VERIFICA ESPERTA DEL CONSUMO ENERGETICO

L’audit energetico degli edifici in Ucraina è disciplinato da una serie di documenti normativi armonizzati con gli standard europei. Il documento chiave è la norma DBN В.2.6-31:2021 ‘Isolamento termico degli edifici’, che stabilisce i requisiti per le caratteristiche termotecniche delle strutture di involucro e degli impianti tecnologici. Questa norma definisce i valori ammissibili dei coefficienti di trasmittanza termica (valore U) per pareti, coperture, pavimenti, finestre e porte, nonché i requisiti di tenuta all’aria (indicatore n50 non superiore a 3,0 1/h per gli edifici residenziali). Si applicano inoltre la DSTU EN 15217:2018 ‘Prestazione energetica degli edifici. Presentazione della prestazione energetica degli edifici’ e la DSTU EN 15316:2018 ‘Prestazione energetica degli edifici. Metodi per il calcolo dei fabbisogni energetici e dell’efficienza dei sistemi di riscaldamento’. Questi standard forniscono metodologie uniformi per il calcolo dei fabbisogni energetici per riscaldamento, ventilazione, acqua calda sanitaria e raffrescamento, garantendo obiettività e comparabilità dei risultati. In particolare, l’EN 15316 pone l’accento sul calcolo dettagliato delle perdite di calore nelle reti, sull’efficienza di generazione del calore e sui sistemi ausiliari (pompe, ventilatori). Il rispetto di queste norme è obbligatorio nella progettazione, costruzione e ristrutturazione, nonché durante la certificazione energetica degli edifici. Il passaporto energetico, redatto secondo questi standard, è un documento ufficiale che riflette il livello effettivo e calcolato di consumo energetico dell’edificio.

La legislazione ucraina, in particolare la Legge dell’Ucraina ‘Sull’efficienza energetica degli edifici’, impone la certificazione energetica per i nuovi edifici, gli edifici dopo la ristrutturazione e quelli proposti in vendita o in locazione. Ciò crea un meccanismo di controllo e incentiva i proprietari a migliorare l’efficienza energetica. Durante il processo di audit, l’esperto analizza le soluzioni architettoniche e ingegneristiche utilizzando software specializzato basato sulle norme DBN e EN vigenti. Vengono valutati parametri come i ponti termici, la tenuta all’aria dell’involucro edilizio, l’efficienza dei sistemi di riscaldamento, ventilazione, climatizzazione, illuminazione e acqua calda sanitaria. Un aspetto importante è anche l’uso di fonti di energia rinnovabile e di sistemi di gestione automatizzata (BMS). Ad esempio, per gli edifici residenziali di classe C (secondo le norme DBN) il consumo specifico di energia termica per il riscaldamento non deve superare 80 kWh/m² all’anno. Per raggiungere classi superiori, come B o A (Zero Energy Building – edificio a consumo energetico zero), è necessario integrare tecnologie e materiali avanzati. L’audit energetico fornisce un piano d’azione chiaro per raggiungere il livello di efficienza energetica desiderato, individuando le misure prioritarie e il risparmio potenziale. Ciò non solo riduce i costi di esercizio, ma aumenta anche il valore di mercato dell’immobile.

