La diagnosi energetica degli edifici: i principi di fondo ed i passaggi essenziali

La diagnosi energetica degli edifici: i principi di fondo ed i passaggi essenziali

L’esecuzione di una diagnosi energetica di qualità richiede una procedura ben precisa ed articolata, il cui scopo primario è la garanzia del risultato

Per “diagnosi energetica” di un edificio si intende, in conformità al D.Lgs. 192/05 (allegato A, comma 10), un elaborato tecnico, riguardante tanto il fabbricato quanto gli impianti, volto ad individuare le possibili opportunità di risparmio energetico (quantificandone i risparmi conseguibili, energetico ed economico, ed i rispettivi tempi di ritorno), ad identificare la classe energetica raggiungibile a valle degli interventi ed a fornire, nel contempo, un’adeguata motivazione delle scelte impiantistiche prospettate.

La diagnosi energetica di un edificio può essere diretta, in generale, a differenti scopi, quali una riqualificazione energetica, un’analisi volontaria o il soddisfacimento di obblighi di legge (es. sostituzione di un generatore di potenza superiore a 100 kWt, distacco dall’impianto termico centralizzato, fornitura di un servizio energia, ottenimento dei benefici legati al conto termico, esecuzione degli adempimenti connessi alle grandi imprese ed imprese energivore).

Le modalità operative, gli scopi ed i passaggi essenziali di una diagnosi energetica sono definiti dalle norme UNI CEI/TR 11428 ed UNI CEI EN 16247. In particolare la prima, costituente una sorta di linea guida nazionale, disciplina i requisiti ed aspetti generali mentre la seconda, traduzione italiana della corrispondente norma europea, si articola in quattro parti, riguardanti, rispettivamente, i principi di base, gli edifici, i processi ed i trasporti. Ad esse si aggiungono, per ciascun ambito di applicazione della diagnosi, i rispettivi progetti di linee guida CTI, ad oggi in fase di elaborazione.

Secondo tali norme, la diagnosi energetica di un edificio consiste in una procedura sistematica ed articolata in passaggi ben definiti, così sintetizzabili:

  • l’analisi energetica dell’edificio (volta a fornirne un’adeguata conoscenza del profilo di consumo energetico, tenuto conto di tutti i servizi energetici dei quali l’edificio è provvisto);
  • la raccolta delle bollette (consumi storici) ed il confronto tra i consumi calcolati ed i consumi reali (validazione sul campo del modello di calcolo);
  • l’individuazione delle opportunità di risparmio energetico (ottimizzandole sotto il profilo dei costi-benefici);
  • il rapporto finale in merito alle valutazioni svolte ed alle raccomandazioni proposte;
  • la verifica a posteriori del risparmio conseguito.

Gli aspetti procedurali ed i passaggi essenziali della diagnosi sono riassumibili in uno schema di flusso, rappresentato nella figura 1.

P2050 Art. DS diagnosi fig. 1 schema flusso

Fig. n. 1 Schema di flusso della diagnosi

E’ tuttavia bene sottolineare che le normative suddette forniscono indicazioni prevalentemente formali inquadrando la diagnosi in una procedura normata ed ordinata.

Ciò è senz’altro positivo in quanto tale da regolamentare ed esplicitare i vari passi del procedimento, pur senza modificarne il nucleo centrale, costituito, come è sempre stato fin’ora, dalla competenza ed esperienza del diagnosticatore, il quale non si deve limitare ad adottare metodi predefiniti, bensì essere in grado di interpretarli, adattarli ed applicarli al contesto specifico.

1. Analisi energetica dell’edificio

L’analisi energetica dell’edificio consiste nell’individuazione dei flussi di energia relativi al fabbricato (involucro edilizio) ed agli impianti (sistemi tecnologici dedicati ai differenti servizi). Presupposto di tale analisi è l’esecuzione di un accurato rilievo. Occorre però mettere in evidenza una profonda differenza, dal punto di vista metodologico, tra i calcoli finalizzati alla certificazione ed i calcoli finalizzati alla diagnosi.

