come riduzione delle perdite totali;
θ a,test
è la temperatura ambiente in condizioni di prova. Il valore di default è 20 °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 del parametro caratteristico M gn definito come rapporto fra la massa complessiva del generatore (metallo + refrattari + isolanti) e la sua potenza nominale al focolare. prospetto B.14
Valori di default dei parametri c 2 e c 3 Tipo di isolamento del mantello
22)
c2
c3
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
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 caldaia e la temperatura dell'ambiente di installazione assumendo una correlazione lineare (la dispersione al mantello è controllata 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 si riduce durante il funzionamento in stand by. Ciò avviene solo se la regolazione della temperature ambiente interrompe la circolazione dell'acqua in caldaia. In tutti gli altri casi si assume m = 0.
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prospetto B.15
Valori di default del parametro k gn,env e delle temperature ambiente di prova ed effettive 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
1
20
T e media esterna
M gn kg/kW
m
p
0,0
0,0
0,15 0,1 0,05
0,15 0,1 0,05
Tipo ed ubicazione del generatore
Generatore all'esterno
prospetto B.16
Valori di default dei parametri m e p Descrizione Circolazione permanente di acqua in caldaia 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
B.3.3.3
3
Perdite al camino a bruciatore spento, corrette, P ch,off Questa perdita tiene conto della circolazione parassita di aria nel circuito aria-fumi a bruciatore spento per effetto del tiraggio. Le perdite al camino a bruciatore spento corrette Pch,off si calcolano come segue: ( θ gn,w,avg – θ a,gn ) p P ch,off = P' ch,off × ------------------------------------------- × FC [%] ( θ gn,w,test – θ a,test )
(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 default riportati 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.17
Valori di default di P 'ch,off Descrizione
23)
P 'ch,off [%]
Generatori con bruciatori ad aria soffiata a combustibile liquido e gassoso con chiusura dell'aria comburente all'arresto Generatori 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'arresto Altezza camino 10 m
1,0 1,2
Generatori con bruciatori atmosferici a gas Altezza camino 10 m
1,2 1,6
Il fattore FC p tiene conto della riduzione delle perdite al camino a bruciatore spento se la temperature media della massa del generatore si riduce durante il funzionamento in stand by. Ciò avviene solo se la regolazione della temperature ambiente interrompe la circolazione dell'acqua in caldaia. In tutti gli altri casi si assume p = 0.
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B.3.3.4
Perdite totali di energia Le perdite totali di energia del sottosistema generazione Q gn,l sono date da: Q gn,l = Q ch,on + Q ch,off + Q gn,env [Wh]
(B.32)
Le perdite al camino a bruciatore acceso Q ch,on sono date da: P ch,on Q ch,on = ------------- × Φ cn × t on [Wh] 100
(B.33)
Le perdite al camino a bruciatore spento Q ch,off sono date da: P ch,off Q ch,off = ------------- × Φ ref × t off [Wh] 100
(B.34)
Le perdite al mantello Q gn,env sono date da: P gn,env Q gn,env = ---------------× Φ ref × ( t off – t on ) [Wh] 100
B.3.4
(B.35)
Energia ausiliaria Per 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:
Φ cn W x = c 4 + c 5 § ---------------· © 1 000¹
n
[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
prospetto B.18
Per i carichi elettrici variabili utilizzare la potenza media. Parametri per il calcolo della potenza degli ausiliari Tipo di apparecchio
c4
c5
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
L'energia ausiliaria complessiva assorbita dal sottosistema di generazione è data da: Q aux,gn =
¦ W aux,gn × ton,i
[Wh]
(B.38)
i
L'energia elettrica ausiliaria si suddivide tra quella assorbita da dispositivi ausiliari posti a monte del focolare (per esempio ventilatore aria comburente, pompe combustibile, ecc.) e quella assorbita da dispositivi posti a valle del focolare (per esempio pompe del generatore). Una quota di ciascuna delle due energie elettriche assorbita può essere recuperata come energia termica.
