IL RUOLO DI ALCUNI MATERIALI INNOVATIVI

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1 IL RUOLO DI ALCUNI MATERIALI INNOVATIVI PER LA SOSTENIBILITA INDOOR Umberto Berardi Assistant Professor Worcester Polytechnic Institute, Massachusetts, USA

2 Sommario 1. Introduzione 2. Valutazione di sostenibilita 3. Sistemi di misura della sostenibilita 4. Il ruolo dei materiali nelle misure di sostenibilita 5. Caratteristiche di alcuni materiali innovativi 6. Conclusioni Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio 2014

3 1. Introduzione Il settore edile è il settore l'industriale che Dio ha dimenticato e la rivoluzione industriale trascurato. (Lawrence e Dyer, 1983) Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

4 Emissioni di GHG (IPCC, 2007) Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

5 Cos e l edilizia sostenibile? Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

6 Opportunita e Sfide Dal certificato energetico alla certificazione di qualita Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

7 2. Valutazioni di Sostenibilita In generale... La valutazione di sostenibilità può essere definita come il processo di identificazione, misurazione (o previsione) e valutazione dei potenziali impatti e delle possibile alternative (Devuyst, 2000). Molti indicatori di sostenibilità sono stati proposti... anche nell'ambiente costruito! Ma..che cosa è e cosa ha un edificio sostenibile? Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

8 Approcci alla Valutazione di Sostenibilita La sostenibilità di un edificio è stata spesso valutata secondo i livelli di sostenibilità dei suoi componenti. Sistemi di valutazione del prodotto, come l americano Green Seal, l europeo Eco- Label e il giapponese Eco Mark, sono stati sviluppati negli ultimi 20 anni. Tuttavia, è chiaro che al oggi un edificio sostenibile non può essere considerato come la sommatoria di prodotti "ecologici Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

9 3. Sistemi di misura della sostenibilita I sistemi per la valutazione della sostenibilità possono essere raggruppati in: misure della energia cumulativa (CED), si concentrano sul consumo di energia o di grandezze correlate, in diversi archi temporali; misure LCA, si concentrano sugli impatti ambientali dei materiali e delle lavorazioni durante l intero ciclo di vita dell edificio; valutazione della qualità totale (TQA), sistemi che valutano gli aspetti ecologici, economici e sociali. Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

10 Misura dei consumi energetici Sistemi CED identificare, misurare e valutare il consumo energetico dell'edificio. L'energia è fornita per coprire le necessità quali riscaldamento, ventilazione e aria condizionata, riscaldamento dell'acqua, l'illuminazione e l'intrattenimento. Le politiche attuali prevedono nel prossimo futuro (2018? o 2020? ) solo Zero Energy Buildings Questo obiettivo trasformera gli edifici, i quali dovranno avere involucri piu isolati, dovranno prevedere recuperi di calore e dovranno controllare la ventilazione di ogni ambiente Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

11 (BSI 15643, 2011) Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

12 Sistemi e Valutazioni LCA Questi sistemi generalmente suddividono l edificio in prodotti e processi elementari, per poi valutare l'impatto ambientale di ciascuno di essi nel corso di un ciclo di vita. Valutazioni LCA consistono in 4 fasi: l'obiettivo e in fase di definizione, inventario del ciclo di vita, valutazione dell'impatto del ciclo di vita e la definizione di possibili miglioramenti (ISO 14040, 2006). I sistemi LCA permettono il confronto dei prodotti sulla base della stessa unita funzionale, che in edilizia e generalmente il metro quadrato di un elemento di costruzione (con un tasso di sostituzione di 50 anni). Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

13 Valutazione della qualità totale (TQA) Esistono più di 600 sistemi di valutazione nel mondo. (Berardi, 2012) Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

14 Valutazione della qualità totale (TQA) I sistemi TQA mirano a considerare i tre aspetti della sostenibilità: questioni ambientali come emissioni di gas serra e l'energia, aspetti economici come gli investimenti e l'equità, e le esigenze sociali, come l'accessibilità. I sistemi più comuni TQA sono i sistemi multi-criteri. I sistemi multi-criterio base di valutazione su criteri misurati da diversi parametri, ciascuno dei quali ha una certa quantità di punti disponibili. La valutazione complessiva della sostenibilità viene fuori sommando i risultati dei diversi criteri. Un aspetto critico di sistemi multi-criteri è la struttura aggregativa della valutazione (Hahn, 2008). I sistemi multi-criteri sono facili da capire e possono essere implementati in fasi diverse per ciascun singolo criterio. Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

15 Sistemi multicriteriali (TQA) Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

16 Sistemi multicriteriali (TQA) Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

17 Criteri nei sistemi TQA Cinque aree chiave della salute umana e ambientale Sostenibilita del Sito 2. Efficienza Idrica 3. Energia 4. Materiali e Risorse 5. Qualita ambientale Indoor 6. Rifiuti e inquinamento Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

