EDILCLIMA - PROGETTO 2000

La contabilizzazione del calore

L’articolo tratta in particolare la contabilizzazione indiretta, argomento di grande attualità in conseguenza dei nuovi obblighi di legge

PREMESSA

Prima in Piemonte e poi, più di recente, in Lombardia, la termoregolazione e contabilizzazione del calore negli impianti centralizzati esistenti è obbligo di legge ⁽¹⁾.

NOTA ⁽¹⁾Regione Piemonte: stralcio di Piano per il riscaldamento ambientale ed il condizionamento, allegato alla DCR 98-1247 in attuazione della L.R. 7 aprile 2000, n. 43. Regione Lombardia: paragrafo 10.2. DGR 30 novembre 2011 n. IX/2601.

La norma UNI 10200 sulla ripartizione delle spese di riscaldamento è stata di recente aggiornata ed è attualmente in inchiesta pubblica UNI. La norma tratta la contabilizzazione in tutte le sue forme, diretta ed indiretta.

In questa sede si tratta, in particolare, la contabilizzazione indiretta (costituita dai cosiddetti ripartitori), ossia quella che si utilizza sulla maggior parte degli edifici esistenti, perché di pressante attualità in conseguenza dei suddetti obblighi di legge.

PERCHÉ LA REGOLAZIONE E CONTABILIZZAZIONE DEL CALORE?

La regolazione del calore è il primo intervento da realizzare per predisporre l’edificio a ricevere ulteriori interventi di risparmio energetico.

Regolazione e contabilizzazione (binomio funzionalmente inscindibile) conferiscono ad ogni utenza (appartamento):

1. autonomia gestionale.
   In altri termini, tutti i vantaggi dell’impianto autonomo, senza i suoi problemi;
2. migliore benessere.
   La possibilità di adattare la temperatura di ogni ambiente alle esigenze dell’utente qualunque sia la situazione climatica (sole, nebbia, vento, ecc.) e di abitudini (riposo, movimento, ecc.) conferisce all’abitazione caratteristiche di benessere particolarmente gradevoli;
3. eliminazione di eventuali sbilanciamenti.
   Le temperature desiderate sono garantite anche negli impianti di riscaldamento notevolmente sbilanciati. La corretta progettazione dell’impianto di regolazione annulla i difetti di progettazione degli impianti di riscaldamento e le eventuali manomissioni degli organi di bilanciamento (detentori);
4. un consistente risparmio energetico, tanto che si ripagano in pochissimi anni.
    In linea teorica il risparmio energetico non è garantito perché l’autonomia consente di mantenere nel proprio alloggio anche una temperatura superiore a 20 °C. Di fatto, l’esperienza dimostra che la termoregolazione e contabilizzazione del calore comportano un risparmio che si attesta intorno al 20/25%, dovuto in parte al miglioramento del rendimento di regolazione ed in parte ad un uso più attento dell’impianto. Anche chi imposta una temperatura di netto benessere nei locali di soggiorno, di solito mantiene una temperatura meno elevata nelle camere da letto.

La contabilizzazione diretta

La contabilizzazione diretta è particolarmente adatta per i nuovi impianti a distribuzione orizzontale.

Gli impianti a distribuzione orizzontale sono caratterizzati normalmente da un unico punto di consegna del fluido termovettore ad ogni unità immobiliare.

La contabilizzazione del calore può quindi essere agevolmente realizzata inserendo un contatore di calore opportunamente dimensionato su questa tubazione di adduzione (fig. n. 1).

Fig. n. 1: Struttura di un impianto a distribuzione orizzontale ed esempio di contatore di calore (contabilizzazione diretta)

La contabilizzazione indiretta

La contabilizzazione indiretta è particolarmente adatta per gli impianti a colonne esistenti.

Gli edifici esistenti, ed in particolare quelli costruiti prima degli anni 80, sono molto spesso dotati di impianti di riscaldamento a colonne montanti. I corpi scaldanti sono quindi alimentati da montanti diversi.

Per la contabilizzazione diretta sarebbe richiesto un contatore di calore per ogni corpo scaldante, con costi assolutamente eccessivi. In questi impianti è utile ricorrere alla contabilizzazione indiretta, mediante dispositivi detti “ripartitori”. Si chiama “contabilizzazione indiretta” perché misura indirettamente l’energia emessa dai corpi scaldanti, rilevando i loro parametri caratteristici di funzionamento (fig. n. 2).