Le pompe di calore sono una delle soluzioni più promettenti per il riscaldamento e l’acqua calda sanitaria, grazie alla loro elevata efficienza energetica. Gli indicatori chiave che caratterizzano l’efficienza di una pompa di calore sono il coefficiente di prestazione (COP – Coefficient of Performance) e il coefficiente di prestazione stagionale (SCOP – Seasonal Coefficient of Performance). Il COP è il rapporto tra la potenza termica utile e la potenza elettrica assorbita in determinate condizioni di funzionamento (ad esempio, +7°C di aria esterna e +35°C di acqua per le pompe di calore aria-acqua). Un valore di COP di 3-5 è tipico per i dispositivi moderni. Tuttavia, il COP è un indicatore statico e non riflette l’efficacia reale durante la stagione di riscaldamento. Per una valutazione più precisa si utilizza lo SCOP, che tiene conto della variazione della temperatura esterna e, quindi, della variazione dell’efficienza della pompa di calore durante l’intera stagione. La metodologia di calcolo dello SCOP è standardizzata nella norma EN 14825 ‘Condizionatori d’aria, refrigeratori di liquido e pompe di calore, con compressore azionato elettricamente, per il riscaldamento e il raffrescamento. Prove e valutazione a carico parziale e calcolo delle prestazioni stagionali’. A seconda della zona climatica (in Ucraina si applica generalmente il clima temperato, corrispondente a Strasburgo nella norma EN 14825), lo SCOP calcolato per le pompe di calore di qualità può raggiungere 3,5 – 5,0, il che significa che per 1 kW di elettricità consumata vengono generati in media 3,5-5,0 kW di energia termica durante la stagione. Ciò è 3-5 volte più efficiente rispetto al riscaldamento elettrico diretto.

La dinamica stagionale dell’efficienza delle pompe di calore è di importanza critica nella loro scelta ed esercizio. La diminuzione della temperatura esterna porta a una riduzione del COP delle pompe di calore aria-acqua, poiché aumenta il salto termico da superare. Ciò richiede un calcolo accurato dei carichi di picco e un possibile uso di fonti di calore aggiuntive (ad esempio, una resistenza elettrica o una caldaia a gas) nei periodi di freddo estremo. Per le pompe di calore geotermiche, questa dipendenza è molto minore, poiché la temperatura del terreno a una certa profondità è relativamente stabile durante l’anno, il che garantisce un COP/SCOP più stabile ed elevato. Oltre a COP e SCOP, è importante considerare parametri come la temperatura massima del fluido termovettore, la temperatura minima di esercizio dell’aria esterna, il livello di rumore dell’unità esterna (secondo la norma DBN Б.2.2-12:2019 ‘Pianificazione e sviluppo dei territori’, i livelli di rumore ammissibili per le aree residenziali durante la notte sono di 45 dBA), nonché la presenza di funzioni ‘Smart Grid Ready’ per l’integrazione nelle reti energetiche intelligenti. Le tecnologie ‘Smart Home’ della casa intelligente permettono di ottimizzare il funzionamento della pompa di calore, adattandola alle reali esigenze degli utenti e alle condizioni meteorologiche, il che aumenta ulteriormente lo SCOP e riduce i costi di esercizio. Investendo in una pompa di calore, è necessario richiedere al fornitore un calcolo dettagliato dello SCOP per la propria regione e il proprio edificio specifico, e non solo il valore di COP in condizioni standard.

Le caldaie restano una fonte di calore diffusa, e la loro efficienza è un fattore chiave nella verifica del consumo energetico. Il rendimento (ККД) è l’indicatore principale che determina quale parte dell’energia del combustibile viene trasformata in calore utile. Le moderne caldaie a gas a condensazione mostrano il rendimento più elevato, raggiungendo il 98-109% (grazie all’uso del calore latente di condensazione del vapore acqueo nei fumi). Per confronto, le caldaie a gas tradizionali hanno un rendimento di circa il 90-92%. Le caldaie a combustibile solido, a seconda della struttura e del tipo di combustibile, possono avere un rendimento dal 70% al 90%. Le caldaie a pirolisi e a pellet sono generalmente più efficienti (fino al 90%). Le caldaie elettriche hanno un rendimento quasi del 100%, tuttavia il riscaldamento elettrico diretto è una delle opzioni più costose, a meno di non utilizzare una tariffazione multioraria dell’elettricità. La scelta del tipo di caldaia dipende dalla disponibilità del combustibile, dal suo costo, nonché dai requisiti normativi sulle emissioni. Ad esempio, in alcune regioni dell’Ucraina sono in vigore restrizioni sull’uso di caldaie a combustibile solido prive di sistemi di depurazione dei fumi. È importante anche tenere conto del fatto che il rendimento dichiarato dal produttore viene raggiunto in condizioni di esercizio ideali, mentre nelle condizioni reali può essere inferiore a causa di un regime di funzionamento instabile, dello sporco nello scambiatore di calore o di un’impostazione non corretta.

Nell’analisi dell’efficienza di una caldaia, occorre considerare non solo il suo rendimento, ma anche i costi di esercizio, che comprendono il costo del combustibile, la manutenzione regolare e le eventuali riparazioni. Le caldaie a gas richiedono un controllo e un’assistenza annuali, obbligatori secondo le norme di sicurezza per la fornitura del gas. Le caldaie a combustibile solido richiedono una pulizia regolare da cenere e fuliggine, nonché uno spazio per lo stoccaggio del combustibile. Per le caldaie a pellet si aggiunge il costo della consegna e del carico dei pellet. Le caldaie elettriche richiedono la manutenzione minore, ma i loro costi di esercizio sono direttamente proporzionali alle tariffe elettriche. Per una valutazione obiettiva è necessario calcolare il costo specifico di un’unità di energia termica (грн/kWh) per ciascun tipo di caldaia, tenendo conto delle tariffe locali del combustibile. Ad esempio, con un costo del gas di 8 грн/m³ (potere calorifico ~9 kWh/m³) e un rendimento della caldaia del 90%, il costo di 1 kWh di calore sarà di circa 0,98 грн. In confronto, una caldaia elettrica con una tariffa di 2,64 грн/kWh (per consumi superiori a 250 kWh al mese) costerà di più. L’analisi di questi dati aiuta a compiere una scelta ponderata degli impianti, che garantirà i costi di esercizio più bassi per tutta la durata di vita, nonché il rispetto delle norme sulle emissioni di sostanze nocive, disciplinate dalla DSTU 4277:2004.

La scelta degli impianti per il sistema di riscaldamento è un passo fondamentale per garantire l’efficienza energetica dell’edificio. Questo processo richiede un approccio completo, che comprende la valutazione dei fabbisogni termici dell’edificio, l’analisi delle fonti energetiche disponibili, il confronto delle caratteristiche tecniche dei diversi tipi di impianti e la loro conformità ai requisiti normativi. Prima di tutto, è necessario effettuare un calcolo preciso delle perdite di calore dell’edificio secondo la metodologia esposta nella norma DBN В.2.6-31:2021, tenendo conto del valore U di tutte le strutture di involucro, dell’infiltrazione d’aria e degli apporti termici interni. Ciò permetterà di determinare la potenza di riscaldamento necessaria, che è la base per la scelta della caldaia o della pompa di calore. Una potenza sovrastimata porterà a costi inutili per l’impianto e a un funzionamento inefficiente con accensioni/spegnimenti frequenti, mentre una potenza sottostimata porterà a un riscaldamento insufficiente nei periodi di gelo estremo. Un aspetto importante è anche la scelta del tipo di sistema di riscaldamento: a radiatori, a pavimento, a convezione. Per le pompe di calore, la soluzione ottimale è il riscaldamento a bassa temperatura (pavimento radiante), che permette di raggiungere il massimo COP/SCOP, poiché un salto termico minore richiede minori consumi energetici da parte del compressore. Per le caldaie tradizionali sono ammesse temperature del fluido termovettore più elevate.

