Riscaldamento efficiente degli edifici esistenti

energia & edilizia

di A. Magrini, P. Zampiero

Riscaldamento efficiente degli edifici esistenti nel rispetto dei criteri della sostenibilità

A

llo stato attuale due sono le Direttive europee più importanti nell’ambito del risparmio energetico in edilizia: la Dir. 2002/91/ CE sul rendimento energetico nell’edilizia e la Dir. 2006/32/CE sull’efficienza degli usi finali dell’energia e i servizi energetici. La loro emanazione ha costituito un’affermazione importante dei criteri di risparmio energetico e di salvaguardia dell’ambiente con la significativa riduzione delle emissioni responsabili dell’aumento della temperatura del globo. A questi si è affiancata la ratifica del Protocollo di Kyoto da parte della Russia nel settembre 2004 che ha permesso l’attuazione delle indicazioni contenute nel documento in relazione al programma di riduzione delle emissioni di gas-serra. Il Protocollo era già pronto dal 1997 e in attesa di essere ratificato da almeno 55 Paesi, responsabili, in totale, di almeno il 55% delle emissioni al 1990. Gli aspetti fondamentali trattati nella Direttiva 2002/91/CE riguardano un ampio spettro di problematiche e di soluzioni percorribili per ottenere obiettivi ambiziosi nel campo del risparmio energetico negli edifici e nel controllo delle relative prestazioni. Nella Direttiva 2006/32/CE e nel Protocollo di Kyoto la panoramica è decisamente più ampia, in quanto riguarda non solo il settore edilizio residenziale e terziario, responsabile del 40% dei consumi di energia, ma anche gli altri settori coinvolti, dei trasporti e dell’industria. Gli aspetti più salienti sono sicuramente quelli riguardanti gli interventi per il risparmio energetico, relativi a involucro edilizio e impianti, oltre che alla promozione dello sfruttamento delle energie rinnovabili. Una migliore gestione dei consumi energetici comporta ovviamente la riduzione delle emissioni di gas climalteranti e pertanto i risultati positivi degli interventi sugli edifici potranno produrre benefici anche sul clima. Ulteriore passo verso una maggiore attenzione all’ambiente è rappresentato dall’affermarsi dei criteri di sostenibilità energetico-ambientale che stanno prendendo campo sempre più, anche con la realizzazione di protocolli di valutazione. In qualche regione italiana è già in atto un processo di valutazione degli edifici sotto il profilo della sostenibilità. Sono considerati non solo gli aspetti energetici, comunque in primo piano assieme a quelli relativi alle emissioni, ma anche criteri di benessere ambientale, di contenimento dei consumi di acqua potabile ecc. In effetti, altri aspetti non meno importanti del consumo energetico devono ancora prendere campo e affermarsi nella buona pratica. Se le esigenze correlate alla salvaguardia dell’ambiente impongono una particolare attenzione all’interazione uomo-ambiente, verso l’ambiente, occorre però anche considerare gli aspetti legati all’influenza dell’ambiente sull’uomo, in termini più ampi di quanto già fatto in precedenza. In questa prospettiva si pone l’attenzione al benessere ambientale, proposto a livello Prof. Anna Magrini, ing. Paola Zampiero, Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale, Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Pavia ([email protected], [email protected])

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Le recenti direttive europee e le indicazioni nazionali sul tema delle prestazioni energetiche degli edifici hanno innescato una serie di provvedimenti volti ad un maggiore controllo delle condizioni ambientali. Le normative europee costituiscono un supporto ampio e dettagliato per sviluppare i calcoli relativi alla determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici, considerandone i vari aspetti relativi sia alle caratteristiche dell’involucro edilizio, sia a quelle degli impianti, e allo sfruttamento di energie rinnovabili ecc.

internazionale prima dalla norma UNI EN ISO 7730:2006 (Ergonomia degli ambienti termici - Determinazione analitica e interpretazione del benessere termico mediante il calcolo degli indici PMV e PPD e dei criteri di benessere termico locale) e poi dalla norma UNI EN 15251 (Criteri per la progettazione dell’ambiente interno e per la valutazione della prestazione energetica degli edifici, in relazione alla qualità dell’aria interna, all’ambiente termico, all’illuminazione e all’acustica). Quest’ultima considera non solo le condizioni termoigrometriche all’interno degli ambienti, ma anche quelle acustiche e illuminotecniche, centrando l’attenzione sull’individuo e sulle sollecitazioni a cui è soggetto negli ambienti interni. La prima presenta metodi per prevedere la sensazione termica globale ed il grado di disagio (insoddisfazione termica) delle persone esposte in ambienti termici moderati. Essa consente la determinazione analitica e l’interpretazione del benessere termico mediante il calcolo del PMV (predicted mean vote - voto medio previsto) e del PPD (predicted percentage of dissatisfied - percentuale prevista di insoddisfatti) e dei criteri di benessere termico locale, fornendo le condizioni ambientali considerate accettabili per il benessere termico globale così come quelle che rappresentano il disagio locale. Essa è applicabile ad ambienti chiusi nei quali si cerca di raggiungere il benessere termico, ma nei quali si hanno leggere deviazioni da quest’ultimo, nella progettazione di nuovi ambienti o nella valutazione di quelli esistenti. Nella seconda norma vengono introdotte ipotesi metodologiche sul tema della valutazione della qualità ambientale, sia in sede di progetto che di esercizio, per singoli locali e per interi edifici, specificando anche i parametri ambientali ed i criteri cui occorre fare riferimento per raggiungere prefissati obiettivi di prestazione energetica. La norma contiene un metodo di classificazione del livello di qualità degli ambienti interni in relazione ai valori assunti da alcuni parametri indicatori

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dello stato di comfort. Volendo realizzare il recupero di edifici esistenti con prospettive di rinnovamento ad ampio spettro, le esigenze sopra indicate dovrebbero essere prese in considerazione globalmente, in modo da ottenere i migliori risultati. Occorre tener conto che però l’esito finale non sarà necessariamente ottimale in riferimento a tutti gli aspetti considerati, o lo potrà essere solo a seguito di analisi approfondite, in quanto alcuni criteri, se non adeguatamente studiati, potrebbero risultare in contrasto con altri. Basti pensare al fatto che la temperatura operativa corrispondente al massimo grado di soddisfazione per gli occupanti di un ambiente può essere considerata intorno a 21 °C in inverno (UNI EN 15251:2008). Per inciso, poiché non è sempre evidente la differenza tra temperatura ambiente e operativa, quest’ultima è definita come la temperatura uniforme di una cavità nera immaginaria nella quale un occupante scambierebbe la stessa quantità di calore per irraggiamento e convezione di quella che scambia con l’ambiente reale in condizioni non uniformi (UNI EN ISO 7730:2006). In pratica la temperatura operativa è funzione della temperatura ambiente e di quella media radiante delle superfici affacciate all’ambiente. Dato che spesso la temperatura operativa in ambiente in condizioni invernali è inferiore a quella dell’aria, una temperatura ottimale per gli occupanti potrebbe anche superare i 22 °C. Pertanto, mantenere tale temperatura sicuramente andrebbe a favore del benessere termico, ma a discapito del contenimento dei consumi energetici. Per impianti tradizionali, in edifici scarsamente o non isolati, per ogni grado di temperatura in più mantenuto in ambiente si può avere un incremento dei consumi di combustibile dal 7% fino anche al 10%. Un altro aspetto da non sottovalutare nel recupero degli edifici esistenti, volendo combinare le esigenze di risparmio energetico, riduzione delle emissioni, benessere ambientale, nel rispetto dei principi della sostenibilità ambientale è il costo economico conseguente. La Direttiva Europea 2002/91/CE pone in evidenza il fatto che le misure per il miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici dovrebbero tener conto anche dell’efficacia sotto il profilo dei costi. Occorre poter sviluppare quindi valutazioni accurate della spesa economica da sostenere, per evidenziare la migliore strada da percorrere, con l’intervento o la combinazione di più interventi che possano ottenere i maggiori benefici, mantenendo costi ragionevoli. Sulla base di queste premesse e per esemplificare i procedimenti e le valutazioni per una progettazione della ristrutturazione mirata a tenere in considerazione le diverse prospettive, viene presentata un’analisi effettuata su un edificio residenziale esistente costruito negli anni Ottanta, localizzato a Pavia, con riscaldamento centralizzato, partendo dall’analisi delle prestazioni energetiche attuali per definire le strategie di intervento in funzione delle soluzioni più vantaggiose per perseguire le diverse finalità considerate. In questo caso non si tratta di un edificio con prestazioni energetiche pessime, ma, come verrà evidenziato nelle valutazioni, con buone possibilità di miglioramento.

Possibilità di intervento negli edifici esistenti Interventi sugli Impianti In genere l’azione più efficace ed immediata da realizzare è rappresentata dalla sostituzione della caldaia. In tal caso gli interventi non devono necessariamente coinvolgere gli ambienti abitati e pertanto spesso è una delle azioni maggiormente considerate. La caldaia è stata spesso sovradimensionata, secondo consuetudini del passato, e pertanto lavora a regimi tali da non sfruttarne le potenzialità a pieno e con rendimenti non ottimali. La conseguenza è quella di consumi e costi più elevati e quindi anche un maggiore inquinamento. Soprattutto duran-

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te le stagioni intermedie, con temperature esterne relativamente miti, la caldaia raggiunge rapidamente la temperatura richiesta e quindi è soggetta a frequenti periodi di spegnimento, più o meno prolungati, con una notevole dispersione di calore. Le caldaie tradizionali consentono di raggiungere rendimenti dell’ordine del 91-93%, in dipendenza del regime di funzionamento. Quelle a condensazione sono più costose, ma, sfruttando la possibilità di far condensare il vapore acqueo contenuto nei prodotti della combustione, possono raggiungere rendimenti superiori al 100%. Occorre però tener presente che: - nell’installazione deve essere previsto lo scarico della condensa, - la temperatura di uscita dei fumi deve essere regolata in modo da permettere la condensazione del vapore, quindi circa 50 °C rispetto ai 130 °C celle caldaie tradizionali - la caldaia può raggiungere il massimo delle prestazioni in impianti di riscaldamento a bassa temperatura (30-50 °C), raggiungendo risparmi anche fino al 30%. Se l’impianto, nel quale viene inserita la caldaia a condensazione, risultava essere sovradimensionato con la vecchia caldaia tradizionale, la nuova potrebbe funzionare mantenendo la temperatura di circolazione più bassa e quindi con ottime prestazioni. Per realizzare questi buoni risultati occorre però che il dimensionamento dell’apparecchio sia verificato in modo accurato come anche la situazione della rete di distribuzione e dei terminali. Un aspetto importante che non va sottostimato è rappresentato dall’efficienza della rete di distribuzione: una caldaia estremamente efficiente non serve a nulla se buona parte dell’energia termica prodotta si disperde nel percorso per raggiungere i terminali. In parecchi casi le tubazioni non sono isolate e non contribuiscono a riscaldare i locali che devono essere mantenuti ad una temperatura adeguata. Attualmente (nel 2008) viene considerata la sostituzione di un impianto tradizionale con questo tipo di caldaia per l’erogazione degli incentivi statali (valore massimo della detrazione fiscale: 30.000 euro), come anche con alcune altre tipologie di impianti di riscaldamento (pompe di calore ad alta efficienza e impianti geotermici a bassa entalpia). Un contributo, spesso molto vantaggioso, può essere offerto dai collettori solari per il riscaldamento dell’acqua sanitaria, ma anche per integrazione delle necessità dell’impianto di riscaldamento, soprattutto se a bassa temperatura. Per ottimizzare il tempo di ritorno dell’investimento di solito non si considera la copertura dell’intero fabbisogno, ma di circa il 40-60%. La giusta dimensione di un impianto dipende, inoltre, dalle caratteristiche tecniche dei pannelli solari, dal fabbisogno medio giornaliero di acqua calda delle famiglie, dalle condizioni d’irraggiamento locale, dalla posizione del panello rispetto al percorso solare. Una valutazione accurata in termini costi-benefici è necessaria per ottenere i risultati migliori.

Interventi sull’involucro Un buon impianto può ridurre significativamente i consumi, ma se l’edificio è scarsamente o non isolato, rimane il problema di un elevato consumo energetico. Gli interventi possono essere rappresentati da isolamento termico delle pareti perimetrali dall’interno o dall’esterno delle abitazioni, isolamento con schiume e materiali sfusi in intercapedine, isolamento dei cassonetti delle persiane e delle nicchie nelle quali sono alloggiati i terminali di riscaldamento, ma soprattutto isolamento termico dei sottotetti. La sostituzione degli infissi trova condizioni vantaggiose soprattutto quando la situazione esistente è rappresentata da finestre a vetro singolo. Per ciascun caso devono essere valutati i minori costi e i maggiori benefici in termini di riduzione dei consumi, ed anche il tempo di ritorno dell’investimento non troppo elevato. Anche se per la valutazione del recupero dell’investimento sono da assumersi tempi decisamente più brevi, la Direttiva Europea 2006/32/CE for-

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nisce un riferimento di esempio della durata di alcune misure di miglioramento dell’efficienza energetica: 30 anni per l’isolamento dei sottotetti di abitazioni residenziali, 40 anni per l’isolamento delle pareti, 20 anni per i vetri, 15 anni per le caldaie ecc.

Requisiti di benessere: considerazioni generali

- il modo in cui le diverse categorie di criteri relativi all’ambiente interno possono essere utilizzate. Occorre fare distinzione tra le condizioni da considerare per gli edifici residenziali e quelle per gli edifici non residenziali in relazione anche al tipo di impianto presente o in progetto.

I criteri di sostenibilità ambientale

Gli interventi negli edifici dovrebbero tener conto oltre che dei benefici in termini di riduzione dei costi e delle emissioni di inquinanti, anche di una maggiore considerazione delle esigenze dell’individuo. Mentre già da tempo la norma UNI EN ISO 7730 indica le condizioni per il benessere termico in ambienti interni, la più recente UNI EN 15251:2008 prende in considerazione un numero maggiore di fattori di comfort. Questa infatti tiene conto degli aspetti termoigrometrici (condizioni invernali ed estive), di qualità dell’aria (considerando elementi relativi alla ventilazione), illuminotecnici ed acustici, definendo per ognuno di essi diverse categorie di qualità, caratterizzate da crescenti livelli di aspettativa. Queste sono valutate sulla base di intervalli di variazione ammissibili per i valori assunti da prefissati parametri. Le categorie di qualità degli ambienti sono classificate nel modo seguente: I. Alto livello di aspettativa, raccomandato per spazi occupati da persone molto sensibili e fragili con particolari esigenze (disabili, bambini, anziani, malati) II. Normale livello di aspettativa, da usarsi per edifici nuovi o per ristrutturazioni III. Accettabile, moderato livello di aspettativa, da usarsi per edifici esistenti IV. Livelli di aspettativa che non ricadono nelle precedenti categorie, accettabili solo per limitati periodi dell’anno. Oltre a ciò, nella norma, valida in generale per requisiti di benessere in abitazioni individuali, condomini, uffici, scuole, ospedali, alberghi e ristoranti, impianti sportivi, edifici ad uso commerciale, vengono anche considerati: - le modalità per definire dei parametri di input relativi all’ambiente interno per la valutazione dell’edificio inteso come sistema e per i calcoli della prestazione energetica; - i metodi per la valutazione a lungo termine dell’ambiente interno (a partire dal calcolo o da risultati di misure); - i criteri di misurazione che potrebbero essere utilizzati, se necessario, per valutare la conformità per mezzo di un’ispezione; - i parametri da utilizzare ed esporre negli ambienti interni negli edifici esistenti;

“Sostenibilità ambientale” significa schematicamente: - conservazione dell’ambiente: fonte di risorse naturali, origine delle condizioni necessarie al mantenimento della vita, contenitore di rifiuti; - sfruttamento delle risorse rinnovabili entro la loro naturale capacità di rigenerazione e comunque contemporaneo sviluppo di risorse sostitutive ottenibili attraverso il progresso tecnologico; - produzione di rifiuti e loro rilascio nell’ambiente a ritmi inferiori a quelli di assimilazione da parte dell’ambiente stesso; - consapevolezza delle implicazioni sull’ambiente conseguenti all’attività dell’uomo. Il concetto di sostenibilità ambientale è direttamente correlato al tema delle costruzioni poiché esse rappresentano una delle cause più significative dell’attuale degrado ambientale e dell’impoverimento delle risorse. Negli ultimi decenni, infatti, l’incremento consistente delle esigenze di benessere dell’uomo ha determinato un notevole aumento dello sfruttamento delle risorse naturali e dei consumi energetici causando di conseguenza un proporzionale impoverimento ambientale e viene generalmente attribuito al settore dell’edilizia, un ruolo significativo in tutti i diversi livelli del processo costruttivo: - reperimento delle materie prime, che costituiscono i materiali da costruzione, - definizione delle scelte progettuali, che determinano le risorse necessarie alla realizzazione dell’opera, - gestione, che comprende quanto necessario all’esercizio dell’opera, - demolizione del manufatto edilizio, con la relativa produzione di materiali di scarto, - smaltimento conseguente. È, dunque, ormai improcrastinabile la definizione di una soluzione alle problematiche ambientali che il settore delle costruzioni contribuisce a determinare, anche nel rispetto dei recenti accordi internazionali (Kyoto) e della legislazione nazionale ed internazionale vigente. In quest’ottica, la sostenibilità ambientale delle costruzioni diventa una delle chiavi di lettura del processo di pianificazione sia a livello territoriale che edilizio e rappresenta la prospettiva attraverso la quale reinterpretare l’approccio alla progettazione. Risulta quindi una nuova concezione di architettura, che deve necessariamente prevedere, considerare consaTABELLA 1 - Azioni nazionali per la riduzione delle emissioni pevolmente e cercare di ridurre gli oneri di gas a effetto serra in Italia Obiettivi di riduzione ambientali estesi a tutta la vita del manuMt CO2 Mt CO2 Mt CO2 fatto edilizio. Gli stessi concetti di sosteniAzioni 2002 2006 2008-2012 bilità ambientale vengono indirizzati alle problematiche energetiche che riguardano Aumento di efficienza del parco elettrico -4/-5 -10/-12 -20/-23 nello specifico la conservazione e il conRiduzione dei consumi energetici nel settore dei trasporti -4/-6 -9/-11 -18/-21 trollo delle risorse energetiche nonché la Produzione di energia da fonti rinnovabili -4/-5 -7/-9 -18/-20 valutazione e la verifica delle prestazioni Riduzione dei consumi energetici nei settori -6/-7 -12/-14 -24/-29 energetiche. La rilevanza e l’attualità di industriale/abitativo/terziario questi argomenti viene sostenuta da alcuni Riduzione delle emissioni nei settori non energetici -2 -7/-9 -15/-19 documenti internazionali ed europei che Assorbimento delle emissioni di CO2 dalle foreste -(0,7) promuovono un atteggiamento preciso per Totale -20/-25 -45/-55 -95/-112 affrontare l’argomento e raggiungere dei risultati effettivi. In Tabella 1 sono indiviDelibera CIPE del 19.11.98, GU n. 33 del 10.2.99 in recepimento delle indicazioni del Protocollo di Kyoto per l’Italia duati gli obiettivi nazionali di riduzione del

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energia & edilizia TABELLA 2 - Caratteristiche generali dell’edificio Tipologia

Palazzina con riscaldamento Centralizzato

Localizzazione Pavia Contesto campagna Orientamento edificio 315° Est n. 3 tipologie di alloggio specchiate = 6 alloggi per piano Numero piani climatizzati 5 Anno di costruzione 1982 Destinazione d’uso Edificio residenziale E.1 Tipologia edilizia Linea Tipologia costruttiva Telaio in cls armato Struttura edilizia laterizio a blocchi Tipo di struttura mattoni forati Tipo di paramento esterno Intonaco Tipo di copertura soletta piana non coibentata in laterizio Superficie utile 2.300 m2 Superficie lorda 2.910,86 m2 Altezza netta 2,7 m Altezza lorda 3,0 m Volume netto 6.210 m3 Volume lordo 8732,59 m3 Indice di affollamento 0,04 persone/m2 Ricambi orari 0,5 h-1

consumo energetico e le corrispondenti riduzioni ottenibili espresse in Mt (Mega tonnellate) di CO2 equivalenti. L’interesse all’argomento della progettazione in un’ottica di sostenibilità viene sottolineato oltre che

Illustrazione del caso-studio Il progetto ha come oggetto un edificio residenziale esistente a Pavia. Insieme ai dati di progetto sono stati considerati anche i dati di consumo dell’edificio rilevati negli anni 1983-1984-1985, che hanno rappresentato il dato di riferimento storico per il confronto con i dati simulati e per la validazione dello schema di input inserito negli strumenti di simulazione. In Figura 1 è raffigurata la planimetria dell’edificio. Esso è ubicato in un’area di espansione residenziale ad Ovest della città, pianeggiante e libera da altre costruzioni permettendo una certa libertà nella scelta delle tipologie edilizie e nell’orientamento del fabbricato. Si tratta di edifici in linea con l’asse principale in direzione Nord Est-Sud Ovest e che presentano un doppio affaccio verso Sud-Est e Nord-Ovest (Figura 3). FIGURA 1 - Planimetria dell’edificio

in ambito normativo, anche dalla sensibilità di numerosi progetti supportati dalla Commissione dell’Unione Europea che dimostrano la volontà di pervenire a significativi risultati orientati alla sostenibilità ambientale sia nel contesto urbano che edilizio. Positivo risulta il crescente aumento della sensibilità collettiva che tende a favorire l’utilizzo di configurazioni costruttive e tecnologiche alternative a quelle tradizionali. Nasce di conseguenza la necessità di individuare metodi in grado di: - valutare la sostenibilità ambientale degli edifici con lo scopo di aumentarne il livello di efficienza; - quantificare i risultati che specifiche soluzioni costruttive, tecnologiche, gestionali, ecc. consentono di ottenere. Strumento principale per una strategia di valutazione delle prestazioni degli edifici in ottica sostenibile sono gli “indicatori di sostenibilità energetico-ambientale” con la funzione di: - “criteri di riferimento” per la valutazione del comportamento degli edifici dal punto di vista energetico ed ambientale; - “misuratori” del livello di una specifica prestazione. A livello internazionale sono stati sviluppati sistemi di valutazione del livello di sostenibilità degli edifici basati sui seguenti argomenti: Conservazione della natura Aria Acqua Rifiuti Suolo Impronta Ecologica Ambiente urbano Contesto urbano Embodied Energy

Energia Materiali da costruzione Trasporti Gestione della costruzione Accessibilità Comfort e soddisfacimento utenti Salute e sicurezza degli utenti Flessibilità dell’intero ciclo di vita Sicurezza

Dati involucro opaco - Pareti esterne: Parete di tamponamento esterna con isolamento dall’esterno “a cappotto” senza aggetti-balconi, gradazione chiara, U = 0,51 W/ m2K; - Solaio superiore verso sottotetto (solaio confinante con sottotetto - ben isolato): U = 1,61 W/ m2K; - Solaio inferiore su garage (solaio verso cantina o garage): U = 1,61 W/ m2K; - Pareti interne verso corpi scale: Parete omogenea in mattoni pieni (confinante con corpo scale): U = 3,03 W/ m2K. Serramenti - Telaio in alluminio (U = 5,5 W/ m2K); - Vetro doppio (U = 3,3 W/ m2K); - Cassonetto non isolato 0,5 m2; - Trasmittanza complessiva Uw da 4,03 a 4,15 W/ m2K. Impianto - Impianto centralizzato - Caldaia tradizionale per riscaldamento + ACS a gas metano; - Recuperatore di calore: assente; - Sistema di emissione: radiatori su parete esterna isolata Sistema asservito alla produzione di calore; - Sistema di regolazione: climatica centralizzata con regolazione ON-OFF; - Sistema di distribuzione: centralizzato, distribuzione verticale con montanti in traccia e tubazioni installate tra il 1976

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FIGURA 2 - Pianta del piano tipo recuperata dal progetto esecutivo dell’edificio residenziale (retino grigio: fascia centrale destinata a servizi)

e il 1994, anno d’installazione dopo il 1976, potenza elettrica assorbita da pompa 0,402 kW; - Sistema di accumulo: assente; - Generatore di calore: a terra, in acciaio, interruzione della circolazione in caldaia a temperatura raggiunta, bruciatore con scarico a parete, installato all’interno, installato nel 1981/82, potenza 151 kW, potenza elettrica assorbita da bruciatore 0,1 kW, altezza camino (a tiraggio naturale) >10 m, temperatura media dell’acqua 70 °C, età del generatore >12 anni; - Rendimento 90% - Perdite a camino acceso/spento 6/0,4% Perdite al mantello 4,6%.

Acqua calda sanitaria - Sistema di accumulo: assente; - Sistema di distribuzione: sistema installato dopo la 373/76; - Tipo di distribuzione: senza ricircolo. L’elaborazione è stata effettuata con il software Edilclima EC501. La validazione del caso base corrispondente alla situazione attuale è stata effettuata confrontando i consumi cumulativi risultanti dal software con i consumi cumulativi dell’edificio reale monitorati su tre anni. Sono state effettuate valutazioni relative agli interventi sull’involucro e sugli impianti ed è stata considerata la possibilità di mantenere in ambiente una temperatura differente da quella prevista per legge all’interno di ambienti abitativi. In Tabella 3 si riassumono alcuni dei risultati ottenuti. FIGURA 3 - Prospetti Sud-Est e Nord-Ovest dell’edificio

TABELLA 3 - Valutazione degli interventi Legenda colori: Caso esaminato

Ener. prim. calcolata [kWh/m2a]

Classe energetica

Situazione attuale

80,12

D

Sostituzione caldaia*

61,94

C

-23%

12,4

-23%

13.500

Sostituzione caldaia + impianto a pannelli radianti a pavimento

62,10

C

-22%

12,4

-22%

~200.000

Cappotto in Polistirene 6 cm Conduttività = 0,034 W/mK

54,91

B

-31%

11,0

-31%

6.500

Cappotto in fibra di legno 6 cm Conduttività = 0,04 W/mK

70,77

C

-12%

14,1

-12%

15.500

Cappotto in fibra di canapa 6 cm Conduttività = 0,04 W/mK

70,77

C

-12%

14,1

-12%

10.000

Cappotto in fibra di mais 6 cm Conduttività = 0,036 W/mK

70,26

C

-12%

14,0

-12%

15.500

Sostituzione caldaia* + Cappotto in fibra di canapa 6 cm - 0,04 W/mK

54,09

B

-32%

10,8

-32%

23.500

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Risparmio di energia [%]

CO2 eq [kg/m2]

Riduzione Costo° emissioni materiale [%] [euro]

16,0

Verde = soluzioni energeticamente migliorative ed ambientalmente sostenibili Arancio = soluzioni energeticamente migliorative, ma economicamente insostenibili Giallo = soluzioni energeticamente migliorative, ma ambientalmente insostenibili Azzurro = soluzione mista per ottimizzazione costi/benefici energeticoambientali ed economici ° approssimativo * compresi accessori per regolazione secondo obbligo di legge

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Analisi di un’applicazione Con l’analisi di alcune valutazioni su un edificio residenziale, si vuole evidenziare la panoramica delle soluzioni di intervento (tecnicamente ed economicamente realizzabili) per la riduzione dei consumi e delle emissioni e la possibilità o meno di soddisfare esigenze del benessere ambientale e criteri di sostenibilità, applicate su un edificio di recente edificazione. Per il caso esaminato, dall’elenco generale di indicatori ambientali, sono stati opportunamente selezionati, considerati e analizzati solamente quelli più significativi, perché appaiono più dirette le conseguenze sull’ambiente esterno ed interno. L’importanza di tali criteri è resa evidente dal continuo aggiornamento della relativa normativa italiana ed europea di riferimento per progettazione e verifica: - Energia: risparmio energetico in caso invernale (DLGS 192/05 e smi, UNI-TS 11300-1:2008 e UNI-TS 11300-2: 2008): energia primaria per il riscaldamento; - Aria: riduzione delle emissioni: emissioni di CO2 previste in fase operativa; - Comfort e soddisfacimento degli utenti: benessere ambientale interno in relazione alla temperatura.

Considerazioni conseguenti le valutazioni eseguite Soluzioni sostenibili da considerare per gli edifici esistenti Dai risultati dei calcoli, risultano applicabili al retrofit energetico di edifici esistenti differenti soluzioni sostenibili dal punto di vista energeticoambientale più o meno ragionevoli anche dal punto di vista economico. Nella tabella sono state evidenziate in verde le soluzioni che si possono considerare sostenibili. Le soluzioni analizzate comportano un risparmio in termini di consumi ed emissioni: in particolare l’isolamento a cappotto permette una riduzione dei consumi di circa il 12% se si utilizza fibra di legno, fibra di mais e fibra di canapa sino ad arrivare al 31% con il polistirene. Ovviamente nel caso applicativo, per rendere evidenti le differenze di prestazione, è stato utilizzato il medesimo spessore per tutti gli isolanti pari a 6 cm. La sostituzione della caldaia con una a condensazione e contestuale messa a punto del sistema di regolazione (come richiesto dal DLGS 192/05 e smi) evidenzia un miglioramento prestazionale significativo del 23% circa. Nel caso che si associ la sostituzione dei terminali di emissione con piastre radianti, si arriva al 26%. Quest’ultima modifica però non è giustificabile dal punto di vista economico perché la spesa per la sostituzione dei terminali è di entità troppo elevata per essere recuperata in tempi ragionevoli.

I costi energetici relativi al rispetto di condizioni di benessere ambientale In funzione della temperatura ambiente interna, si può determinare, in termini semplificati, la temperatura operativa come media tra quella ambiente e quella media radiante. Dalla Tabella 4 si può osservare che, in linea di massima, una temperatura ambiente di 20 °C corrisponde ad una temperatura operativa di circa 19 °C e pertanto ben lontana dalle condizioni di benessere. In tabella è riportata la percentuale di consumo energetico a fronte di una temperatura ambiente differen-

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te da 20 °C, per avvicinarsi a quella ottimale dal punto di vista delle condizioni di benessere. Si osserva che i consumi energetici crescono del 2% per ogni grado di temperatura mantenuto in più in ambiente. In tali condizioni la classe energetica non cambia: rimane D nel caso della situazione attuale e C nel caso di sostituzione di caldaia. In altri casi, quando le caratteristiche termiche dell’edificio sono più scadenti, si arriva a stimare un consumo energetico dal 7 al 10% in più per ogni grado di temperatura in più mantenuto in ambiente. Nelle presenti condizioni pertanto si potrebbe valutare l’opportunità di porre attenzione al benessere in quanto questo comporta un consumo energetico non eccessivo e quindi un extracosto relativamente limitato rispetto a quello che occorre sostenere per mantenere in ambiente una temperatura inferiore. In termini di emissioni valgono le stesse considerazioni: per limitarle occorre contenere i consumi, ma almeno per edifici che in partenza non risultano eccessivamente disperdenti si potrebbe valutare l’opportunità di offrire un confort maggiore.

Interventi per il risparmio energetico nel rispetto del benessere La possibilità di realizzare condizioni ottimali di benessere potrebbe attuarsi al meglio in edifici a basso consumo energetico (in classe AB), valutando accuratamente il costo in termini di energia e di emissioni per il mantenimento di condizioni di benessere. Una soluzione interessante, ma soprattutto per la nuova edificazione, potrebbe essere quella relativa alla realizzazione di pavimenti radianti, dal momento che la sua realizzazione nella ristrutturazione può risultare eccessivamente costosa. In tal caso la temperatura operativa, condizionata da quella di una superficie radiante a temperatura maggiore di 20 °C, potrebbe raggiungere più facilmente valori più elevati, nonostante una temperatura dell’aria minore o uguale a 20 °C. In tali condizioni si potrebbero conciliare bene le esigenze del benessere con quelle del contenimento dei consumi energetici e delle emissioni.