Se infatti lo scopo dei calcoli di certificazione è quello di definire indicatori di riferimento, volti a “contrassegnare” gli edifici ed a consentirne il confronto, l’obiettivo primario di una diagnosi è la costruzione di un modello di calcolo affidabile, finalizzato all’individuazione dei consumi effettivi ed alla modellazione delle possibili opere di efficientamento.

Ne consegue che, in caso di certificazione, occorre attenersi a metodologie ben circoscritte nonché strettamente normate. In particolare, le metodologie di calcolo per la valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici sono ad oggi definite dai decreti attuativi della Legge 90/13, vale a dire i DM 26.06.15, secondo i quali il pacchetto normativo di riferimento è costituito dalla specifiche tecniche UNI/TS 11300 ed altre norme EN ad esse correlate. Il calcolo deve essere condotto mensilmente ed in regime “quasi stazionario”, tenuto conto del contributo fornito sia da fonti rinnovabili “in situ” sia da cogenerazione.

In caso invece di diagnosi, pur costituendo le UNI/TS 11300 il metodo di base ed un punto di riferimento, ci si avvale di un calcolo più “libero”, il quale si discosta, ove necessario, da esse in virtù dell’obiettivo primario perseguito, vale a dire la comprensione delle ragioni dei consumi effettivi. Entrano quindi in gioco, in tale contesto, la sensibilità ed esperienza del progettista, elementi discriminanti ed essenziali per la corretta scelta dei dati di ingresso ed  impostazione del modello.

Va inoltre precisato che il metodo fornito dalle UNI/TS 11300 dovrà essere, in prospettiva futura, adeguato alle nuove norme europee (EPBD), attualmente al voto formale, le quali introdurranno ulteriori affinamenti, come ad esempio il miglioramento del calcolo estivo, utile in modo particolare per le valutazioni di diagnosi nei climi mediterranei.

I differenti scopi ed approcci dei calcoli finalizzati alla certificazione ed alla diagnosi sono inoltre espressi ed enfatizzati  dall’adozione di differenti opzioni ed impostazioni. Il calcolo delle prestazioni energetiche può essere infatti condotto secondo tre differenti modalità di valutazione, come definite dalle specifiche tecniche UNI/TS 11300 (prospetto 2): A1 (di progetto), A2 (standard) ed A3 (adattata all’utenza).

Le prime due modalità (A1 ed A2), le quali trovano applicazione, rispettivamente, ai calcoli di progetto ed alla formulazione dell’APE, si fondano sull’adozione di parametri convenzionali, rappresentativi delle condizioni di clima ed utenza standard.

La terza modalità (A3), da utilizzarsi ai fini delle diagnosi energetiche, si fonda invece su parametri quanto più possibile effettivi, volti a rappresentare le reali condizioni dell’edificio.

Impostazioni suscettibili di modifica secondo la modalità di valutazione possono essere, a solo titolo di esempio:

  • dati climatici;
  • dati di utenza (temperature interne, umidità relativa interna, ricambi d’aria ed apporti);
  • portate d’aria;
  • consumi di ACS;
  • temperature delle reti di ACS;
  • stagioni di calcolo;
  • presenza o meno dei vicini (stato di occupazione dell’edificio);
  • regime di funzionamento dell’impianto;
  • adozione del fattore di contabilizzazione (da utilizzarsi solo in caso del calcolo A3).

Le differenti modalità di valutazione possono discostarsi più o meno tra di loro secondo il caso specifico ed al limite possono coincidere. Il calcolo A3 è comunque da ritenersi, in generale, più “raffinato” in quanto richiedente maggiori sensibilità ed esperienza da parte del progettista.

Quanto invece agli strumenti di calcolo, essi devono essere, ai fini della certificazione, provvisti di un’apposita validazione, fornita dal Comitato Termotecnico Italiano (CTI).
Tale validazione “formale” è invece sostituita, nel caso della diagnosi, da una validazione “effettiva”, ottenuta sul campo in virtù del confronto tra i valori calcolati ed i valori reali, come nel seguito approfondito.

