Il concetto di bilancio energetico non è proprio solo dell’edilizia. A livello teorico, indica generalmente la relazione tra l’energia in entrata e l’energia in uscita all’interno di un sistema, sia esso organico, meccanico o di altra natura. Se ne parla, infatti, in diversi ambiti scientifici, ma è un tema particolarmente significativo anche in ambito industriale, per gestire al meglio le risorse naturale e i consumi energetici, piuttosto che edile, per comprendere al meglio il funzionamento dell’edificio.
Non si sovrappone al concetto di efficienza energetica, ma sicuramente lo supporta e la crescente attenzione verso la sostenibilità e la riduzione dei consumi rende questa tematica particolarmente rilevante, sia per le nuove costruzioni sia per la riqualificazione degli edifici esistenti.
Il bilancio energetico si basa sulla prima legge della termodinamica, secondo la quale l’energia non può essere né creata né distrutta, ma solo trasformata. Un bilancio energetico è dato dalla differenza tra l’energia in ingresso e l’energia in uscita e può essere positivo, in caso si accumuli più energia di quanto ne venga consumata; negativo, in caso si perda più energia di quanta se ne accumula; in equilibrio, se si rileva una situazione stazionaria.
Nel caso specifico di un edificio, il bilancio energetico rappresenta il rapporto tra tutta l’energia in ingresso, non solo quella prodotta dagli impianti installati, e quella che viene consumata o dispersa. Si tiene conto di tutti gli apporti, i consumi e le dispersioni, inclusi ad esempio l’irraggiamento solare e gli apporti interni o le perdite di calore a causa di scarso isolamento.
Viene calcolato in modo molto puntuale attraverso un’attività di diagnosi energetica, che permette di identificare tutti i punti critici del fabbricando, rilevando in tempo reale molteplici misure.
Come anticipato, l’energia in ingresso è data dalla somma di differenti valori. Una quota decisamente importante è assolta dagli apporti naturali, che derivano da risorse naturali disponibili gratuitamente in loco.
Il principale e più importante esempio è la radiazione solare, in quanto il calore e la luce che provengono dall’esterno influenzano direttamente i consumi energetici interni. Proprio per questo motivo, è necessario studiare in modo molto attento l’orientamento dell’edificio e la disposizione delle aperture, che sono l’effettiva superficie captante per questa quota di energia gratuita.
La corretta progettazione permette di ridurre il fabbisogno energetico per il riscaldamento, il raffrescamento e anche per l’illuminazione interna degli ambienti. A ciò, si aggiungono anche gli apporti interni, ossia il calore generato all’interno di un ambiente vissuto, per la presenza di persone e impianti.
Macchinari elettrici, impianti, il metabolismo delle persone, sono tutte fonti di calore gratuite, che andrebbero considerate, per quanto chiaramente non si possano interamente conteggiare nel bilancio energetico, ma si riducano rispetto alla quota totale effettivamente rilevata. Si individua, per normativa, un “fattore di utilizzazione degli apporti termici”, che dipende anche dalla capacità della struttura di trattenere il calore generato e sfruttarlo al proprio interno.
In ogni caso, prendere in considerazione tutti gli apporti energetici gratuiti, al di là di quale sia la loro fonte, è essenziale per realizzare edifici altamente performanti, tanto che è un tema centrale dell’architettura bioclimatica, della progettazione di NZeb e di case passive.
I consumi energetici di un edificio dipendono da diversi fattori, tra cui sicuramente la sua conformazione e struttura, le modalità con cui viene utilizzato, ma anche il clima esterno.
Le principali voci che innalzano la richiesta di energia, generalmente, sono il riscaldamento invernale e il raffrescamento estivo, fondamentali in qualsiasi tipologia di edificio. A tal proposito, è bene ricordare la differenza tra l’energia primaria utilizzata per soddisfare il fabbisogno termico dell’edificio e il fabbisogno stesso. La quota di energia primaria, infatti, assorbe anche tutte le perdite, banalmente dovute a inefficienze dell’impianto e del sistema di distribuzione, ed è maggiore del fabbisogno ideale di quell’edificio.
Tra i fattori da considerare, poi, ci sono tutti gli scambi termici che avvengono per ventilazione e per trasmissione attraverso gli elementi edili che compongono l’involucro dell’edificio. Si aggiungono, infine, i consumi energetici dovuti all’illuminazione artificiale, al funzionamento di tutti i dispositivi elettrici ed elettronici installati, alla produzione di acqua calda sanitaria.
Il calcolo del bilancio energetico, che può essere semplificato considerando:
Il bilancio energetico può e deve essere ottimizzato, riducendo i consumi di energia primaria. Ciò comporta anche un aumento della sostenibilità ambientale, con una riduzione delle emissioni di CO2 dovute al consumo di energia. Il comfort è sempre garantito, ma scendono i costi di gestione.
Il calcolo del bilancio energetico può essere interessante in fase progettuale, per supportare scelte connesse a materiali, impianti, orientamenti e conformazione degli spazi. Ma anche in fase di riqualificazione energetica, per comprendere al meglio il funzionamento dell’immobile, individuando i punti deboli su cui intervenire.