18 Percentage (%) Criteria nei sistemi TQA Weight assigned by the most diffused systems to the different categories of sustainability Comparison of weights assigned in different sustainable rating systems LEED BREEAM CASBEE SBTool Green Globes SBC - ITACA Sustainable site Energy efficiency Water efficiency Material - resources Categories Indoor Env Quality Waste and pollution others (econ-inno) (Berardi, 2011) Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

19 4.Il ruolo dei materiali nelle misure di sostenibilita LEED_Material and Resources (14 points) Credit 1 Building Reuse 3 Credit 2 Construction Waste Management 2 Credit 3 Resource Reuse 2 Credit 3.1 5% 1 Credit % 1 Credit 4 Recycled Content Credit % (p.c. + ½ p.i.) 1 Credit % (p.c. + ½ p.i.) 1 Credit 5 Regional Materials 2 Credit % extracted, processed & manufactured locally 1 Credit % extracted, processed & manufactured locally 1 Credit 6 Rapidly Renewable Materials 1 Credit 7 Certified Wood 1 Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

20 LEED_Indoor Environmental Quality (15 points) Credit 1 Outdoor Air Delivery Monitoring 1 Credit 2 Increased Ventilation 1 Credit 3 Construction IAQ Management Plan 2 Credit 3.1 During construction 1 Credit 3.2 Before occupancy 1 Credit 4 Low Emitting Materials 4 Credit 4.1 Adhesives & sealants 1 Credit 4.2 Paints & coatings 1 Credit 4.3 Carpet systems 1 Credit 4.4 Composite wood & agrifiber products 1 Credit 5 Indoor Chemical & Pollutant Source Control 1 Credit 6 Controllability of Systems 2 Credit 6.1 Lighting 1 Credit 6.2 Thermal comfort 1 Credit 7 Thermal Comfort 2 Design 1 Verification 1 Credit 8 Daylight & Views 2 Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

21 Materiali e emissioni VOC Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

22 Sostanze Organiche Volatili Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

23 Percentage (%) 4. Caratteristiche di tutti gli edifici certificati LEED Risultati medi: sostenibilità del sito (45%), efficienza idrica (62%), efficienza energetica (38%), materiali e risorse (42), IEQ (56%). Sustainable Sites Water efficiency Energy & Atmosphere Categories Material & Resources IEQ certified silver gold platinum average innovation Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

24 5. Materiali e sistemi innovativi L esperienza di una casa sostenibile Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

25 5. Materiali e sistemi innovativi Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

26 L aerogel L'aerogel è una miscela simile ad un gel costituita da una sostanza allo stato solido e un gas, in cui rispetto al gel, il componente liquido è sostituito con altro gas Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

27 L aerogel Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

28 I materiali a cambiamento di fase (PCM) I materiali a cambiamento di fase (PCM) sono stati recentemente proposti per aumentare gli accumuli di energia termica latente allo scopo di ridurre il consumo di energia, aumentando il comfort. I PCM hanno la capacità di assorbire e rilasciare energia sotto forma di calore ad una temperatura specifica, effettuando un cambiamento di stato. Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

29 6. Conclusioni L introduzione delle valuazioni IAQ stenta a decollare nel settore edile per l impreparazione degli addetti ai lavori; Le spinte verso le valutazione di sostenibilita rappresentano il miglior fattore per una diffusione di queste valutazioni, specie se si riuscira ad inserirle nei sistemi di misura della sostenibilita ; Questi hanno finora dato uno scarso ruolo ai materiali e alle loro caratteristiche. Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

30 Bibliografia Berardi U Beyond sustainability assessment systems: upgrading topics by upscaling the assessment, International Journal of Sustainable Building Technology and Urban Development 2(4). Berardi U Sustainability assessment in the construction sector: rating systems and rated buildings, Sustainable Development, DOI: /sd.532. Fowler KM, Rauch EM Sustainable Building Rating Systems Summary, PNNL Pacific Northwest National Laboratory, US Department of Energy: Richland WA. Hernandez P, Kenny P From net energy to zero energy buildings: defining life cycle zero energy buildings (LC-ZEB). Energy and Buildings 42(6): DOI: /j.enbuild IPCC Summary for Policymakers, Climate Change, IPCC WG1 Fourth Assessment Report. Cambridge University Press: New York. Mitchell G Problems and fundamentals of sustainable development indicators. Sustainable Development 4(1): DOI: /(SICI) (199603) Scheuer CW, Keoleian A Evaluation of LEED Using Life Cycle Assessment Methods, NIST GCR National Institute of Standard and Technologies. Umberto Berardi _ Workshop IAQ_ Bari_ 7 luglio / 27

31 Grazie per l attenzione domande? Umberto BERARDI uberardi@wpi.edu web-site: