Arch. PULVIRENTI GIUSEPPE V.

Transcript

1 RECUPERO SOSTENIBILE DI UN EDIFICIO STORICO DELL'AREA PEDEMONTANA ETNEA CON IL METODO LCA Arch. PULVIRENTI GIUSEPPE V. TUTOR RICERCA : Prof. Ing. Santi Maria Cascone UNIVERSITA DEGLI STUDI DI CATANIA FACOLTA DI INGEGNERIA CO-TUTOR : Ing. Paolo Neri Centro Ricerche ENEA Bologna CERTIFICAZIONE ENERGETICA: LA VALUTAZIONE AMBIENTALE DEGLI EDIFICI E LA PROGETTAZIONE ECOSOSTENIBILE Catania 22 Luglio 2008

2 L ambiente: insieme di risorse umane e naturali Ogni attività umana genera sull ambiente degli Effetti, positivi o negativi, temporanei o permanenti IMPATTO AMBIENTALE Le elevate emissioni di anidride carbonica e degli altri gas ad effetto serra, stanno alterando la nostra atmosfera, in termini di inquinamento e cambiamenti climatici. SURRISCALDAMENTO GLOBALE Protocollo di Kyoto Il Protocollo è la base per una politica di riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra, vincolata a livello internazionale, che obbliga i paesi industrializzati, responsabili di oltre il 70% delle emissioni, a ridurle mediamente del 5,2% rispetto ai livelli raggiunti nel 1990, entro il Le Quote di riduzione di emissioni per L Europa sono dell 8% entro in % per la Germania 12,5 % per il Regno Unito 12 % per l Italia Tale impegno per l Italia, implica che le emissioni di gas serra siano ridotte, nel periodo , di circa 92,6 MtCO2

3 Definizione del Processo nel metodo LCA L analisi del ciclo di vita permette di valutare gli impatti ambientali associati ad un prodotto, processo o attività, attraverso l identificazione e la quantificazione dei consumi di materia e di energia, delle emissioni nell ambiente, e l identificzione e la valutazione delle opportunità per diminuire questi impatti sull ambiente. L analisi riguarda l intero ciclo di vita del prodotto dalla culla alla tomba : dall estrazione al trattamento delle materie prime, alla produzione, al suo uso e manutenzione, fino al riciclo ed alla sua collocazione finale dopo l uso SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemestry) 1999 Recupero Riciclo Riuso Estrazione delle materie prime Trasporti allo stabilimento Demolizione dell Edificio Produzione Uso e Manutenzione Trasporti al cantiere Costruzione Discarica

4

5 Obiettivo dello studio Unità funzionale Confine del sistema Materiali Processi Inventario Energia Emissioni Classificazione Caratterizzazione Normalizzazione Valutazione Valutazione del danno

6 Global warming Human Life expectancy Toxicity Ozone depletion Severe Respiratory Lonising morbidy radiation (inorganics) and suffering Acidification Respiratory Eutrophication Ionizing Morbidity effect radiations (Inorganic) Human Health Human Coal Health Human Aluminium Antimony Brown Coal YOLL, Person*yr DALY Cobalt Respiratory Photochemical Ozone Severe effect layer nuisance smog (organic) depletion Ecotoxicity water chronic Carcinogenic Photochemical Nuisance substances oxidation Ecotoxicity water acute Ozone Aqcuatic Crop layer growth depletion ecotoxicity capacity Ecotoxicity soil chronic Terrestrial Wood Climate growth change ecotoxicity capacity Human toxicity air Terrestrial Human Fish and acidification/nutrification Land toxicity meat use water production Acidification/eutrophication Human Acquatic Soil toxicity acidification soil Bulk waste Prod. Acquatic capacity Ecotoxicity eutrophication irrigation water Hazardous Waste Prod. Depletion Capacity Lan occupation of minerals drinking water Radioactive waste Depletion Species Global of fossil extintion warming fuels Slag/ashes Non Depletion Resources renewable of (all) reserves energy EDIP 96 Copper DALY Iron Ecosystem Production Quality Capacity Lead Ecosystem Ecosystem PDF*mq/anno Kg eq, Manganese H+ eq Quality Mercury Abiotic Climate Stock Resources Molibdenum PDF*mq/anno Natural gas Change Nickel Kg eq CO2 NEX Oil Platinum Resources Palladium Silver MJ surplus Resources Biodiversity Tin ELU Zinc MJ Ecolndicator 99 Impact EPS EDIP 96 (Only Resources) Mineral extraction Categorie di IMPATTO Categorie di IMPATTO DANNO

7 Applicazione del metodo LCA Obiettivo dello studio è la dimostrazione della convenienza ambientale di un intervento di recupero di un edifico storico e di un cambio d uso; analizzando due ipotesi diverse di intervento. La convenienza sarà dimostrata se sarà verificata la condizione indicata dalle Linee Guida e che mette a confronto l LCA della ristrutturazione con l LCA del mantenimento delle condizioni attuali avendo cura della valutazione dell indicatore storico VS.