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L'energia ausiliaria immessa prima del focolare e recuperata è data da: Q br =
¦ W br,i × ton × k br,i = W br × k br × ton
[Wh]
(B.39)
i
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: Q af =
¦ Waf,i × ton × k af,i = W af × kaf × ton
[Wh]
(B.40)
i
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:
B.3.5.1
-
generatori di calore monostadio;
-
generatori di calore multistadio o modulanti;
-
generatori di calore a condensazione;
-
generatori modulari.
Generatori monostadio 1)
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 sottosistemi di distribuzione da esso alimentati. Nel caso di più sottosistemi di generazione, far riferimento al punto B.2.5 per la ripartizione del carico totale fra i generatori e determinare il carico Q gn,out,i di ciascun generatore;
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 poi passare 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 conformità al 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: 100 × ( Q gn,out – Q af ) ---------------------------------------------------- + P ch,off + P gn,env t gn × Φ ref FC = ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- [-] Φ cn + k br × W br Φ cn 100 × ------------------------------------- – ---------P ch,on + P ch,off
Φ ref
(B.41)
Φ ref
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: Q gn,in = Φ cn × t gn × FC [Wh]
9)
(B.42)
calcolare le perdite totali con: Q gn,l,t = Q gn,in – Q gn,out + Q br + Q af [Wh]
(B.43)
Non vi sono perdite recuperabili del generatore in quanto le perdite sono state già considerate nel calcolo. 24)
Generalmente è sufficiente una sola iterazione. Possono essere necessarie più iterazioni quando FC è prossimo a zero
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B.3.5.2
Generatori multistadio e modulanti Un 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:
B.3.5.2.1
·
il generatore funziona ad intermittenza alla minima potenza;
·
il generatore funziona con continuità ad una potenza compresa fra il minimo ed il massimo.
Dati aggiuntivi richiesti per i generatori multistadio o modulanti I seguenti dati aggiuntivi sono richiesti per caratterizzare un generatore multistadio o modulante:
Φ cn,min
potenza minima al focolare di funzionamento continuo a fiamma accesa;
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 sono riportati 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 della procedura prevista per i generatori monostadio. Se FC converge ad un valore maggiore di 1, si calcola la potenza media al focolare Φ avg con la seguente procedura: 1)
Determinare la quantità di calore che il generatore deve fornire Q gn,out . In assenza di accumulo esso è uguale alla soma dei fabbisogni di calore Q d,in,i dei sottosistemi di distribuzione alimentati. Nel caso di più sottosistemi di generazione, far riferimento al punto B.2.5 per la ripartizione del carico totale fra i generatori e determinare il carico Q gn,out,i di ciascun generatore;
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;
4)
calcolare Q af con la formula (B.38);
5)
porre Φ cn,avg = Φ cn,min;
6)
calcolare P ch,on,avg con:
Φ cn,avg – Φ cn,min P ch,on,avg = P ch,on,min + ( P ch,on – P ch,on,min ) × ---------------------------------------- [%] Φ cn,max – Φ cn,min 7)
(B.44)
calcolare Φ br,avg con:
Φ cn,avg – Φ cn,min Φ br,avg = Φ br,min + ( Φ br,max – Φ br,min ) × ---------------------------------------- [W] Φ cn,max – Φ cn,min
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(B.45)
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8)
calcolare una nuova Φ cn,avg con:
Φ cn,av
9)
Q gn,out – Q af P gn,env ------------------------------ + ---------------- Φ ref – k br × W br,avg 100 t gn = ---------------------------------------------------------------------------------------------------- [W] P ch,on,avg 1 – ---------------------100
(B.46)
ripetere i passi 6), 7) e 8) finché Φ cn,avg converge. Tipicamente una sola iterazione è sufficiente.
