Il calcolo dinamico orario — Introduzione
Guida rapida al calcolo dinamico orario secondo UNI EN ISO 52016-1:2018 e appendice nazionale UNI EN ISO 52016-1:2018/NA:2025: che cos'è, su quale modello fisico si fonda, quali dati richiede e quali risultati produce.
Per il contesto normativo (direttiva EPBD, pacchetto di norme EN ISO, dettaglio delle scelte dell'appendice nazionale) vedi Quadro normativo.
💡 Che cos'è il calcolo dinamico
Il calcolo dinamico orario simula il comportamento termico reale dell'edificio ora per ora, per tutte le 8760 ore dell'anno, invece di ragionare su medie mensili come il metodo semi-stazionario (UNI/TS 11300).
La differenza fondamentale è che il metodo dinamico tiene conto dell'inerzia termica: le strutture accumulano e rilasciano calore nel tempo. Una parete massiva assorbe il calore del sole di giorno e lo restituisce di notte; il metodo mensile "spalma" questi effetti, il metodo orario li vede accadere.
In pratica, il calcolo dinamico risponde a domande a cui il metodo mensile non può rispondere:
- Quanto si surriscalda un ambiente in una giornata estiva critica?
- Qual è la potenza di picco realmente richiesta all'impianto, e quando?
- Cosa succede alle temperature se l'impianto è spento o sottodimensionato?
- L'ambiente rispetta i criteri di benessere termico (PMV/PPD) nelle ore di occupazione (verifiche CAM)?
⚙️ Il modello fisico: il metodo orario dettagliato
Il metodo si fonda sulla EN ISO 52017-1, che fornisce il bilancio termico in regime dinamico. A differenza del vecchio modello 5R1C, che riconduceva l'intera zona termica a un unico circuito a parametri concentrati, il metodo della ISO 52016-1 modella separatamente ogni elemento costruttivo scrivendone le equazioni di bilancio.
Ogni zona termica viene rappresentata come una rete di nodi termici:
- un nodo aria interna, con la sua capacità termica interna (arredi, aria, partizioni leggere);
- una catena di nodi per ogni elemento di involucro (parete, copertura, pavimento, serramento): ogni nodo ha una capacità termica (la massa di quella porzione di struttura) ed è collegato ai nodi vicini da conduttanze (la resistenza del materiale).
Ad ogni ora il motore di calcolo scrive un bilancio di energia per ogni nodo: il calore che entra (sole, apporti interni, impianto) meno quello che esce (trasmissione, ventilazione, irraggiamento verso il cielo) deve eguagliare la variazione di energia accumulata nel nodo rispetto all'ora precedente. Per ogni nodo sono considerati simultaneamente gli scambi termici conduttivi (tra nodi adiacenti), convettivi (tra superfici e aria) e radiativi (tra superfici interne e verso volta celeste e ambiente esterno).
Ne risulta un sistema di equazioni lineari che, risolto, fornisce tutte le temperature (aria, superfici, interno delle strutture) di quell'ora. La soluzione dell'ora corrente diventa la condizione di partenza dell'ora successiva: è questa catena che rende il calcolo "dinamico". La massa termica è distribuita sui nodi tramite le capacità termiche areiche, rappresentando l'inerzia reale dei componenti (sfasamento e attenuazione dell'onda termica).
Il passo di calcolo è orario (dt = 3600 s). Per stabilizzare le condizioni iniziali, l'anno di calcolo è preceduto da un mese di pre-calcolo (warm-up), in modo che le strutture partano da uno stato termico realistico.
Tra gli input orari governati dalla norma e dall'appendice nazionale rientrano gli apporti solari attraverso i serramenti, calcolati a partire dall'irradianza incidente (EN ISO 52010-1), dal fattore solare ggl,n, dal fattore correttivo Fw e dai fattori di riduzione delle schermature; gli apporti interni; i profili di occupazione e di regolazione dei set-point; la ventilazione, anche notturna; l'effetto delle schermature mobili secondo le regole di azionamento convenzionali.
🇮🇹 Metodo europeo e Appendice Nazionale italiana
La ISO 52016-1 "base" (metodo UE) usa uno schema semplificato a 5 nodi fissi per ogni elemento opaco: la massa della struttura viene concentrata in pochi punti secondo regole convenzionali (par. 6.5.7.2).