8 RECUPERO SOSTENIBILE CASO STUDIO OBBIETTIVO DELLA RICERCA RECUPERO TRADIZIONALE ANALISI LCA RECUPERO SOSTENIBILE ANALISI LCA SCELTA prestazioni energetiche economiche prestazioni energetiche economiche

9 Applicazione del metodo LCA LCA[Q1]t2+LCAmanutenzione[(Mat.edificio+Impianti)]t2.> LCA[Q2)t2 + LCA[nuovi Mat.edificio]t2 + LCA [Nuovi Impianti]t2 + LCA manutenzione [Nuovi (Mat.edificio+Impianti)]t2 + LCA gestione cantiere[nuovi Mat.edificio + Impianti]t2 + (N-Nuovi)*LCA manutenzione [(Mat.edificio + Impianti)]t2 + VS + QA

10 I metodi per la valutazione del danno Per la valutazione del danno sono stai usati i metodi Ecoindicator99 per l analisi e EPS 2000 per la determinazione dei costi esterni. Di seguito vengono riportate le modifiche ai quattro metodi Eco-indicator 99, EPS 2000, IMPACT e EDIP/UMIP 97 apportate del gruppo di studio dell ENEA all interno del quale è stato sviluppato lo studio.

11 MODIFICA AL METODO E stata introdotta la categoria di impatto valore storico che dipende dalle substances: Età in anni Edificio istituzionale con un valore variabile da 0 a 10 Edificio di pregio storico-culturale con un valore variabile da 0 a 100 (10 se scarso, 50 se medio, 75 se buono, 100 se ottimo) Edificio di lavoro con un valore variabile Edifico di culto con un valore variabile da 0

12 La funzione del sistema L Unità funzionale La funzione del sistema è il soddisfacimento delle condizioni ambientali affinché nell edificio in esame possa cambiare d uso ed essere riutilizzato in museo L'unità funzionale relativa all edificio è l insieme dei materiali usati per la riqualificazione dell edificio: i nuovi materiali dell involucro esterno. L unità funzionale per il calcolo dell uso nei 100 anni successivi all intervento è l intero edificio recuperato. L unità funzionale per il calcolo dell uso nei 100 anni nell ipotesi che la riqualificazione non venga effettuata è l intero edificio non ristrutturato.

13 L inventario L inventario dell edificio è stato reperito dal lavoro di progettazione esecutiva in atto per il reale recupero dell edificio esistente quindi dal computo metrico.. In questo studio verrà considerato l involucro del manufatto e cioè la muratura esterna e la copertura.

14 I confini del sistema I confini del sistema vanno dall estrazione delle risorse alla produzione dell energia, per quanto riguarda l LCA delle energie consumate nelle due ipotesi di recupero e del mantenimento delle condizioni attuali, e dalla raccolta delle materie prime al fine vita dei materiali, per quanto riguarda l LCA dei materiali necessari per la ristrutturazione La qualità dei dati i dati sui quali costruire l inventario sono ricavati, quando possibile, dai documenti di progetto dell edificio e, quando ciò non è possibile sono ottenuti direttamente da misure e indagini sull edificio stesso. Per i processi relativi ai trasporti, all energia elettrica e all energia termica, si sono usati i processi presenti nella banca dati del software SimaPro7 utilizzato per lo studio. Per i processi relativi ai materiali, sono usati quelli presenti nelle banche dati ed altri i cui dati sono raccolti sul campo..

15 Copertura

16 Muratura perimetrale

17 PROG.0 Muratura perimetrale Considerando il periodo in cui è stato progettato il manufatto, si è considerata la muratura in pietra lavica esistente di spessore rilevante i 90 cm. Quindi, partendo dall interno verso l esterno, si è considerato: 0.04m di intonaco in calce e gesso 0.9m di muratura di pietra lavica 0.03m di intonaco coccio pesto Copertura E stata considerata una copertura tipica, in coppi siciliani non isolata e non calpestabile, se non dagli addetti ai lavori di ordinaria manutenzione, costituita partendo dall interno verso l esterno da: 0.04m Controsoffitto siciliano dammuso 0.01m di tegole

