Le abitazioni hanno un proprio consumo energetico, speso sia sotto forma di energia elettrica che di combustibile fossile. La sommatoria dei consumi viene riportato in un indice che vediamo comparire nei certificati energetici o attestati di prestazione energetica, con valori non sempre di facile lettura.
Le dimensioni fisiche in gioco sono diverse ed è importante comprendere le grandezze dimensionali per poter inquadrare meglio l'argomento.
Il tempo
Nell'analisi del consumo energetico di un'abitazione si utilizza normalmente il periodo temporale di un anno solare. Un periodo inferiore sarebbe influenzato dalle condizioni della stagione o della giornata analizzata. Chiaro che a Maggio il consumo energetico di un appartamento non sarà lo stesso che a Gennaio, sia sotto l'aspetto del riscaldamento che dell'illuminazione giornaliera.
L'anno solare, con le sue quattro stagioni, riassume mediamente tutte le condizioni climatiche in cui il fabbricato si troverà ad operare.
L'energia
L'energia è una grandezza fisica connessa alla misura del lavoro e si misura in Joule (J) e con le unità di misura da questo derivabili.
Il Joule esprime la quantità di energia contenuta in una qualsiasi fonte energetica e lo troviamo, ad esempio, scritto sulle etichette degli alimenti, solitamente riportato in forma del suo multlplo KJ (Kilo Joule = 1000 Joule) accanto alle Kcal. Una Cal, caloria, equivale a 4,187 Joule.
Il Joule è per definizione 1 Newton per metro; cioè una massa per una distanza. E' quindi l'espressione del lavoro necessario per spostare la massa componente della forza di un chilogrammo, per un metro; cioè sollevare un oggetto simile ad una mela (100 grammi) da terra fino ad un metro di altezza: Per questo lavoro è necessario spendere un Joule. Al netto delle perdite.
Ogni cosa in grado di bruciare, o di ossidarsi, o che presenti un potenziale energetico trasformabile ha un proprio potere energetico potenziale. Ad esempio 100 grammi di marmellata alla frutta hanno un potere energetico di circa 850 KJ (850.000 J), un ettogrammo di benzina 4300 KJ, un ettogrammo di gas naturale 4700 KJ.
Valori molto elevati se quantificati in "sollevamenti di una mela da terra" (1 Joule) ma che non considerano le perdite del sistema necessario a trasformare l'energia potenziale in lavoro.
La trasformazione dell'energia
Secondo il primo principio della termodinamica (conservazione dell'energia) l'energia non si crea e non si distrugge ma si trasferisce. Significa che il lavoro (che è energia) può diventare calore e viceversa. L'energia passa quindi di stato trasformandosi; ad esempio si trasforma da energia potenziale contenuta in un combustibile in movimento nel caso di un'automobile che trasforma il potere energetico contenuto nella benzina in lavoro che sposta l'auto da un posto all'altro, o la trasformazione di un combustibile in calore di riscaldamento all'interno di una caldaia.
Il rendimento
Nelle varie mutazioni dell'energia avvengono delle perdite, che sono delle trasformazioni di energia non volute e che costituiscono le perdite del sistema di trasformazione.
Ad esempio nel motore a scoppio circa il 70% del potenziale energetico si disperde in calore, lasciando, purtroppo un misero 30% a costituire il rendimento del motore stesso.
Anche i sistemi di riscaldamento delle case hanno un rendimento che è spesso molto inferiore a quello che sembra: Pensiamo ad esempio a quanta energia va dispersa da un caminetto a legna dove tutto il calore sale dalla canna fumaria disperdendosi nell'ambiente. Un sistema decisamente poco efficiente che brucia tanta legna scaldando poco l'ambiente dove è installato.
Tutte le perdite di energia sia quelle dirette che quelle necessarie ai cambi di stato dell'energia potenziale sono sprechi che costano nel bilancio energetico finale.
La potenza
L'energia nell'unità di tempo costituisce la potenza e si misura in Watt (W).
Se torniamo all'esempio della mela da un etto, da sollevarsi di un metro da terra, avremo potenze diverse a seconda del tempo impiegato: Tanto più rapido sarà il lavoro e tanto più alta sarà la potenza necessaria per svolgerlo e quindi l'energia complessiva spesa per unità di tempo.
Un watt equivale ad un Joule al secondo e quindi se alziamo la mela di un etto di un metro da terra in un secondo sviluppiamo circa un Watt.
Lo stesso lavoro in mezzo secondo richiederà più energia (non il doppio) e così via.
La potenza è quindi un lavoro in un determinato tempo e si misura in Watt e nel suo multiplo più conosciuto, il Kilowatt che equivale a 1000 Watt.
Il Kilowattora
Il Kilowattora misura di nuovo l'energia, che sappiamo si misura in Joule, ma in altri termini. E' un sistema più comprensibile per misurare l'energia prodotta da una potenza in un arco di tempo.
Un Wattora è uguale alla potenza di un Watt per un'ora di tempo. 1 Wh = 1(W*h) = 1(J/s * 3600 secondi) = 3600 Joule.
Un Kilowattora equivale a 3600 Kilo Joule.
In soldoni ... ?
Se un Kilowattora equivale a 3600 Kilo Joule, ed un etto di gas naturale equivale a 4700 Kilo Joule possiamo iniziare a capire l'entità dei valori in gioco.