Scelte per il risparmio energetico e la sostenibilità

Approfondendo la valutazione dal punto di vista della sostenibilità ambientale, le alternative progettuali che hanno caratteristiche sostenibili, evidenziate in tabella con il colore verde, sono sicuramente quelle indirizzate su due fronti: sostituzione impianti e isolamento a cappotto, con attenzione nella scelta del materiale isolante. Relativamente alla questione impiantistica, la sostituzione di un vecchio generatore con uno più efficiente risulta significativamente positiva per il risparmio energetico, senza avere un impatto negativo dal punto di vista ambientale né tanto meno economico, comportando una spesa accettabile. Per quanto riguarda l’isolamento a cappotto, la valutazione ha evidenziato che sicuramente il maggior risparmio energetico è associato al materiale isolante con prestazioni termiche migliori (polistirene), ma con caratteristiche di scarsa sostenibilità. Le altre soluzioni proposte, invece, pur con un risparmio energetico assoluto minore rispetto al poliTABELLA 4 - Temperature stirene, permettono contemporaneamente per il benessere ambientale un risparmio energetico e sostenibilità poiché fibra di legno, fibra di mais e fibra di T int T sup To= Consumo canapa sono materiali provenienti da fonte (Tmr+Ta)/2 energetico [%] rinnovabile e con caratteristiche di biode20 18,4 19,2 gradabilità. La scelta ulteriore tra queste 21 19,3 20,2 2% soluzioni con prestazioni energeticamente 22 20,3 21,1 4% confrontabili, è l’aspetto economico la cui 23 21,2 22,1 6% valutazione evidenzia un risparmio nell’uso della fibra di canapa. Quindi si può conclu-

La Termotecnica • Gennaio/Febbraio 2009

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dere che a parità di prestazione energetica e di sostenibilità, la fibra di canapa risulta più conveniente. L’associazione delle due soluzioni permette di raggiungere prestazioni energeticamente, ambientalmente ed economicamente più sostenibili evidenziate dal raggiungimento della classe energetica B.

Conclusioni Dalle elaborazioni effettuate emerge che, almeno nel caso di edifici costruiti in tempi relativamente recenti e con prestazioni energetiche non eccessivamente penalizzanti, è possibile combinare soluzioni che comportino una significativa riduzione dei consumi energetici con conseguente riduzione delle emissioni di CO2 nel rispetto della sostenibilità energetico-ambientale, mentre risulta decisamente più complesso raggiungere condizioni soddisfacenti per il benessere interno. Come evidenziato, esistono configura-

zioni che risultano più sostenibili sia ambientalmente che economicamente a parità di risparmio energetico: in questo caso solo la scarsa conoscenza della possibilità di intervenire in tal senso potrebbe portare a scegliere una soluzione non sostenibile. La scelta di una soluzione di questo tipo diventa vantaggiosa quando a essa è associato anche un risparmio energetico oggettivamente dimostrabile. Al beneficio energetico si associa pertanto il beneficio ambientale senza ulteriori aggravi economici. L’orientamento alla scelta di soluzioni sostenibili significa sviluppo e realizzazione di edifici più sani ed efficienti relativamente all’utilizzo ed all’esercizio delle risorse in tutte le fasi del processo progettuale: costruzione, ristrutturazione, gestione, manutenzione e riuso di edifici e loro componenti. Queste azioni determinano vantaggi in diversi ambiti: tecnico-ambientali, economici e sociali. I vantaggi tecnico-ambientali sono rappresentati dalla maggiore qualità edilizia derivante dalla sostenibilità che significa in pratica minore impatto sull’ambiente, minori consumi, minore emissione di CO2 , migliore qualità di vita degli abitanti che vivono in un ambiente più sano. I vantaggi economici riguardano molti attori del processo di edificazione, a partire dall’impresa, che riesce ad accedere ad incentivi in funzione delle scelte progettuali sostenibili e dei materiali adottati e che comunque può mettere sul mercato l’oggetto edilizio ad un valore più alto rispetto ad uno tradizionale, in proporzione alla migliore qualità che offre. Inoltre si potrà beneficiare degli incentivi fiscali ed urbanistici proposti da molte amministrazioni. L’edilizia sostenibile potrà portare indubbiamente vantaggi all’impresa, poiché ciò consente di differenziarsi sul mercato e quindi ottenere beneficio economici. L’approccio ecoconsapevole alle costruzioni può promuovere grandi innovazioni, creare business e guidare lo sviluppo immobiliare del futuro. ■

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