 2. Confronto tra i consumi calcolati ed i consumi reali

Punto nodale della procedura di diagnosi energetica è l’esecuzione del confronto tra i consumi calcolati, frutto dell’analisi energetica precedentemente eseguita, ed i consumi reali, ottenuti dalle misure dei contatori o dalla raccolta delle bollette. L’esito positivo di tale confronto, costituente la validazione “sul campo” del modello di calcolo, è il tratto distintivo di una diagnosi energetica di alta qualità oltre che un presupposto ineludibile per la garanzia del risultato.

Tale confronto si effettua, generalmente, sui consumi di combustibile ed energia elettrica, i dati più facilmente reperibili nonché ben rappresentativi delle prestazioni energetiche complessive dell’edificio. Ciò non esclude che il confronto si possa effettuare su parametri di altro tipo, quale ad esempio l’energia utile in uscita dalla centrale termica o in ingresso agli alloggi, ove si disponga di dispositivi di contabilizzazione.

Nel caso di diagnosi eseguite accuratamente ed attraverso modelli di calcolo affidabili, la percentuale di scostamento tra i dati calcolati ed i dati reali dovrebbe risultare non superiore al 5%, caso in cui il modello può considerarsi “validato” ed adeguato per le successive simulazioni (raccomandazioni).

Ciò non significa, come è bene precisare, che i conti debbano “tornare” per forza. La diagnosi può essere talvolta occasione per individuare particolari criticità o problematiche (ad esempio guasti o perdite delle tubazioni), le quali sono causa di consumi anomali. In tale caso la discrepanza tra i valori calcolati ed i valori reali non va corretta bensì messa in evidenza motivandone adeguatamente le ragioni. L’abilità ed esperienza del diagnosticatore consistono proprio nel costruire un modello di calcolo stabile, fondato su assunzioni ed impostazioni certe, cosicchè qualsiasi scostamento da esso sia imputabile non ad un errore ma a precise motivazioni.

Affinchè il confronto possa considerarsi significativo, occorre però che i parametri tra loro raffrontati siano valutati in condizioni omogenee ed, a tale scopo, si ricorre ad appositi fattori di correzione, da applicarsi al dato reale, volti a tener conto di svariati aspetti, quali la stagionalità (fattore di destagionalizzazione, basato ad esempio sui gradi giorno), il grado di occupazione o altro, secondo il caso.

Altro presupposto per un confronto affidabile è lo scorporo, ove necessario, dei servizi non pertinenti, cioè non coinvolti nella valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici, quali, ad esempio, gli usi cottura o altri usi elettrici. Tali servizi sono spesso contraddistinti da potenze, termiche o elettriche, tendenzialmente “fisse”, il che ne rende la quantificazione o stima relativamente agevole.

Effettuati gli opportuni scorpori ed operazioni preliminari, il confronto può essere effettuato attraverso due differenti modalità: su base annua ed attraverso la firma energetica.
Per “firma energetica” si intende la rappresentazione, in forma grafica, della relazione intercorrente tra la potenza consegnata da uno o più vettori energetici ed il corrispondente valore della temperatura esterna media. Tale correlazione è tipicamente espressa da una nuvola di punti, più o meno dispersi secondo i dati disponibili, ed una relativa retta interpolante.

Le caratteristiche della firma energetica, quali la sua pendenza ed il punto di intersezione con l’asse delle ascisse, costituiscono significative indicazioni circa le prestazioni ed i requisiti energetici dell’edificio.

Il confronto attraverso la firma energetica, effettuabile in riferimento ai singoli contatori ed ai differenti servizi, richiede l’esecuzione dei seguenti passaggi:

  • suddivisione della stagione termica o anno solare considerati in differenti periodi di osservazione, ciascuno contraddistinto da una data di inizio ed una data di fine;
  • reperimento, per ciascun periodo di osservazione, delle letture del contatore oggetto del confronto (consumo di combustibile o di energia elettrica) oltre che del valore della temperatura esterna media sulle 24 ore (da misure in loco o centralina meteorologica);
  • calcolo, per ciascun periodo di osservazione, della potenza (Φdel), termica o elettrica, consegnata dal vettore energetico considerato;
  • costruzione, a partire dai parametri così elaborati, del grafico costituente la firma energetica, vale a dire definizione, per regressione lineare, della retta interpolante.