Oltre alla fonte di calore principale, è necessario scegliere accuratamente gli impianti ausiliari: pompe di circolazione, sistemi di regolazione automatica, serbatoi di accumulo. Le moderne pompe di circolazione a velocità variabile (classe di efficienza energetica A o B) consumano notevolmente meno elettricità rispetto ai vecchi modelli a velocità costante. I sistemi di regolazione automatica basati sulla regolazione climatica o su termostati programmabili permettono di mantenere una temperatura ottimale negli ambienti, evitando il surriscaldamento e i costi superflui. Per i sistemi con caldaie a combustibile solido è obbligatoria la presenza di un serbatoio di accumulo termico, che permette alla caldaia di funzionare alla potenza ottimale, indipendentemente dai fabbisogni termici correnti, accumulando il calore in eccesso per un uso successivo. Il volume del serbatoio di accumulo viene calcolato in modo da garantire il funzionamento della caldaia con un’unica carica di combustibile per un determinato periodo, nonché per attenuare i picchi e i cali nella produzione di calore. Questo approccio garantisce un funzionamento stabile del sistema, prolunga la durata di vita degli impianti e riduce il consumo energetico complessivo, in linea con i requisiti dei moderni progetti edilizi che puntano a un’elevata efficienza energetica.

L’esecuzione dell’audit di conformità dei sistemi di riscaldamento nelle condizioni del clima ucraino richiede una profonda comprensione sia delle norme nazionali sia delle particolarità delle condizioni meteorologiche regionali. Il clima ucraino è caratterizzato da notevoli oscillazioni stagionali di temperatura, il che richiede dai sistemi di riscaldamento un’elevata adattabilità e affidabilità. L’audit inizia con l’analisi della documentazione di progetto per la conformità alla norma DBN В.2.5-67:2013 ‘Riscaldamento, ventilazione e climatizzazione’ e alla norma DBN В.2.6-31:2021. Particolare attenzione è dedicata ai calcoli delle perdite di calore, alla scelta della potenza di caldaie/pompe di calore, ai diametri delle tubazioni, nonché alla presenza e al corretto funzionamento dei sistemi di regolazione automatica. Si verifica la conformità degli impianti installati ai dati di targa e ai certificati che attestano la conformità agli standard ucraini (DSTU). È importante anche valutare lo stato effettivo dell’isolamento termico delle tubazioni e degli impianti nella centrale termica o nella sottostazione, poiché i tratti non isolati possono causare notevoli perdite di calore, in particolare nelle lunghe dorsali.

Successivamente viene effettuata un’indagine strumentale, che comprende la misurazione della temperatura del fluido termovettore, della pressione nel sistema, del consumo di elettricità (per pompe, automazione, caldaie elettriche) e di combustibile (per caldaie a gas, a combustibile solido). Per le pompe di calore vengono effettuate misurazioni del COP nei diversi regimi di funzionamento. Per una valutazione obiettiva si utilizzano termocamere per individuare le aree con eccessive perdite di calore nelle strutture di involucro, che influiscono sul carico del sistema di riscaldamento. Si analizza la presenza e la funzionalità dei termostati sui radiatori, dei termostati ambiente, nonché dei sistemi di regolazione climatica, che permettono di ottimizzare il funzionamento del sistema di riscaldamento in base alla temperatura esterna. Si valuta la qualità del montaggio del sistema, l’assenza di sacche d’aria, la correttezza del collegamento e del bilanciamento. In Ucraina, secondo la DSTU EN 15316, il calcolo del consumo energetico deve tenere conto delle temperature medie pluriennali per la specifica regione e del numero di gradi-giorno del periodo di riscaldamento, che a Kyiv è di circa 4500-5000 gradi-giorno all’anno. Un audit completo permette di individuare le non conformità alle norme, i guasti tecnici e le soluzioni inefficaci, proponendo misure concrete per la loro eliminazione e per il miglioramento dell’efficienza energetica del sistema di riscaldamento.