18 PROG.2 Prog.2 Intonaco coccio pesto: conducibilità 0.9W/m K, spessore 0.03m, resistenza: m2 K/W Pannelli di Sughero: conducibilità 0.065W/m K, spessore 0.050m, resistenza m2 K/W I Intonaco a cappotto interno Diathonite: conducibilità 0.083W/m K, spessore 0.03m, resistenza: m K/W

19 PROG.1 Prog.1 Struttura muraria: spessore 0.9m, resistenza m2 K/W Vernice acrilica: spessore m.

20 Prog.1 esistente Applicazione di termotecnica Potenza estiva: W

21 Applicazione di termotecnica Prog.1 esistente Energia primaria invernale: MJ

22 Applicazione di termotecnica Prog.2 edificio ristrutturato Energia primaria invernale: 39897MJMJ

23 Scelta dei pacchetti tecnologici Parete Pt Pt Pt

24 Scelta dei pacchetti tecnologici Copertura 78,176 Pt=ELU 55,349 Pt=ELU 16,438 Pt=ELU

25 Verifica della condizione di convenienza ambientale Eco-indicator 99 La normalizzazione della verifica

26 Verifica della condizione di convenienza ambientale Eco-indicator 99 La valutazione della verifica

27 Verifica della condizione di convenienza ambientale METODO EPS

28 I costi esterni Dai risultati ottenuti dalle analisi si denota che il danno evitato maggiore si ha per la categoria di impatto Risorse per tutti i metodi. Questo è evidentemente dovuto al fatto che il motivo principale della riduzione del danno è la riduzione dei consumi energetici. L intervento proposto implica un minor consumo di energia e di conseguenza un minor consumo di risorse e cioè di combustibili fossili Human Health [ ] Ecosystem Production Capacity[ ] Abiotic Stock Resource[ ] Biodiversity[ ] Totale[ ]

29 Una banca dati italiana per l LCA degli edifici (ENEA, CNR e Architettura delle Università di Firenze, Pescara, Reggio C., Roma (La Sapienza L.Quaroni ), Politecnico di Milano e Ingegneria di Catania) Materiali -Calcestruzzo -Malta per intonaci -Malta per muratura -Intonaco isolante -Blocchi di tufo -Mattoni in terra cruda -Cuba stones -Pannello isol. isolkenaf -Pannello isol. celenit -Pannello isol. sughero -Isotex -Laterizi -Vetro portante -Intonaco con diatonite -Pannello in XPS Componenti -Pacchetti di muratura di tamponamento -Pacchetti di muratura portante -Pacchetti di solai intermedi e di copertura -Fondazioni -Struttura in cemento armato -Infissi in legno Impianti -Impianto elettrico -Impianto per la climatizzazione invernale con caldaia e con pompa di calore (aria e geotermica) -Impianto per la climatizzazione estiva con pompa di calore e frigo -Impianto sanitario -Impianto fotovoltaico -Impianto solare termico Processi di riciclo materiali -Alluminio -Rame -Ferro -Vetro -PP -PE -PVC -Materiali edili -Argento dei pannelli f.v. Edifici -Edilizia abitativa e uffici -Scuole -Modulo abitativo reversibile -Capannone -Museo -Aula Magna Università -Ristrutturazioni

30 Una proposta di uso dell LCA per la definizione dell Ecolabel degli edifici Per ogni tipologia di edificio (abitativo, scolastico, per uso uffici ecc.) si può seguire la seguente procedura: Con il metodo LCA si scelgono i materiali e gli elementi tecnologici dei corpi disperdenti che, compatibilmente con i carichi statici e con le indicazioni di legge, producono l impatto ambientale minimo Si calcola il fabbisogno energetico invernale estivo e di ACS dell edifici o Con il metodo LCA si scelgono per l edificio gli impianti e le fonti energetiche a minore impatto ambientale Con il metodo LCA si calcola il danno ambientale D T e il costo esterno E T per m 2 di superficie utile del tipo di edificio considerato Per ottenere l Ecolabel devono essere verificate per ogni edificio le condizioni: D it < D T E it <E T

31 Conclusioni Le novità delle Linee Guida: attribuzione ai pacchetti tecnologici (1m 2 ) dei consumi energetici teorici definizione di una disequazione per la convenienza ambientale della ristrutturazione rispetto a mantenimento o all abbattimento scelta di un Metodo per la valutazione del danno definizione di una Banca dati (da convalidare) dei materiali, dei pacchetti tecnologici, degli edifici, degli impianti Individuazione di uno strumento che consenta alla Pubblica Amministrazione, ai progettisti e agli utenti di fare delle scelte ambientalmente sostenibili Conseguimento di un obiettivo istituzionale degli Enti di Ricerca Pubblici e delle Università: il servizio alla comunità