Un esempio di confronto attraverso la firma energetica è rappresentato nella figura n. 2.

P2050 Art. DS diagnosi Fig. 2 firma energetica

Fig. n. 2: Confronto tra i consumi calcolati ed i consumi reali attraverso la firma energetica eseguito con il software EC720

Le due modalità di confronto, tra loro non alternative ma complementari, hanno valenze differenti. In particolare, il confronto su base annua è sostanzialmente finalizzato alla validazione del modello.

L’utilizzo della firma energetica consente invece di effettuare valutazioni più puntuali ed approfondite fornendo, ad esempio, indicazioni in merito alla temperatura ambiente interna ed all’incidenza degli apporti. Tale metodo beneficia inoltre del maggior impatto dovuto alla rappresentazione in forma grafica ed ha il vantaggio di neutralizzare intrinsecamente l’influenza del clima essendo ciascun punto della firma riferito ad una specifica temperatura esterna.

3. Formulazione delle raccomandazioni

Effettuata la validazione del modello, cioè appurata l’”affidabilità” della metodologia di calcolo, si procede alla formulazione delle raccomandazioni circa i possibili interventi, la quale costituisce, in sostanza, l’obiettivo finale della diagnosi. Si cerca infatti di individuare il consumo teorico dell’edificio, confrontandolo con quello reale, al fine di comprendere, da un lato, se quest’ultimo è “coerente”, dall’altro, se sussistono margini di miglioramento.

Attraverso il modello di calcolo costruito si simulano così possibili interventi di risparmio energetico, i primi dei quali dovrebbero sempre essere quelli relativi alla termoregolazione ed alla contabilizzazione (laddove mancanti). Ciò affinchè l’impianto reagisca alle modifiche del fabbricato ricompensando in tal modo gli utenti virtuosi. Non ha infatti senso eseguire opere di efficientamento, riducendo i fabbisogni, se non si ha poi la possibilità di incidere sui propri consumi.

Le possibili opere di risparmio energetico si articolano spesso in differenti scenari, ciascuno composto da uno o più interventi. Scenari tipici sono, ad esempio:

  • termoregolazione + contabilizzazione;
  • termoregolazione + contabilizzazione + interventi sul fabbricato;
  • termoregolazione + contabilizzazione + interventi sul fabbricato + interventi sul sottosistema di generazione.

Parametri essenziali, diretti alla valutazione di ciascuno scenario ed alla confrontabilità tra scenari differenti, sono:

  • il costo complessivo (sommatoria dei costi dei vari interventi);
  • il risparmio economico conseguibile (variazione della spesa globale annua);
  • il tempo di ritorno dell’investimento (valutabile, in prima istanza, come rapporto tra il costo ed il risparmio);
  • il risparmio energetico conseguibile (esprimibile, ad esempio, in termini di riduzione del combustibile o dell’indice di prestazione energetica globale non rinnovabile);
  • la classe energetica raggiungibile a valle degli interventi.

Il criterio di scelta dello scenario privilegiato dovrebbe fondarsi su una compensazione tra i costi ed i benefici, a cui si aggiungono altri criteri, quali la fattibilità ed opportunità degli interventi (ad esempio, gli interventi sul fabbricato o determinati interventi sugli impianti, se onerosi o di notevole impatto, potrebbero essere eseguiti contestualmente ad altre opere così da condividerne i costi). Ai fini della valutazione approfondita di ciascuno scenario è bene effettuare un raffronto dettagliato tra le prestazioni energetiche a monte ed a valle degli interventi prendendo in esame differenti parametri ed indicatori, quali, ad esempio, i consumi, le spese, i rendimenti, gli indici di prestazione termica ed energetica, ecc. Un esempio di confronto, effettuato attraverso istogrammi, è rappresentato nella figura n. 3.