Possiamo mettere in rapporto diretto il potenziale energetico di un combustibile con una potenza in un unità di tempo.
Esempio:
Una stufetta elettrica
Una stufetta elettrica da 2 KW accesa per un'ora consumerà 2 Kilowattora (KWh).
Sarà quindi necessario trasformare una certa quantità di energia (Joule) per fornire questi 2 Kilowatt per un'ora di utilizzo. Avremo bisogno di 7200 KJ di energia.
Esempio:
Una caldaia a metano
Una caldaia a metano normale da 23 KW accesa nell'arco della giornata sarà impegnata (accesa) a seconda di quanto il termostato le dica di accendersi. Dipenderà dal grado di isolamento dell'appartamento. Tanto maggiore sarà l'isolamento e tanto minore sarà l'impegno della caldaia per mantenere la temperatura voluta.
Se per esempio sarà richiesta un'accensione per il 33% del tempo essa dovrà rimanere accesa per 8 ore nell'arco della giornata.
Considerando una potenza modulata a 8 KW necessaria per il mantenimento della temperatura dell'acqua in circolo nei caloriferi avremo un consumo giornaliero di: 8 ore x 8 KW = 64 KWh. Ovvero 64 KWh x 3600 = 230.400 KJ.
Tenuto conto che un kilogrammo di gas naturale esprime 47.000 KJ avremo bisogno di 230.400 KJ / 47.000 KJ/Kg = 4,90 Kg di metano. Ovvero 4,90 x 1,40 (metri cubi al kilogrammo) = 6,86 metri cubi di metano.
Circa 7 metri cubi al giorno, che sono più o meno il consumo di un appartamento medio piccolo e poco isolato nei mesi invernali. 210 metri cubi mese.
Il metano in bolletta, oggi 2018, costa quasi novanta centesimi al metro cubo e quindi i conti sono presto fatti: Circa 200 € al mese nel periodo invernale (più i fissi e tutto il resto in bolletta).
Soldi che se ne vanno per lo più in dispersione termica a tutto incremento dell'inquinamento atmosferico.
La superficie
Non dimentichiamo che stiamo cercando di dare un valore al consumo energetico di un'abitazione. Dobbiamo pertanto tenere in considerazione un'altro parametro: La superficie.
Il consumo energetico è direttamente collegato alla superficie dell'appartamento, tanto più è grande e tanto maggiore è il consumo energetico. Senza superficie (e molti altri parametri come l'esposizione solare) non è possibile dedurre un valore di prestazione indicativo del rendimento energetico di un immobile. Diventa per questo necessario usare un sistema che metta in rapporto il consumo energetico complessivo diviso per la superficie in metri quadrati nell'arco dell'anno solare.
Il Kilowattora metro quadro anno
Anche se può sembrare una parolaccia il il Kilowattora metro quadro anno (kWh/m2 a) riassume tutti i valori presi fino ad ora in considerazione. Con questa unità di misura si può valorizzare la quantità di energia (KWh) necessaria a garantire il corretto clima abitativo per ogni metro quadrato di abitazione sull'arco dell'anno.
Questa grandezza dimensionale è riportata sugli Attestati di Prestazione Energetica (APE) che per legge devono quantificare il consumo energetico di ogni fabbricato.
Maggiore è il valore indicato e maggiore sarà il consumo energetico necessario e quindi il costo in bolletta.
Un appartamento di 80 metri quadrati con un consumo di 260 Kwh/m2a (alto consumo, classe G) costerà ovviamente molto di più di un appartamento di 80 metri quadrati con un consumo di 60 Kwh/m2a (buono).
Diamo i numeri ...
Premesso che questi calcoli sono ampiamente discutibili, che vanno valutati di volta in volta, caso per caso ed opportunamente ponderati.
Premesso che i dati riportati negli Attestati o Certificati di prestazione energetica ricomprendono anche i consumi elettrici degli impianti ed in alcuni casi anche dell'illuminazione (uffici e commerciali).
Possiamo comunque fare un paragone utilizzando i due appartamenti del paragrafo precedente:
Il primo consumerà: 260 Kwh/m2a x 80 metri quadrati = 20.800 Kwh all'anno. Cioè 74.880.000 KJ.
Il secondo consumerà: 60 Kwh/m2a x 80 metri quadrati = 4.800 KWh all'anno. Cioè 17.280.000 KJ.
Se entrambi usano la stessa caldaia e lo stesso impianto termico avremmo un consumo teorico annuo di:
- Primo caso 1.593 Kg di metano (2230 metri cubi) = 2.000 € / anno circa
- Secondo caso 367 Kg di metano (514 metri cubi) = 460 € / anno circa
Una bella differenza.
Ridurre consumi e costi di riscaldamento
Come ridurre i consumi energetici di una casa? Semplice: Isolando.
Risulta chiaro che le bollette di una casa siano direttamente collegate al consumo energetico della stessa, e altrattanto chiaro che se una casa è isolata male costerà molto di più e offrirà un comfort abitativo decisamente inferiore non resta che fare una cosa: Isolare.
Come isolare la casa? Da dove iniziare? Risposta rapida e semplice: Isolare sempre l'ultima soletta o il tetto e solo dopo le pareti.
Con cosa isolare la casa? Risposta rapida e semplice: Con ICYNENE, la schiuma isolante Canadese 100% traspirante.
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Grazie per l'attenzione.
Geom. Giuliano Gualeni
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