La nuova UNI EN ISO 52016-3 e le prestazioni degli elementi adattativi dell'involucro edilizio

La nuova UNI EN ISO 52016-3:2023: di cosa si occupa?

A partire dal 16 novembre 2023 entra in vigore la nuova UNI EN ISO 52016-3:2023 “Prestazione energetica degli edifici - Fabbisogni energetici per riscaldamento e raffrescamento, temperature interne e carichi termici sensibili e latenti - Parte 3: Procedure di calcolo per gli elementi adattativi dell'involucro edilizio”.

La norma specifica le aggiunte o le modifiche da utilizzare nella metodologia di calcolo oraria prevista dalla norma UNI EN ISO 52016-1:2018 “Prestazione energetica degli edifici - Fabbisogni energetici per riscaldamento e raffrescamento, temperature interne e carichi termici sensibili e latenti - Parte 1: Procedure di calcolo”, qualora siano presenti uno o più elementi di involucro adattivi.

La presenza di questi elementi può, infatti, portare a differenze non trascurabili tra le prestazioni energetiche valutate tramite simulazioni energetiche dinamiche dettagliate e quelle ottenute dal metodo orario semplificato introdotto dalla UNI EN ISO 52016-1.

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Secondo quanto previsto dalla UNI EN ISO 52016-3, in presenza di un elemento dell'involucro edilizio adattivo, quest’ultimo sostituisce l'elemento edilizio trasparente nel calcolo secondo la UNI EN ISO 52016-1.

All’interno della norma in esame vengono trattati tre tipi di elementi adattivi dell'involucro edilizio:

1. Elementi di involucro dotati di schermatura solare dinamica;
2. Elementi di involucro con vetri cromogenici;
3. Elementi di involucro con un'intercapedine attivamente ventilata.

Questo documento, insieme ad altri standard internazionali, consente la valutazione delle prestazioni energetiche complessive degli edifici (Energy Performances of Buildings – EPBD), e pertanto può ritenersi parte del gruppo di “EPB standards”.

Può inoltre essere usato per la valutazione dello Smart Readiness Indicator dell’edificio, o per valutare l'impatto dell'elemento dell'involucro edilizio adattivo sulle prestazioni dell'edificio rispetto a un elemento dell'involucro edilizio di riferimento. Non è invece applicabile in caso di elementi dell'involucro edilizio adattivo geometricamente complessi che possono essere modellati solo come zone termiche multiple accoppiate.

ATTENZIONE!
Lo “Smart Readiness Indicator” (SRI) è l’indice comune dell'UE per valutare la predisposizione degli edifici ad accogliere e utilizzare le tecnologie intelligenti digitale, introdotto dalla Direttiva EU 2018/844 sulle prestazioni energetiche degli edifici (EPBD). Obiettivo è la realizzazione di edifici sani, energeticamente efficienti e confortevoli, anche tramite l'automazione degli edifici e il monitoraggio elettronico dei servizi (riscaldamento, acqua calda sanitaria ACS, ventilazione e illuminazione).

I contenuti della UNI EN ISO 52016-3:2023

Vediamo di seguito i principali contenuti della norma.

I componenti di involucro adattivi

Si definisce componente di involucro adattivo un componente con almeno uno strato avente proprietà fisiche che possono essere adattate in modo reversibile come risposta (passiva, intrinseca) a condizioni transitorie, o controllate attivamente per adattarsi a condizioni transitorie o al cambiamento delle priorità (termiche, ottiche e/o strutturali), al fine di mantenere e migliorare il comfort ambientale interno.

La variazione delle proprietà del componente di involucro può avvenire essenzialmente tramite tre meccanismi:

• Movimentazione di parti dell’involucro;
• Mutazioni chimiche all’interno dei materiali di cui è composto;
• Introduzione di flussi d’aria attraverso il componente.

Le condizioni transitorie possono riguardare sia l’ambiente esterno (il clima) che quello interno (requisiti degli occupanti), o interessare localmente l’involucro (temperatura del materiale). Mentre tra la variazione delle priorità, possiamo ade esempio citare: minimizzazione del consumo energetico dell'edificio, ottimizzazione delle condizioni dell'ambiente interno, riduzione al minimo dell'abbagliamento, massimizzazione della privacy, ecc.

I componenti adattivi possono, inoltre, essere controllati attivamente, o attivati dall’ambiente. Nel primo caso, le proprietà del componente sono variabili in funzione di specifiche situazioni o eventi, che possono essere il risultato di un intervento attivo (es. set-point impostati sull’impianto, intervento degli occupanti, algoritmo complesso). Nel secondo caso le proprietà del componente variano passivamente in funzione di specifiche situazioni o eventi per una caratteristica intrinseca, senza possibilità di intervento attivo (ad esempio per effetto della radiazione solare).