10) calcolare il fabbisogno di combustibile con: Q gn,in = Φ cn,avg × t gn [Wh]
(B.47)
11) calcolare l'energia ausiliaria totale con: Q gn,aux = t gn × ( W af + W br,avg ) [Wh]
(B.48)
12) calcolare l'energia ausiliaria recuperata con: Q aux,gn,r,rh = t gn × ( W af × k af + W br,avg × k br ) [Wh]
(B.49)
13) calcolare le perdite totali con: Q gn,l,t = Q gn,in – Q gn,out + k br × W br × t gn + k af × W af × t gn [Wh] prospetto B.19
Valori di default della potenza minima al focolare per generatori multistadio o modulanti Descrizione
prospetto B.20
Valore
Generatori con bruciatore di gas
0,3 × Φ cn
Generatori con bruciatore di combustibile liquido
0,5 × Φ cn
Valori di default di P 'ch,ON,min e θ 'gn,test per generatori multistadio o modulanti 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
50 temperatura di ritorno
5
70
10
Descrizione
Caldaia a condensazione
Caldaia a gasolio/biodiesel con bruciatore ad aria soffiata
prospetto B.21
Valori di default delle potenze degli ausiliari alla potenza minima del focolare per generatori multistadio o modulanti Descrizione
B.3.5.3
(B.50)
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
W br,min = Φ cn,min × 0,004 W br,min = Φ cn,min × 0,02
Generatori a condensazione Nel caso dei generatori a condensazione si tiene conto del recupero di calore latente di condensazione del vapor d'acqua con una riduzione delle perdite al camino a bruciatore acceso P ch,on. UNI/TS 11300-2:2008
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Il recupero R di calore latente si calcola in base al vapor d'acqua condensato, ottenuto come differenza tra il contenuto di vapor d'acqua nei fumi umidi effettivi e il contenuto di vapor d'acqua nei fumi all'uscita del generatore di calore. Il prodotto del quantitativo di condensato 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 tra la temperatura dei fumi e la temperatura di ritorno dell'acqua Δθ w,fl, che è un dato che caratterizza il generatore di calore. Si utilizzano, quindi, le procedure definite nel punto B.3.3 sostituendo rispettivamente P ch,on o P ch,on,avg e P ch,on,min con: P
* ch,on
P
* ch,on,avg
= P ch,on,avg - R avg [%]
(B.52)
P
* ch,on,min
= P ch,on,min - R min [%]
(B.53)
= P ch,on - R [%]
(B.51)
dove R è il fattore percentuale di recupero di condensazione riferito alle seguenti tre potenze 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 come percentuale di Φ cn,avg [%]; R min è il fattore di recupero di condensazione alla potenza minima, espresso come percentuale di Φ cn,min [%]. 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.
Nota
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 monostadio In generale, la temperatura di scarico dei fumi θ fl è data da:
θ fl = θ gn,w,r + Δ θ w,fl [°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 la corrispondente temperatura di scarico dei fumi [°C].
Temperatura di scarico dei fumi per generatori modulanti Alla potenza minima del focolare Φ cn,min la temperatura di scarico dei fumi θ fl,min è data da:
θ fl,min = θ gn,w,r + Δ θ w,fl,min [°C]
(B.55)
Alla potenza media del focolare Φ cn,avg, la differenza fra la temperatura di ritorno dell'acqua nel generatore e la corrispondente temperatura di scarico dei fumi alla potenza effettiva di funzionamento del generatore Δθ w,fl,avg è data da:
Φ cn,avg – Φ cn,min - [°C] Δ θ w,fl,avg = Δ θ w,fl,min + ( Δ θ w,fl – Δ θ w,fl,min ) × ---------------------------------------Φ cn,max – Φ cn,min
(B.56)
dove: Δθ w,fl
è la differenza fra la temperatura di ritorno dell'acqua nel generatore e la corrispondente 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 la corrispondente temperatura di scarico dei fumi alla potenza minima [°C] La temperatura di scarico dei fumi θ fl,avg è data da:
θ fl,avg = θ gn,w,r + Δ θ w,fl,avg [°C]
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(B.57)
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dove:
θ gn,w,r
è la temperatura effettiva dell'acqua di ritorno al generatore [°C].