Fig. n. 2: Struttura di un impianto a colonne a distribuzione verticale ed esempio di ripartitore (contabilizzazione indiretta)

La regolazione degli impianti esistenti

Gli impianti centralizzati esistenti sono normalmente regolati attraverso la cosiddetta “regolazione climatica centrale”.

Questo sistema è impropriamente chiamato di “regolazione”; andrebbe invece più propriamente definito “di compensazione climatica” perché il sistema non è in grado di verificare la grandezza controllata. Esso produce un’azione di controllo, ma non può verificarne gli effetti.

La sua azione è di predisporre una temperatura del fluido termovettore correlata con la temperatura esterna; il controllo della temperatura degli ambienti abitati è quindi molto approssimativo, non potendo tenere conto degli apporti solari (che possono esserci o meno) e degli apporti interni (di entità variabile nelle diverse unità immobiliari).

L’utente non può in alcun modo regolare le condizioni di temperatura, se non di limitarla quando eccessiva, con l’apertura delle finestre. In teoria potrebbe azionare le valvole manuali, ma normalmente non lo fa, o perché sono bloccate, o perché teme che poi possano perdere o perché teme che limitando il prelievo di calore poi possa essere al freddo.

La regolazione per singolo ambiente

Senza escludere la possibilità di usare valvole elettriche modulanti (meglio utilizzabili nei nuovi impianti) (fig. n. 3) il modo più pratico ed economico per regolare la temperatura di ogni singolo ambiente negli impianti centralizzati esistenti è la valvola termostatica autoazionata (fig. n. 4).

Fig. n. 3: Valvole motorizzate modulanti

Fig. n. 4: Valvola termostatica

La valvola termostatica è un dispositivo che misura la temperatura ambiente, la confronta con il valore impostato e regola la portata del fluido termovettore nel corpo scaldante in modo da mantenere il valore impostato anche al variare del carico termico del locale a causa di apporti interni o solari.

Progettazione dell’impianto di termoregolazione

Poichè l’impianto di termoregolazione è parte integrante dell’impianto di riscaldamento, la progettazione degli impianti di termoregolazione e contabilizzazione del calore è obbligatoria ai sensi della Legge 10/91 e deve essere sottoscritta da un tecnico abilitato alla progettazione degli impianti.

Il corretto funzionamento di un impianto di regolazione termostatica è subordinato alla sua corretta progettazione.

Il progettista, mediante la scelta di appropriati parametri e l’uso di programmi specifici (per esempio “EC610 Contabilizzazione e ripartizione spese” di Edilclima), è in grado di determinare:

 

1. la precisione della regolazione, detta anche “autorità”, ossia la banda proporzionale entro la quale si esplica l’azione di regolazione;
2. la capacità di eliminare gli sbilanciamenti dell’impianto (errori di dimensionamento o dovuti a manomissioni);
3. la temperatura di ritorno, particolarmente importante in presenza di generatori a condensazione;
4. la maggiore o minore sensibilità al comportamento degli altri utenti, attraverso la preregolazione.

 

Conosciamo i corpi scaldanti

Per comprendere come opera la contabilizzazione indiretta occorre conoscere alcune particolarità dei corpi scaldanti a convezione naturale (fig. n. 5).

Fig. n. 5: Corpo scaldante a convezione naturale

Un corpo scaldante a convezione naturale emette una quantità di calore proporzionale alla differenza (Δt) fra la sua temperatura media (tm) e la temperatura dell’ambiente che lo circonda (ta):

Φ = f (k · Δt^1,3)

L’emissione termica dei corpi scaldanti a convezione naturale è ben rappresentata da una retta su diagramma logaritmico (fig. n. 6).

Fig. n. 6: Caratteristica di emissione di un corpo scaldante

La potenza nominale è quella emessa dal corpo scaldante in corrispondenza del Δt di riferimento indicato dalla relativa norma di prova. La norma di prova utilizzata in Italia è la UNI EN 442-04, che ha sostituito la UNI 6514-69.

L’emissione termica di un corpo scaldante è:

oppure:

 

La potenza da utilizzare per l’accoppiamento corpo scaldante/ripartitore è quella riferita ad un Δt di 60 °C.