Il Total Cost of Ownership (TCO), ovvero il costo totale di proprietà, è un indicatore chiave per valutare l’efficacia economica degli investimenti negli impianti tecnologici dell’edificio, in particolare nei sistemi di riscaldamento. Il TCO comprende non solo gli investimenti iniziali per l’acquisto e il montaggio degli impianti, ma anche tutti i costi di esercizio lungo l’intero ciclo di vita del sistema (di norma 15-25 anni). Le principali componenti del TCO sono: il costo degli impianti, i costi di progettazione e montaggio, il costo del combustibile/elettricità, i costi di manutenzione ordinaria, i costi di riparazione, nonché il costo dello smontaggio e dello smaltimento. Nella scelta degli impianti si commette spesso l’errore di considerare come criterio principale solo il costo iniziale. Tuttavia, un impianto più costoso ma efficiente dal punto di vista energetico (ad esempio, una pompa di calore con SCOP elevato o una caldaia a condensazione) può garantire un notevole risparmio sui costi di esercizio, in particolare sul combustibile, il che nel lungo periodo porta a un TCO notevolmente inferiore. Ad esempio, la differenza di prezzo tra una caldaia a gas tradizionale e una a condensazione può essere del 20-30%, ma la caldaia a condensazione, grazie al rendimento più elevato (fino al 109% contro il 90%), risparmierà fino al 15-20% di combustibile, ripagando l’investimento iniziale in 3-5 anni.

Per un calcolo obiettivo del TCO, è necessario attualizzare i costi futuri al valore attuale, tenendo conto dell’inflazione e della variazione dei prezzi dell’energia. Ciò permette di confrontare le diverse opzioni di impianti tecnologici su base omogenea. È importante anche considerare la periodicità e il costo della manutenzione. Alcuni produttori offrono garanzie a lungo termine e programmi di assistenza, che possono ridurre i rischi di costi di riparazione imprevisti. Ad esempio, per le pompe di calore, che hanno una struttura complessa, la manutenzione regolare è critica per mantenere un COP elevato e prolungare la durata di vita. Nella valutazione del TCO occorre anche considerare potenziali tasse ambientali e certificazioni che potrebbero essere introdotte in futuro (ad esempio, tasse sulle emissioni di CO2). Gli investimenti in impianti efficienti dal punto di vista energetico, che riducono l’impronta di carbonio dell’edificio, possono diventare più vantaggiosi. Il modello finanziario del TCO aiuta investitori e sviluppatori a prendere decisioni strategiche che garantiscono non solo un rapido ritorno dell’investimento, ma anche un vantaggio economico stabile lungo tutto il ciclo di vita dell’immobile. Nei calcoli si applica spesso una metodologia conforme alla norma ISO 50001, che permette di valutare in modo completo l’efficienza energetica.

Le moderne tecnologie di monitoraggio e automazione sono parte imprescindibile di una verifica e gestione efficace del consumo energetico. I sistemi di gestione dell’edificio (BMS – Building Management System) o, su scala minore, i sistemi di ‘casa intelligente’ (Smart Home), permettono di monitorare in tempo reale il consumo energetico dei diversi impianti tecnologici e di adattarne il funzionamento alle esigenze correnti. Ciò include il monitoraggio del consumo di elettricità, gas, acqua, nonché dei parametri di temperatura negli ambienti, dell’aria esterna e del fluido termovettore. I dati provenienti da numerosi sensori vengono raccolti, analizzati e visualizzati, offrendo un quadro completo dei flussi energetici. Ciò permette di individuare rapidamente anomalie, guasti o regimi di funzionamento inefficienti degli impianti, che potrebbero portare a un consumo eccessivo. Ad esempio, un brusco aumento del consumo elettrico da parte della pompa di calore può indicare un guasto al compressore o una perdita di refrigerante, mentre una distribuzione non uniforme delle temperature negli ambienti può indicare problemi di bilanciamento del sistema di riscaldamento. I sistemi di monitoraggio permettono anche di confrontare il consumo effettivo con gli indicatori calcolati o obiettivo, che costituiscono la base per ulteriori ottimizzazioni.