Come detto, la norma si occupa di tre tipologie di elementi adattivi dell'involucro edilizio, a loro volta ulteriormente declinabili:

1. Elementi di involucro dotati di schermatura solare dinamica

Con schermatura solare dinamica si intende un elemento installato con lo scopo di fornire o modificare le caratteristiche (ad esempio livello termico, visivo, di sicurezza) di una finestra, porta, facciata continua o facciata, a cui è applicato:

• Tenda interna (es. veneziana, tenda a rullo, tenda verticale, tenda plissettata, tenda a nido d'ape);
• Tenda esterna (es. tenda a rullo verticale, veneziana esterna);
• Tenda integrata (es. veneziana, tenda a rullo);
• Tenda in facciata a intercapedine chiusa (es. non ventilata);
• Persiana (es. tapparella, persiana a battente, persiana a fisarmonica).

2. Elementi di involucro con vetri cromogenici

Ovvero vetri con proprietà ottiche e visive che possono variare (passivamente o attivamente) in funzione di una specifica condizione ambientale:

• Vetri termocromici (passivi);
• Vetri termotropici (passivi);
• Vetri fotocromatici (passivi);
• Vetri elettrocromici (attivi);
• Vetri a cristalli liquidi (attivi);
• Dispositivo per particelle sospese (attivo).

3. Elementi di involucro con un'intercapedine attivamente ventilata

Intercapedine tra due strati di vetrata, o materiale simile, facente parte di un elemento dell'involucro edilizio che può essere intenzionalmente ventilato al fine di scambiare calore tra l'aria e tali strati o l'ambiente interno. Tale ventilazione, che può essere naturale, meccanica o ibrida, può avvenire, ad esempio:

• In facciate a doppia pelle;
• In finestre con veneziana o tenda a rullo integrata;
• Con aperture di ventilazione fisse o motorizzate.

ATTENZIONE!
Nei dispositivi a particelle sospese (Suspended-Particle Devices - SPD), un film laminato sottile di particelle di dimensioni nanometriche simili a bastoncini è sospeso in un liquido e posizionato tra due strati di vetro o plastica, o attaccato a uno strato. Quando l'elettricità entra in contatto con gli SPD attraverso il rivestimento conduttivo, questi si allineano in linea retta e consentono il passaggio della luce attraverso il componente. Una volta tolta l'elettricità, ritornano in uno schema casuale e bloccano la luce. Al diminuire della corrente elettrica, la finestra si oscura gradualmente, fino a diventare completamente buia dopo che tutta l'elettricità è stata rimossa.

Il metodo di calcolo

La procedura di calcolo è composta dai seguenti passaggi:

1. Identificare il tipo di elemento dell'involucro edilizio adattivo;
2. Se l'elemento dell'involucro edilizio adattivo è "semplificato": raccogliere i dati di input dell'elemento dell'involucro edilizio adattivo;
   Se l'elemento dell'involucro edilizio adattivo è "dettagliato": determinare i dettagli del modello dell'elemento dell'involucro edilizio adattivo e raccogliere i dati di input dei suoi componenti;
3. Collegare il modello dell'elemento dell'involucro edilizio adattivo al modello della zona termica ricavato tramite la norma UNI EN ISO 52016-1:2018;
4. Selezionare lo scenario di controllo, attivato dall'ambiente o controllato attivamente (manuale, motorizzato, automatizzato);
5. Eseguire il calcolo orario secondo UNI EN ISO 52016-1:2018 con le aggiunte e gli adattamenti dal Punto 1 al Punto 4;
6. Post-elaborazione dell'output del calcolo.

Modello di calcolo

Rispetto alla modellazione dell'elemento adattivo si identificano due opzioni:

• Elemento di involucro edilizio adattivo semplificato, elemento descritto con un modello (semplificato) a 2 strati/nodi, in cui le proprietà termiche, solari e di luce diurna, per un dato stato, possono essere precalcolate per tutto l’anno (stesso modello semplificato utilizzato per descrivere un elemento costruttivo trasparente nella UNI EN ISO 52016-1:2018);
• Elemento dettagliato dell'involucro edilizio adattivo, elemento descritto con un modello a n° strati/nodi, più complesso rispetto a un elemento dell'involucro edilizio adattivo semplificato (per un dato stato, le proprietà termiche, di luce diurna e solari dell'elemento dell'involucro adattivo dell'edificio dipendono dalle condizioni specifiche, e vengono calcolati di volta in volta in base al modello e alle proprietà dei singoli componenti.

La norma UNI EN ISO 52016-3 descrive come costruire e collegare il modello più dettagliato al modello dell'edificio della norma EN ISO 52016-1. I diversi processi per il modello semplificato e quello dettagliato sono illustrati nella Figura 1.

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