Ove si disponga di un dato di prova certo e certificato UNI EN 442, la norma prescrive il suo utilizzo, previa trasformazione della sua potenza nominale (riferita a Δt = 50 °C) nella potenza termica riferita a Δt = 60 °C:

In mancanza di un dato certo (caso frequente), meglio ricorrere al metodo dimensionale, previsto dalla norma UNI 10200, valido però solo per corpi scaldanti compresi nella tabella fornita dalla norma.

Qualora i dati UNI EN 442 siano reperibili solo in parte, si può utilizzare, per uniformità, il metodo dimensionale, basato però, per i dati disponibili, sui dati EN 442, ricavando per questi, il valore di C.

Il procedimento è il seguente:

partendo dalla potenza nominale UNI EN 442, si ricava la potenza dell’elemento per Δt = 60 °C:

 Φ_el,Δt60 = Φ_el,UNIEN442 · (60/50)^1,3

Si ricava la potenza di un gruppo di almeno 10 elementi e da questa si ricava il parametro C:

C = (10 ^. Φ_el,Δt60 - 314 ·S) / V

Attraverso il parametro C così ottenuto, si applica il metodo dimensionale anche ai corpi scaldanti di cui si conosce la potenza UNI EN 442.

Esempio:

Φ_el,UNIEN442       = 140,70 W
Φ_el,Δt60               = 178,33 W
C                  = 25.855

I corpi scaldanti emettono calore per convezione naturale (Cv) e per radiazione (Cr) in proporzione diversa e dipendente dalla loro forma. Un radiatore molto compatto trasmette una maggiore quantità di calore convettivo, rispetto ad un radiatore meno compatto (fig. n. 7A e 7B).

Fig. n. 7A: Corpo scaldante con migliore rapporto fra calore radiante e calore totale

Fig. n. 7B: Corpo scaldante con basso rapporto fra calore radiante e calore totale

Con il metodo dimensionale la potenza termica del corpo scaldante (F 60) è data dalla seguente formula:

Φ = (314 ·S) + (C ·V)

dove:

(314 ·S) = componente radiante Cr;
(C ^. V)   = componente convettiva Cv;
S          = 2hl + 2lp + 2ph (m²);
V          = h · l · p (m³).

Fig. n. 8: Misure da rilevare

I valori di C (coefficienti di convezione) sono forniti dalla norma UNI 10200 (validi per radiatori con spessori dei mozzi compresi fra 50 e 60 mm) (fig. n. 9)

Fig. n. 9: Tabella Valori di C (UNI 10200)

Alla potenza termica dei corpi scaldanti, comunque determinata, va aggiunta la potenza termica, sempre a Δt = 60 °C, delle tubazioni di adduzione alimentate insieme al corpo scaldante (fig. n. 10A e 10B).

Fig. n. 10A: Esempio 1: impianti a colonna

Fig. n. 10B: Esempio 2: impianti a collettori

Per un rilievo ordinato dei corpi scaldanti è opportuno predisporre un apposito modulo che costituisca anche promemoria dei dati da rilevare (fig. n. 11).

Fig. n. 11: Esempio di modulo per il rilievo dei dati

I dati così rilevati vanno elaborati per ottenere due documenti importanti:

1. il certificato di potenza installata, per l’utente, comprensivo di tutti i dati rilevati, in modo che l’utente possa verificare l’assenza di errori;
2. il prospetto riassuntivo delle potenze installate nelle varie unità immobiliari, di competenza dell’amministratore, affinché possa verificare nel tempo, la permanenza della situazione rilevata (fig. n. 12).

 

Fig. n. 12: Esempio di certificazione delle potenze installate

Per una contabilizzazione corretta e trasparente è necessario programmare i dispositivi ripartitori con i dati così rilevati, elaborati e, come sopra, certificati, prima della loro installazione (fig. n. 13).

Fig. n. 13: Programmazione del ripartitore

Attraverso la programmazione, il ripartitore generico, individuato dal proprio numero di codice, viene reso specifico per il radiatore su cui verrà installato, attraverso la memorizzazione del dato di potenza e di un coefficiente rappresentativo del tipo di accoppiamento.

Il ripartitore correttamente programmato ha una “velocità di incremento” del valore degli “scatti maturati”, visibile sul display, che è effettivamente rapportabile con l’energia erogata dal corpo scaldante.