L'Appendice Nazionale italiana (NA:2025) sostituisce questo schema con una discretizzazione più fedele (tabella NA.10-bis): ogni strato del pacchetto murario riceve un numero di nodi calcolato in funzione delle sue proprietà fisiche (tramite il numero di Fourier, che lega conducibilità, densità, calore specifico e spessore al passo orario). Strati massivi e spessi ricevono più nodi, strati leggeri o sottili anche uno solo; le intercapedini d'aria hanno capacità nulla.
Conseguenza pratica per il progettista: con il metodo italiano la stratigrafia conta davvero. Posizione dell'isolante (interno/esterno), massa degli strati e loro ordine influenzano direttamente l'andamento orario delle temperature, non solo la trasmittanza U complessiva.
Altre scelte rilevanti del quadro nazionale:
- Aree nette interne per gli elementi di involucro (richiesto dalla ISO 52016-1 stessa, par. 6.5.5.1.1), con ponti termici aggiunti separatamente come dispersioni lineari coerenti con lo stesso modello di riferimento.
- Dati climatici orari della località (UNI 10349-1) elaborati secondo ISO 52010-1 per ottenere posizione solare e irradianza su ogni superficie comunque orientata e inclinata e i dati climatici forniti dal Comitato Termitecnico Italiano (CTI) per le temperature, irraggiamenti, velocità del vento e le altre grandezze coinvolte.
- Procedure dedicate per serre solari e strutture controterra.
Il dettaglio normativo di queste scelte (formule NA.10-bis, controterra NA.10-ter, fattore Fw NA.22, frazione di telaio NA.21) è descritto nel Quadro normativo.
📥 I dati di input
Clima e sito
- Anno climatico orario della località: temperatura esterna, irradianza solare diretta e diffusa, umidità, vento.
- Latitudine e longitudine per il calcolo della posizione del sole ora per ora (altezza e azimut solare).
- Da questi il motore deriva l'irraggiamento incidente su ogni esposizione e gli scambi radiativi verso la volta celeste (raffreddamento notturno delle superfici).
Geometria e involucro
- Zone termiche e ambienti, con superfici calpestabili e volumi.
- Frontiere: ogni parete, copertura, pavimento e serramento con la sua area netta, orientamento, inclinazione e condizione al contorno (verso esterno, verso terreno, verso zona non climatizzata, verso altra zona climatizzata).
- Stratigrafie complete degli elementi opachi: per ogni strato spessore, conducibilità, densità, calore specifico. Non basta la U: serve il pacchetto. Vedi Componenti architettonici.
- Serramenti: trasmittanza, fattore solare g, frazione di telaio, eventuali schermature mobili con logica di attivazione. Vedi Componenti architettonici e Schermi e imposte.
- Ponti termici (EN ISO 14683 o calcolo agli elementi finiti).
- Ombreggiamenti: ostruzioni esterne (skyline), aggetti orizzontali e verticali. Il motore calcola ora per ora il fattore di ombreggiamento diretto sulla base della posizione solare; la maschera Simulazione ombre orarie ne offre una verifica visiva tridimensionale.
Uso e impianto
- Profili orari di: apporti interni (persone, illuminazione, apparecchiature), ventilazione/infiltrazione, set-point di riscaldamento e raffrescamento. I profili distinguono giorni feriali/festivi e possono variare per periodo. Vedi Dati di zona e Archivio dei profili orari.
- Potenze disponibili dell'impianto di riscaldamento e raffrescamento, per lo scenario a impianto reale. Vedi Tipi di calcolo.
- Frazione convettiva/radiativa degli apporti e dell'emissione dell'impianto.
La qualità del risultato dinamico dipende molto più dai profili d'uso e dagli ombreggiamenti che nel metodo mensile. In particolare, set-point e potenze installate irrealistici producono picchi e fabbisogni irrealistici; il profilo di occupazione incide soprattutto sulle verifiche CAM (individuazione delle ore critiche in occupazione). Per il controllo dell'input è disponibile la funzione Analisi dell'input.
🔀 I tre scenari di calcolo
Per ogni zona/ambiente il motore esegue tre simulazioni parallele sullo stesso anno climatico:
| Scenario | Significato | A cosa serve |
|---|---|---|
| FF — Impianto spento (free floating) | Impianto spento: l'edificio evolve liberamente | Valutare il comportamento passivo: surriscaldamento estivo, raffreddamento invernale, efficacia di massa, schermature e ventilazione naturale |
| UN — Potenza illimitata | L'impianto mantiene sempre i set-point, qualunque potenza serva | Fabbisogno ideale di energia (Q H,nd, Q C,nd) e potenza di picco teorica richiesta ora per ora |
| AC — Impianto reale | L'impianto eroga al massimo la potenza disponibile dichiarata | Verificare se l'impianto dimensionato tiene i set-point: dove non basta, le temperature derivano e si vede di quanto |
Il confronto fra i tre scenari è il cuore della lettura progettuale: FF dice cosa fa l'edificio da solo, UN dice cosa servirebbe, AC dice cosa succede davvero con l'impianto scelto. Per l'interpretazione dettagliata vedi Analisi dei risultati.
