Il Metodo Dinamico Orario secondo UNI 52016 è un sistema di calcolo che permette la stima delle temperature interne e dei fabbisogni energetici per riscaldamento e raffrescamento degli ambienti che compongono le zone termiche di un edificio. Tali risultati sono calcolati tramite la ripetuta risoluzione di un sistema, composto da equazioni di bilancio energetico ottenute dalla suddivisione in nodi delle strutture opache che compongono l’edificio. Il metodo di calcolo sfrutta il principio RC (resistivo-capacitivo) che permette di ottenere una simulazione dettagliata di come il flusso di calore attraversa la struttura opaca spinto dalla differenza di temperatura tra i nodi stessi

Secondo questo metodo l’energia che entra in un nodo viene in parte accumulata all’interno del materiale e in parte ceduta al nodo successivo. Per ogni nodo è quindi necessario definire un valore di capacità e conduttanza termica dato che la quantità di energia immagazzinata e ceduta dipende appunto da questi valori.

Attraverso la risoluzione del sistema è possibile ottenere le temperature dei nodi (dato che queste sono proprio le incognite del sistema); i valori così ottenuti vengono usati come condizioni iniziali per il calcolo delle temperature dell’ora successiva. Ripetendo questa procedura per tutte le ore dell’anno, è possibile valutare come le temperature dei nodi cambiano nel tempo e stimare la direzione e la quantità del flusso energetico che attraversa le strutture. Questo metodo permette infatti di calcolare l’effettiva quota di calore che viene trasferita all’ambiente interno e la quota che viene invece riversata verso l’esterno senza produrre alcun effetto utile.

Anche se la UNI 52016 usa il termine nodo, a causa dell’analogia con il metodo RC, nella realtà va ricordato che il modello si applica a delle superfici, dato che le strutture opache vengono suddivise in “sottostrati” virtuali rispetto alla stratigrafia del componente stesso. Possiamo utilizzare il termine nodo se ipotizziamo di concentrare tutta la massa del materiale in un singolo punto baricentrico allo strato stesso ma, a livello matematico e fisico, è importante ricordare che i valori di capacità termica e di resistenza dell’internodo sono sempre riferiti per unità di superficie [m²].

Al momento esistono due principali regole di suddivisioni in nodi delle strutture opache:

1. Secondo Normativa UNI 52016
2. Secondo Allegato Nazionale

La prima regola consiste nella divisione di tutte le strutture opache sempre in 5 nodi, i cui valori di capacità termica cambiano a seconda di come è realizzata la stratigrafia.

La seconda regola (che è quella implementata in MC11300 ed emanata dal CTI) prevede invece di suddividere il componente in un numero di nodi che dipende dalle caratteristiche fisiche di ogni materiale e dal loro spessore. Con questa regola il numero di nodi può variare da componente a componente, ed essendo tendenzialmente maggiore di 5, rende il calcolo più dettagliato rispetto alla regola della UNI 52016.

Nel dettaglio il Numero di Nodi dello strato di materiale j si ottiene con la seguente equazione:

Per ciascun nodo ottenuto da questa suddivisione è ora necessario calcolare il valore di Capacità Termica e Conduttanza Termica per unità di superficie mediante la regola prevista dalla Tabella 10--bis dell’allegato Nazionale:

Noti i valori capacità e conduttanza è possibile ora analizzare le equazioni di bilancio energetico associate ai nodi che andranno a comporre il sistema del metodo dinamico:

Nodo Superficie Interna:

Nodo Interno:

Nodo Superficie Esterna (non valida per elementi confinanti col terreno):

Le regole di suddivisione in nodi e le equazioni di bilancio energetico per le superfici interne e per i nodi interni sono valide anche per gli elementi a contatto con il terreno, cambia invece il modello che considera gli strati adiacenti al terreno.

Il modello, che si rifà alla UNI EN 13370, prevede l’aggiunta di 2 strati aggiuntivi lato terreno:

1. Il primo strato a contatto con l’ultimo strato esterno dell’elemento è formato da 0,5 m di terreno avente conducibilità, densità e capacità termica del terreno su cui giace l’edificio.
2. Il secondo strato (il più esterno) è uno strato virtuale avente Resistenza Termica calcolata secondo UNI EN ISO 13370, spessore di 0,1 m e una temperatura del nodo superficiale esterna che varia mensilmente secondo la seguente equazione:

Per comprendere come il modello RC viene applicato, è stato realizzato un esempio teorico, applicato su un edificio astratto avente geometria cubica con lato di 10 m.

L’obiettivo di questo esempio è quello di sottoporre l’edificio a una sollecitazione termica esterna e vedere come questa incide sulle strutture e sulle condizioni interne dell’edificio. In particolare, si andrà ad osservare come il sistema di riscaldamento interverrà per mantenere la temperatura interna costante pari a 20°C.

L’esempio verrà descritto dettagliatamente nel prossimo articolo e analizzerà come la capacità termica dei materiali e la posizione degli isolanti nella stratigrafia degli elementi opachi incidono sul metodo dinamico e sui risultati.