Una serie di rilievi sperimentali effettuati presso la camera di prova dei corpi scaldanti del Politecnico di Torino, ha consentito di individuare il punto di media logaritmica delle temperature ad un’altezza di circa il 60% dell’altezza totale del corpo scaldante (fig. n. 14A e 14B).

Fig. n. 14A: Posizione di installazione

Fig. n. 14B: Rilievi sperimentali della media logaritmica delle temperature

Posizione di montaggio del ripartitore sul corpo scaldante

Si tratta di una proprietà fisica che si mantiene costante al variare della differenza di temperatura del fluido termovettore fra entrata ed uscita dal corpo scaldante.

La norma prescrive l’installazione all’altezza indicata dal costruttore. Sarebbe imbarazzante se fosse indicata un’altezza in contrasto con le qualità fisiche del corpo scaldante.

Progetto dell’impianto di contabilizzazione

Il progetto dell’impianto di regolazione e contabilizzazione del calore nasce in realtà durante il rilievo dei corpi scaldanti e la compilazione del modulo di rilievo (vedi fig. n. 11).

Il rilievo deve infatti essere eseguito da un tecnico esperto, in grado di valutare tutte le necessità: eventuali sonde a distanza, posizioni di installazione ed ogni altra particolarità.

Un buon programma per la progettazione dell’impianto di contabilizzazione traduce tutte le scelte del tecnico che ha effettuato i rilievi in istruzioni operative per l’installatore delle apparecchiature (fig. n. 15A e 15B).

Fig. n. 15A: Esempio di elaborato di progetto (sensore a distanza)

Fig. n. 15B: Esempio di elaborato di progetto (sensore incorporato)

La ripartizione delle spese di riscaldamento e acqua calda sanitaria secondo la Legge 10/91

L’art. 26, comma 5 della Legge 10/91 prevede che: “Per le innovazioni relative all’adozione di sistemi di termoregolazione e contabilizzazione del calore e per il conseguente riparto degli oneri di riscaldamento in base al consumo effettivamente registrato, l’assemblea di condominio decide a maggioranza, in deroga agli articoli 1120 e 1136 del codice civile.”

Si tratta di una norma imperativa, non derogabile, che rende nulla qualsiasi indicazione contrattuale diversa.

Il comma 11 del DPR 59/09 affida alle vigenti norme UNI il compito di attuare questa disposizione di legge, in presenza di apparecchiature di contabilizzazione diverse.

Ne deriva che qualsiasi correzione che tenga conto della posizione dell’alloggio e delle sue superfici disperdenti per una ripartizione non basata sull’effettivo consumo è illegale.

La ripartizione delle spese di riscaldamento e ACS secondo la norma UNI 10200

La spesa totale di riscaldamento T è costituita dalla somma della componente energetica E (combustibile ed energia elettrica, calore) e della componente gestionale G (conduzione, manutenzione ordinaria, spese di ripartizione):

T = E + G  (euro)

Il costo dell’energia utile immessa nella rete di distribuzione condominiale (riscaldamento o ACS) è dato dal rapporto fra la spesa energetica E ed il calore utile prodotto o acquistato ed immesso nella rete di distribuzione condominiale⁽²⁾:

NOTA ⁽²⁾La norma non prescrive la misura dell’energia prodotta Qp. Questa può essere calcolata anche moltiplicando le quantità di combustibile consumate per il relativo potere calorifico e per il rendimento medio stagionale del processo di produzione determinato mediante la diagnosi energetica.

La spesa totale per consumi volontari (per riscaldamento o acqua calda sanitaria) è data dalla spesa energetica totale E, diminuita della spesa energetica involontaria, corrispondente al corrispettivo delle dispersioni della rete:

Ev = E - Ed

La spesa per consumi volontari va ripartita fra i condomini in base all’energia consumata, rappresentata da Ev·Uri/Urt (unità di ripartizione totalizzate da un’utenza in rapporto alle unità di ripartizione totali).

La spesa totale per potenza impegnata è data dalla spesa gestionale G, aumentata del corrispettivo del consumo energetico involontario Ed:

Spi = G + Ed

La spesa per potenza impegnata va invece ripartita in base alla potenziale capacità di consumo, rappresentata dal fabbisogno di energia utile della singola utenza fornito dalla diagnosi energetica, in rapporto al fabbisogno totale dell’edificio (fig. n. 16).