📤 I dati di output
Temperature (orarie, per ciascuno dei tre scenari)
- Temperatura operativa interna Θ int,op — la grandezza di riferimento, media pesata fra aria e superfici.
- Temperatura dell'aria interna Θ int,a.
- Temperatura media radiante Θ rad delle superfici.
Dalle serie orarie derivano massimi e minimi annuali, andamenti dei giorni critici (giorno più caldo / più freddo con occupazione) e le statistiche di superamento soglia. Vedi Risultati orari e Vista 3D.
Carichi e fabbisogni
- Carico orario Φ H,C,ld erogato dall'impianto, per gli scenari Potenza illimitata e Impianto reale.
- Potenze massime (Φ H,ld,max, Φ C,ld,max) — base per il dimensionamento.
- Fabbisogni di energia termica mensili e annuali per riscaldamento e raffrescamento (Q H,nd, Q C,nd) in kWh.
- Ore di accensione mensili, anche suddivise per fasce percentuali di potenza: dicono quanto tempo l'impianto lavora vicino al massimo e quanto a carico parziale (informazione preziosa per scegliere generatori modulanti).
Vedi Risultati totali e mensili e Esportazione risultati.
Benessere termico (verifiche CAM)
- PMV e PPD (UNI EN ISO 7730 / EN 16798-1) calcolati nelle condizioni critiche con occupazione, a partire da temperatura dell'aria e media radiante orarie — verifica dei criteri di benessere termico richiesti dai CAM. Vedi C.A.M. - Temperatura operante estiva.
🏗 Concetti che cambiano il modo di progettare
- L'inerzia è un parametro di progetto. Due pacchetti con la stessa U ma massa diversa danno temperature estive e picchi molto diversi. Il dinamico li distingue, il mensile no.
- Il picco non è il fabbisogno. Un edificio può avere fabbisogno annuale basso ma picchi alti (involucro leggero molto vetrato) o viceversa. Servono entrambi i numeri: kWh per l'energia, W per l'impianto.
- Le schermature e gli ombreggiamenti lavorano ora per ora. Un aggetto correttamente dimensionato taglia il sole estivo alto e lascia entrare quello invernale basso: il calcolo orario quantifica esattamente questo effetto.
- Le zone si parlano. Zone climatizzate adiacenti si scambiano calore attraverso le partizioni in funzione delle rispettive temperature orarie (accoppiamento secondo l'Annex D della norma); le zone non climatizzate impongono condizioni al contorno intermedie.
- Lo scenario a impianto spento è una verifica progettuale a costo zero. Prima di dimensionare il raffrescamento conviene guardare quanto l'edificio si difende da solo: spesso schermature e ventilazione notturna risolvono buona parte del problema.
✅ Check-list per impostare un progetto
- Località e dati climatici orari corretti (anno tipo della località).
- Zonizzazione termica sensata: zone con uso, set-point e impianto omogenei.
- Stratigrafie complete con proprietà fisiche di tutti gli strati (densità e calore specifico, non solo lambda). Vedi Componenti architettonici.
- Aree nette e ponti termici coerenti.
- Serramenti con g e schermature realistiche, inclusa la logica di attivazione. Vedi Schermi e imposte.
- Ombreggiamenti esterni rilevati (skyline) e aggetti modellati. Verifica con Simulazione ombre orarie.
- Profili orari di apporti, ventilazione e set-point rappresentativi dell'uso reale. Vedi Archivio dei profili orari.
- Potenze impianto dichiarate per lo scenario a impianto reale. Vedi Tipi di calcolo.
- Lettura dei risultati: prima Impianto spento (comportamento passivo), poi Potenza illimitata (fabbisogno e picchi), poi Impianto reale (verifica impianto), infine il dettaglio dei giorni critici. Vedi Analisi dei risultati.
Per il lancio del calcolo e la navigazione della maschera vedi Interfaccia e flusso di lavoro; per le opzioni di salvataggio dei risultati vedi Impostazioni.