L’automazione degli impianti tecnologici prevede l’uso di controllori, controllori logici programmabili (PLC) e altri dispositivi per la gestione automatica degli impianti. Può trattarsi di una regolazione climatica del riscaldamento, che modifica automaticamente la temperatura del fluido termovettore in base alla temperatura esterna, oppure di una regolazione per zone, che permette di mantenere regimi di temperatura diversi nei vari ambienti. L’automazione della ventilazione può includere il controllo dei recuperatori, l’adattamento della velocità dei ventilatori in base al livello di CO2 negli ambienti, nonché l’integrazione con il sistema di riscaldamento per minimizzare le perdite di calore durante l’aerazione. I sistemi moderni possono anche integrarsi con le previsioni meteo, gli orari della giornata lavorativa o persino la presenza degli abitanti, permettendo di adattare con la massima precisione il funzionamento degli impianti alle esigenze reali. Ad esempio, se non c’è nessuno in casa, il sistema abbasserà automaticamente la temperatura di riscaldamento a un regime economico. L’uso di dispositivi IoT (Internet of Things) amplia le possibilità di automazione, permettendo di gestire i sistemi da remoto e di ricevere notifiche su eventi importanti. Tali soluzioni complete migliorano notevolmente l’efficienza energetica, il comfort e la sicurezza di esercizio dell’edificio, e semplificano anche il processo di audit energetico, fornendo dati affidabili sul consumo reale.

L’ottimizzazione del consumo energetico dei sistemi di riscaldamento è un processo continuo, che richiede un approccio sistemico. Nelle condizioni dell’Ucraina, dove il costo dell’energia rappresenta una quota significativa delle spese abitative, l’introduzione di soluzioni efficaci è particolarmente attuale. La raccomandazione prioritaria è l’esecuzione di un audit energetico dettagliato dell’edificio secondo la norma DBN В.2.6-31:2021, che aiuterà a individuare le principali fonti di perdita di calore e di inefficienza dei sistemi. Sulla base dell’audit, occorre sviluppare una tabella di marcia per la modernizzazione, dando priorità alle misure in base al periodo di ammortamento. Ad esempio, la sostituzione delle vecchie finestre con moderni doppi vetri a risparmio energetico (con valore R non inferiore a 0,75 m²·K/W per gli edifici residenziali in Ucraina) o l’isolamento della facciata (fino a raggiungere un valore R non inferiore a 3,5 m²·K/W) danno spesso un effetto rapido e significativo. Per quanto riguarda i sistemi di riscaldamento, se disponete di una vecchia caldaia inefficiente, valutate la sua sostituzione con una moderna caldaia a gas a condensazione o una pompa di calore. Prima di installare una pompa di calore, assicuratevi che l’edificio abbia un livello sufficiente di isolamento termico, altrimenti l’efficacia dell’investimento sarà ridotta.

Il passo successivo è l’ottimizzazione del sistema di riscaldamento esistente. Ciò include il bilanciamento idraulico del sistema, l’installazione di valvole termostatiche sui radiatori, nonché il montaggio di termostati ambiente o di sistemi di regolazione climatica. Queste misure permettono di controllare con maggiore precisione la temperatura nelle diverse zone dell’edificio ed evitare il surriscaldamento. La manutenzione regolare delle caldaie (pulizia, controllo dell’automazione) e delle pompe di calore (controllo della pressione del refrigerante, pulizia degli scambiatori di calore) è di importanza critica per mantenere il loro rendimento/COP a un livello elevato. Per le caldaie a combustibile solido, l’uso di combustibile di alta qualità e l’ottimizzazione del processo di combustione (ad esempio, tramite sistemi di sonde lambda) permetterà di ottenere il massimo calore con emissioni minime. Non dimenticate inoltre le possibilità di integrazione di fonti di energia rinnovabile, come i collettori solari per l’acqua calda sanitaria, che possono ridurre notevolmente il carico sulla fonte di calore principale. L’uso attivo dei sistemi di monitoraggio del consumo energetico permetterà di monitorare l’efficacia delle misure adottate ed effettuare ulteriori correzioni. Tutte queste azioni insieme contribuiscono non solo a ridurre i costi di esercizio, ma anche a creare un microclima confortevole e sano negli ambienti, in conformità con le norme sanitarie.