Fig. n. 16: Consumo volontario (1) e consumo involontario (Ci)

Ove il gestore non sia in grado di fornire all’utente il costo, anche approssimativo, dell’unità di ripartizione, deve fornire almeno, per il primo anno, un prospetto previsionale che lo informi sulla spesa annua probabile con un uso convenzionale del riscaldamento.

Tale spesa previsionale è data dal fabbisogno di energia utile dell’unità immobiliare in kWh (determinato attraverso la diagnosi), moltiplicato per il costo del kilovattora U determinato come già visto.

A partire dal secondo anno il gestore dovrà fornire il costo approssimato dell’unità di ripartizione, salvo conguaglio a fine anno.

Casi particolari

Copricaloriferi

Le mensole o i copricaloriferi, di diverso tipo, limitano in varia misura l’emissione termica dei corpi scaldanti, come rilevato sperimentalmente (fig. n. 17).

Fig. n. 17: Radiatori: casi particolari

Nei casi a, b, c, d (moti convettivi poco ostacolati) il ripartitore a due sensori può essere montato sul corpo scaldante; in alternativa può essere utilizzato un ripartitore con sensore di temperatura ambiente separato (con errori tollerabili).

Nel caso "e" è invece necessario togliere il copricalorifero o praticare aperture in alto ed in basso, come per i casi "c" e "d".

Attacchi di entrata ed uscita entrambi in basso (compreso monotubo)

L’emissione termica diminuisce rispetto al collegamento tradizionale, per una variazione della temperatura media (fig. n. 18).

Fig. n. 18: Variazione dell’emissione con ingresso e uscita in basso

Il ripartitore misura tuttavia l’emissione correttamente.

Termoconvettori

Il ripartitore può essere usato ma con errori rilevanti a causa di:

• difficoltà di individuare la temperatura media;
• potenza termica condizionata dalla presenza di polvere sulla batteria.

La soluzione (un po’ drastica) è la sostituzione dei termoconvettori con radiatori.

Fig. n. 19: Termoconvettore

Ventilconvettori e pannelli radianti

La contabilizzazione indiretta non è compatibile con le tipologie impiantistiche riportate alle figure n. 20 e n. 21.

Occorre pertanto ricorrere alla contabilizzazione diretta (contatori di calore), ove economicamente applicabile.

Fig. n. 20: Ventilconvettore

Fig. n. 21: Pannelli radianti

Tubazioni esterne

Alcuni vecchi edifici sono stati dotati, in un secondo tempo, di impianti di riscaldamento con circolazione a gravità (tubi grossi a vista nei locali, in quantità e potenza diverse nei vari alloggi e nei vari piani). In questo caso la potenza emessa da questi tubi va calcolata.

La UNI/TS 11300-2 consente di calcolare la temperatura media stagionale dei tubi e l’energia stagionale erogata.

Questa energia, fornita dall’impianto ai vari alloggi in misura determinabile, va sommata ai due prelievi: volontario e involontario, come terzo addendo (fig. n. 22).

Fig. n. 22: Tubazioni di adduzione esterne

Fatturazione delle spese di riscaldamento

Le spese di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria vanno fatturate ai singoli condomini in modo trasparente, con tutte le indicazioni necessarie per comprendere il significato dei vari addebiti (consumo volontario, consumo involontario, ecc.) (fig. n. 23).

Fig. n. 23: Esempio di modulo per la fatturazione delle spese di riscaldamento

Istruzioni per l’uso

Il progettista dell’impianto di contabilizzazione deve fornire agli utenti le istruzioni per un corretto uso dell’impianto, che comprendano il divieto di modificare la situazione dei corpi scaldanti, come certificata.

Deve inoltre fornire consigli per l’uso dell’impianto, quali:

• preferire il servizio continuo, anche nelle ore di assenza;
• la parte inferiore del radiatore più fredda è segno di corretto funzionamento;
• regolazione delle valvole termostatiche eventualmente differenziata nei locali con destinazione d’uso diverse, ecc.

CONCLUSIONE

Il rispetto delle semplici regole sopra esposte ha dimostrato in un notevole numero di impianti un’equa ripartizione delle spese, con soddisfazione di tutti i condomini.

Per contro, le contestazioni e le insoddisfazioni dei condomini, sono generalmente dovute alla sottovalutazione delle raccomandazioni di cui sopra.