P2050 Art. DS diagnosi Fig. 3 confronto

Fig. n. 3: Confronto tra i consumi a monte ed a valle degli interventi eseguito con il software EC720

4. Rapporto finale

Fase conclusiva della procedura di diagnosi energetica è la redazione di un resoconto in merito alle valutazioni effettuate ed alle raccomandazioni proposte, denominato “Rapporto finale” o “Relazione di diagnosi energetica”. Tale resoconto dovrebbe essere contraddistinto da un adeguato grado di dettaglio ed ha lo scopo di documentare, in un’ottica di massima trasparenza ed elevato approfondimento, i passaggi salienti dell’analisi condotta oltre che le raccomandazioni formulate.

Il documento si compone tipicamente, tenuto conto dei dettami normativi, dei seguenti capitoli principali:

  • premessa (ad esempio indicazioni relative allo scopo della diagnosi ed ai riferimento normativi);
  • sintesi della diagnosi energetica (tale da fornire fin da subito un quadro riassuntivo delle principali valutazioni effettuate);
  • generalità ed impostazioni di calcolo (modalità di esecuzione del rilievo, parametri adottati, ecc.);
  • analisi energetica dell’edificio, relativa al fabbricato ed agli impianti;
  • raccomandazioni circa i possibili interventi (formulazione degli scenari).

L’elaborato, pur di contenuto strettamente tecnico, dovrebbe essere caratterizzato da notevole chiarezza in modo da essere agevolmente consultabile dall’utente finale (ad esempio soggetto privato o amministratore di condominio), a cui è diretto.

5. Verifica

Una volta eseguite le opere di risparmio energetico, l’ultimo passaggio della procedura di diagnosi energetica consiste, ai fini del rispetto del metodo scientifico, nell’esecuzione di un ulteriore confronto, effettuato, in tale caso, tra i nuovi consumi calcolati, riferiti alle condizioni simulate nello scenario prescelto, ed i nuovi consumi reali, rilevati successivamente all’esecuzione delle opere di risparmio energetico.

Scopo di tale confronto è appurare che le prestazioni attese siano state effettivamente raggiunte. Modalità privilegiata per l’esecuzione del confronto è il ricorso, così come nelle precedenti fasi, alla firma energetica, costruita in riferimento alle nuove condizioni caratterizzanti l’edificio.

 

Un esempio di certificazione energetica... datato gennaio 1997!

Edilclima ha rilasciato le prime certificazioni energetiche a carattere volontario già nel 1995 (come riportato nel volume di Nervetti-Orlandini-Soma “Il progetto termico del sistema edificio-impianto - Esempio di calcolo con EC500” , edito da Hoepli nel medesimo anno).

L’esempio riportato in queste pagine è del gennaio 1997.

Sono state applicate le norme UNI da 10344 a 10349, integrate con le procedure suggerite dalla Commissione Impianti del Consiglio Nazionale dei Periti Industriali.

Si fa notare che l’unità di misura utilizzata per l’energia è il joule, unità coerente con il sistema SI.

Poichè l’ora, simbolo h, è un’unità esterna al sistema SI, sebbene tollerata, anche il wattora con i suoi multipli è considerata un’unità non SI.

Tuttavia, in una riunione congiunta del CEN TC 89 e del CEN TC 228, tenutasi a Parigi, è stato deciso, non senza esitazioni, di adottare, per la certificazione energetica, il kWh.

P2050 Art. DS diagnosi esempio certific 1

 

Quanto ai contenuti, queste prime certificazioni energetiche, poco spettacolari per la mancanza di frecce colorate, contenevano però un’informazione molto importante: il campo di variabilità del consumo energetico dell’unità immobiliare in funzione del comportamento dei vicini.

In caso di assenza dei vicini il consumo energetico dell’unità abitata aumenta, ma l’entità del suo aumento dipende dalle caratteristiche costruttive dell’edificio.

Se il costruttore ha previsto un congruo isolamento termico fra gli alloggi il consumo rimane quasi costante, con presenza o assenza dei vicini.

Se questo isolamento invece manca, l’utente potrebbe avere amare sorprese: un consumo inaspettato.

Si può quindi affermare che la certificazione energetica, a distanza di 20 anni, ha migliorato solo il suo aspetto grafico, mentre i contenuti sono peggiorati.

P2050 Art. DS diagnosi esempio certific 2

 

Pubblicato il: 30/06/2016
Autore: D. Soma