Tenore di ossigeno dei fumi per generatori modulanti Alla potenza media Φ cn,avg, il tenore di ossigeno dei fumi O 2avg è dato da:
Φ cn,avg – Φ cn,min O 2,fl,avg = O 2,fl,dry,min + ( O 2,fly,dry – O 2,fl,dry,min ) × ---------------------------------------- [%] Φ cn,max – Φ cn,min
(B.58)
dove: O 2,fl,dry
è il tenore di ossigeno dei fumi alla potenza nominale (massima) [°C];
O 2,fl,dry,min è il tenore di ossigeno dei fumi alla potenza minima [°C]. Si utilizzano i dati O 2,fl,dry e O 2,fl,dry,min forniti dal fabbricante o i dati di default del prospetto B.22. prospetto B.22
Dati di default per il calcolo del valore di R Grandezza
Simbolo
Unità
caso
valore
Umidità relativa dell'aria di combustione
HUM air
%
In tutti i casi
50
Umidità relativa dei fumi
HUM fl
%
In tutti i casi
100
Differenza tra temperatura fumi e temperatura ritorno acqua alla potenza nominale
Δθ w,fl
°C
η gn,Pmin > 102
20
η gn,Pn < 102
60
Differenza tra temperatura fumi e temperatura ritorno acqua alla potenza minima
Δθ w,fl,min
η gn,Pmin > 106
5
η gn,Pn < 106
20
Contenuto di ossigeno alla potenza nominale
O 2,fl,dry
%
In tutti i casi
6
%
Modulazione di aria e di gas
6
Modulazione solo di gas
15
Contenuto di ossigeno alla potenza minima O 2,fl,dry,min
°C
Calcolo del fattore di recupero R (generatori monostadio) Il volume reale (effettivo) di fumi secchi V fl,dry è dato da: 20,94 V fl,dry = V fl,st,dry × -------------------------------------- [Nm3/Nm3] o [Nm3/kg] 20,94 – O 2,fl,dry
(B.59)
dove: O 2,fl,dry
è il tenore di ossigeno nei fumi secchi alla potenza nominale [%];
V fl,st,dry
è il volume dei fumi stechiometrici (teorici) secchi prodotti per unità di combustibile [Nm3/Nm3] o [Nm3/kg].
Il volume reale di aria comburente V air,dry è dato da: V air,dry = V air,st,dry + (V fl,dry - V fl,st,dry) [Nm3/Nm3] o [Nm3/kg]
(B.60)
dove: è il volume dell'aria comburente stechiometrica secca per unità di combustibile [Nm3/Nm3] o [Nm3/kg]; 20,94 V fl,dry - V fl,st,dry non è altro che l'eccesso d'aria, mentre -------------------------------------- è l'indice d'aria. 20,94 – O 2,fl,dry V air,st,dry
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25)
prospetto B.23
Dati di riferimento relativi ai combustibili Grandezza
Simbolo
Unità
Combustibile Gas G2025)
Propano
3
3
Butano
Gasolio
3
3
Potere calorifico superiore H s
kWh/Nm 11,07 kWh/Nm 28,279 kWh/Nm 36,662 kWh/Nm 12,46 kWh/kg kWh/kg
Potere calorifico inferiore
Hi
kWh/Nm3 9,94 kWh/Nm3 kWh/kg
28,988 kWh/Nm3 36,779 kWh/Nm3 11,87 kWh/kg
Volume aria stechiometrica (teorica)
V air,st
Nm3/Nm3 9,52 Nm3/Nm3
23,8 Nm3/Nm3
30,94 Nm3/Nm3 11,23 Nm3/Nm3
Volume stechiometrico di V fl,st,dry Nm3/Nm3 8,52 Nm3/Nm3 fumi secchi (teorico)
21,8 Nm3/Nm3
28,44 Nm3/Nm3 10,49 Nm3/Nm3
3,3 kg/Nm3
4,03 kg/Nm3
M H2O,st kg/Nm3
Produzione stechiometrica di vapor d'acqua
1,65 kg/Nm3
1,18 kg/Nm3
Si calcolano i contenuti di vapor d'acqua alla saturazione per l'aria M H2O,air,sat e per i fumi M H O,fl,sat in base alle rispettive temperature θ air (temperatura aria comburente) e θ fl 2 (temperatura fumi) esprimendoli in kilogrammi di vapor d'acqua per Nm3 di aria secca o di fumi secchi. I dati necessari sono riportati nel prospetto B.24. Per altre temperature si possono eseguire interpolazioni lineari o polinomiali. prospetto B.24
Contenuto di vapor d'acqua alla saturazione in funzione della temperatura Temperatura θ air oppure θ fl °C
0
Contenuto di vapor d'acqua kg/Nm3 alla saturazione M H2O,air,sat oppure M H2O,fl,sat Nota
10
20
30
40
50
0,00493 0,00986 0,01912 0,03521 0,06331 0,1112
60
70
0,1975
0,3596
Il contenuto di vapor d'acqua alla saturazione è espresso come kilogrammi di vapor acqueo per Nm3 di gas secco.
Il contenuto di vapor d'acqua totale dell'aria comburente M H2O,air è dato da: MH
2 O,air
= MH
2 O,air,sat
HUM air × V air,dry × ------------------ [kg/Nm3] o [kg/kg] 100
(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 M H MH
2 O,fl
= MH
2 O,fl,sat
2 O,fl
HUM × V fl,dry × ---------------fl- [kg/Nm3] o [kg/kg] 100
è dato da: (B.62)
In assenza di dati misurati o specificati dal costruttore si pone HUM fl = 100%, ossia fumi saturi all'uscita del generatore. La quantità di condensa prodotta M H MH
2 O,cond
= ( MH
2 O,st
+ MH
2 O,air
2 O,cond
) – MH
2 O,fl
è data da: [kg/Nm3] o [kg/kg]
(B.63)
ossia dalla differenza tra contenuto di vapore nei fumi umidi effettivi (pari alla somma del contenuto di vapore nei fumi teorici e il contenuto di vapore dell'aria comburente) e il contenuto di vapore nei fumi all'uscita del generatore.
25)
Tenuto conto della molteplicità delle fonti di approvvigionamento di gas naturale distribuito in Italia, si assumono come riferimento i dati del metano (gas di prova G20).
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dove: M H O,st
è il contenuto di vapore nei fumi umidi teorici per unità di massa di combustibile (prospetto B.23)26) [kg/Nm3] o [kg/kg].
2
Se M H
2 O,cond
è negativo non c'è condensazione. In questo caso si pone M H
2 O,cond
=0e
risulta R = 0. Il calore latente di condensazione del vapor acqueo H cond,fl è dato da: H cond,fl = 0,6947 - θ fl × 676 × 10-6 [kWh/kg]
(B.64)
ll calore liberato per condensazione Q cond è dato da: Q cond = M H
2 O,cond
× H cond,fl [kWh/Nm3] o [kWh/kg]
(B.65)
Il fattore di correzione del rendimento R (oppure R avg) è dato da: 100 × Q cond R = ------------------------------ [%] Hi
(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 rispettivamente θ 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 modulari Un generatore modulare consiste di N t moduli o generatori, ciascuno avente potenza al focolare minime e massime Φ cn,i,max e Φ cn,i,min, assemblati a cura o secondo le istruzioni del 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 la soluzione 3) è prevista nel caso di generatori a condensazione. In assenza di indicazioni in merito alla soluzione adottata si assume come riferimento la soluzione 1).
B.3.5.4.1
Sistemi modulari senza intercettazione idraulica dei moduli Se il generatore modulare non è dotato di un dispositivo che spegne ed interrompe la circolazione di acqua nei moduli inutilizzati, qualunque sia la modalità di inserimento/disinserimento dei moduli, le perdite effettive del generatore modulare si calcolano 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 numero possibile di moduli Se il generatore modulare è dotato di un dispositivo che spegne ed interrompe la circolazione di acqua nei moduli inutilizzati e la modalità di regolazione prevede il funzionamento del minimo numero possibile di moduli, il numero N di moduli in funzione si calcola come segue: N = int ( N t × FC – 1 ) [-] 26)
(B.68)
ll contenuto di vapore nei fumi teorici dipende dal contenuto percentuale di idrogeno nel combustibile.
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dove FC è calcolato in conformità al punto B.3.5.1 (generatori monostadio) ipotizzando un generatore di calore monostadio avente potenza al focolare Φ cn, ossia pari alla somma delle potenze al focolare a pieno carico dei moduli e fattori di perdita percentuali uguali a quelli del generatore modulare in esame alla massima potenza.27) Le perdite effettive del generatore modulare si calcolano con la procedura definita al punto B.3.5.2 (generatori modulanti) ipotizzando:
Φ cn,max = Φ cn,i,max × N Φ cn,min = Φ cn,i,min
B.3.5.4.3
Sistemi modulari con intercettazione idraulica dei moduli ed inserimento del massimo numero possibile di moduli Se il generatore modulare è dotato di un dispositivo che spegne ed interrompe la circolazione di acqua nei moduli inutilizzati e la modalità di regolazione prevede il funzionamento del massimo numero possibile di moduli, il numero N di moduli in funzione si calcola come segue: N = int ( N t × FC + 1 ) [-]
(B.69)
dove FC è calcolato in conformità al punto B.3.5.1 (generatori monostadio) ipotizzando un generatore di calore monostadio avente potenza al focolare Φ cn = N t × Φ cn,i,min ossia potenza complessiva di tutti i moduli alla minima potenza del focolare in funzionamento continuo ed a fiamma accesa e fattori di perdita percentuali uguali a quelli del generatore modulare 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 nel punto 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 analitico I prospetti B.25 e B.26 riportano un esempio di calcolo del rendimento di generazione mensile con il metodo analitico. Per il calcolo dei fabbisogni e il calcolo delle temperature dell'acqua, si faccia riferimento ai dati dei prospetti B.8 e B.9.
27)
I fattori di perdita del generatore modulare complessivo, essendo espressi in percentuale della rispettiva potenza al focolare, sono uguali a quelli del singolo modulo.
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prospetto B.25
Dati del generatore - (valori di default) Descrizione Tipo di generatore
Simbolo Riferimento -
Ubicazione
Valore Atmosferico a gas monostadio In centrale termica
Potenza termica del focolare
Φ cn
74 kW
Potenza termica di riferimento
Φ ref
74 kW
Perdite al camino a bruciatore acceso P 'ch,on 12% a pieno carico Prospetto B.12 default per generatore atmosferico tipo B Esponente per il calcolo del fattore di carico per il calcolo di P ch,on
n 0,15 Prospetto B.12 default per generatore di ghisa
Perdite al mantello
P 'gn,env Default per vecchio generatore con isolamento medio Prospetto B.14 c 2 = 6,79% c 3 =1,76 W Equazione P gn,env = 6,79 - 1,76 × log(74) = 3,5% [B.29]
Esponente per il calcolo delle perdite di carico al mantello
K gn,env 0,7 Prospetto B.15 default per circolazione continua in caldaia
Fattore di riduzione delle perdite al mantello
m 0,7 Prospetto B.16 default per generatore installato in centrale termica
Perdite al camino a bruciatore spento P 'ch,off 1,6% Prospetto B.17 default per generatore atmosferico H camino >10 m Esponente per il calcolo del fattore di carico per il calcolo di P ch,off
p 0 Prospetto B.16 Circolazione continua dell'acqua in caldaia
Temperatura del locale di prova (bruciatore acceso e spento)
θ a,test
Temperatura media dell'acqua nel generatore per le prove a bruciatore acceso e spento
θ gn,test
Potenza elettrica degli ausiliari prima della camera di combustione
Valori per generatore con bruciatore atmosferico W br Prospetto B.18 c 4 = 40 W c 5 = 0,148 W n = 1 W br = 40 W + 0,148 W × (74 000 W / 1 000)1 = 51 W
20 °C
Prospetto B.15 70 °C
Prospetto B.12
Potenza elettrica degli ausiliari dopo la W af Valori per tutti i generatori camera di combustione Prospetto B.18 c 4 = 100 W c 5 = 2 W n = 1 W af = 100 W + 2 W × (74 000 W / 1 000)1 = 248 W Fattore di recupero di W br
k br Punto B.3.4
0,8 default
Fattore di recupero di W af
K af Punto B.3.4
0,8 default
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prospetto B.26
Procedura di calcolo 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] Pompa di ricircolo - Portata nel generatore maggiore di quella della e [A.7] distribuzione θ gn,f = 70 °C θ gn,w,r = 70 °C - (31 200 W / (1,16 × 6 034 l/h) = 65,5 °C La portata della pompa di ricircolo è V = 70 000 W / (1,16 × 10 K) = 6 034 l/h θ 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 accumulo Q gn,out = Q d,in = 22 472 kWh
Passo 2
B.3.5.1 2)
Attivazione continua 24 h su 24 h - 30 d t 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) Calcolo dei fattori di perdita corretti Equazione [B.28] P 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% Equazione [B.29] P ch,off = 1,6% × [(67,8 °C - 15 °C) / (70 °C - 20 °C)] × 10 = 1,75% Equazione [B.31]
Passo 5
B.3.5.1 5) Equazione [B.39] Equazione [B.40] Equazione [B.38]
Calcolo dei fabbisogni degli ausiliari Q br = 51 W × 0,8 × 720 h × 1 = 29,4 kWh Q af = 248 W × 0,8 × 720 h = 142,8 kWh Q gn,aux = 51 W × 720 h × 1 + × 720 h = 215 W
Passo 6
B.3.5.1 6)
Primo calcolo di FC 100 × ( 22 472 – 142,8 ) ---------------------------------------------------------------- + 1,75 + 2,77 720 × 74 FC = ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- = 0,516 74 + 0,8 × 0,051 74 100 × -------------------------------------------- – ------ × 11,9 + 1,75 74 74
Passo 7 Seconda iterazione
B.3.5.1 7)
Calcolo dei fattori di perdita con il nuovo valore di FC P 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 ausiliari Q br = 51 W × 0,8 × 720 h × 0,516 = 15,2 kWh Q af = 248 W × 0,8 × 720 h = 142,8 kWh Q gn,aux = 15,2 / 0,8 kWh + 142,8 / 0,8 kWh = 197,5 kWh Iterazione di FC - Secondo calcolo di FC 100 × ( 22 472 – 142,8 ) ---------------------------------------------------------------- + 1,75 + 2,77 720 × 74 FC = ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- = 0,510 74 + 0,8 × 0,051 74 100 × -------------------------------------------- – ------ × 10,8 + 1,75 74 74
Successive iterazioni
considerando due cifre decimali il valore converge a 0,51
Passo 8
B.3.5.1 8) Fabbisogno di energia per la combustione Equazione [B.42] Q gn,in = 74 kW × 720 h × 0,51 = 27 172 kWh
Passo 9
B.3.5.1 9) Perdite totali Equazione [B.43] Q gn,l,t = 27 172 kWh - 22 472 kWh + 15,2 kWh + 142,8 kWh = 4 858 kWh
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BIBLIOGRAFIA UNI EN 1264-2
Riscaldamento a pavimento - Impianti Determinazione della potenza termica
e
componenti
-
UNI EN 15316-1
Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell'impianto - Parte 1: Generalità
UNI EN 15316-3-1
Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo per il calcolo dei requisiti 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 dei requisiti 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 dei requisiti 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 system energy requirements and system efficiencies - Parte 4-1: Space heating generation systems, boilers
EN 15603
Energy performance of buildings - Overall energy use and definition of energy ratings
Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16 dicembre 2002 sul rendimento energetico nell'edizia Decreto Presidente della Repubblica N° 412 del 26/08/1993, regolamento recante norme per la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli 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 di rendimento per le nuove caldaie ad acqua calda alimentate con combustibili liquidi o gassosi
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Riproduzione vietata - Legge 22 aprile 1941 Nº 633 e successivi aggiornamenti.
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