EDIFICI A ENERGIA QUAZI ZERO VERSO IL 2020 Il roadshow per l efficienza energetica. Il concetto di edificio NZEB (Net o Near) e i limiti di consumo

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1 Il concetto di edificio NZEB ed i limiti di consumo energetico in area Mediterranea EDIFICI A ENERGIA QUAZI ZERO VERSO IL 2020 Il concetto di edificio NZEB (Net o Near) e i limiti di consumo energetico in area Mediterranea Prof. Ing. Costanzo Di Perna Bari, 19 settembre

2 DECRETO 90/2013 Alcune novità, 31/12/2018, altissima prestazione energetica (NZEB) per edifici pubblici di nuova costruzione e presenza di una significativa quota di fabbisogno energetico coperta da FER; (31/12/2020 per tutti gli edifici pubblici e privati) Si dovrà tenere conto del parametro costi/benefici per la riqualificazione energetica degli edifici esistenti ; rafforzare il ruolo guida del settore pubblico verso «NZEB» anche nelle ristrutturazioni di edifici esistenti; Integrare gli incentivi per l efficienza energetica al consolidamento antisismico degli edifici.

3 Da Decreto 90/2013 NZEB Edificio ad altissima prestazione energetica, calcolata conformemente alle disposizioni del presente decreto, che rispetta i requisiti definiti al decreto di cui all articolo 4, comma 1. Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo è coperto in misura significativa da energia da fonti rinnovabili, prodotta all interno del confine del sistema (in situ);

4 Da Decreto 90/2013 DEFINIZIONE l-novies) edificio di riferimento o target per un edificio sottoposto a verifica progettuale, diagnosi, o altra valutazione energetica : edificio identico in termini di geometria (sagoma, volumi, superficie calpestabile, superfici degli elementi costruttivi e dei componenti), orientamento, ubicazione territoriale, destinazione d uso e situazione al contorno, e avente caratteristiche termiche e parametri energetici predeterminati;

5 La ricerca di un grado sempre più elevato di esattezza nel calcolo della prestazione energetica ha evidenziato la necessità di una definizione più precisa di prestazione energetica a energia netta zero. un NZEB è un edificio caratterizzato da un fabbisogno energetico di esercizio estremamente ridotto

6 In un immobile di questo tipo, i guadagni in termini di efficienza energetica sono tali da permettere di compensare il fabbisogno energetico dell edificio utilizzando tecnologie rinnovabili. Un NZEB in fase di esercizio non deve presentare un impatto negativo né dal punto di vista energetico né ambientale

7 Quali parametri usare nella misurazione del bilancio zero dei consumi energetici? 1. Una possibilità è quella di raggiungere il bilancio nullo dei consumi energetici nel sito in cui sorge l edificio; 2. Altra possibilità è quella di integrare le fonti rinnovabili disponibili in situ tramite l acquisto di energia da fonti rinnovabili esterne al sito, considerando i consumi di energia alla fonte ; 3. In altri casi possono essere messi in rilievo i costi energetici, fissando l obiettivo di bilanciare la spesa affrontata per l acquisto di energia con i ricavi ottenuti dalla vendita dell energia rinnovabile prodotta in situ ed immessa nella rete. 4. Altri casi possono invece mirare al bilancio nullo delle emissioni di gas serra.

8 L Energia primaria totale Energia Primaria totale = Energia primaria non rinnovabile + Energia rinnovabile

9 NZEB? +

10 NZEB? GRADO DI ISOLAMENTO FONTI RINNOVABILI

11 ESEMPIO NZEB

12 ESEMPIO

13 NZEB AUSTRIA

14 NZEB

15 NZEB - GERMANIA

16 NZEB A San Diego la struttura commerciale Net-Zero Energy più grande degli USA

17 QUALI IPOTESI PER I PARAMETRI DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO? TRASMITTANZA TERMICA STRUTTURE VERTICALI OPACHE - U (W/m2K) Zona climatica /2021 riduz % da 2010 a 2021 A % B % C % D % E % F %

18 QUALI IPOTESI PER I PARAMETRI DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO? TRASMITTANZA TERMICA STRUTTURE OPACHE DI COPERTURA - U (W/m2K) Zona climatica /2021 riduz % da 2010 a 2021 A % B % C % D % E % F %

19 QUALI IPOTESI PER I PARAMETRI DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO? PONTI TERMICI S/V Coefficiente P t S/V > 0,7 1,25 0,4 S/V 0,7 1,30 S/V < 0,4 1,32 Tabella6-bis - Coefficienti di adeguamento del fabbisogno termico utile in presenza di ponti termici

20 QUALI IPOTESI PER I PARAMETRI DELL EDIFICIO DI RIFERIMENTO? g tot Zona climatica /2021 (1) Tutte le zone 0,35 0,35 0,35 Valore del fattore di trasmissione solare totale g tot per componenti finestrati con orientamento da Est a Ovest passando per Sud.

21 COEFFICIENTE DI DISPERSIONE TERMICA PER TRASMISSIONE UNI EN ISO H tr, adj H D H g H U H A Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO EDIFICI ADIACENTI Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO AMBIENTI NON RISCALDATI Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO IL TERRENO Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO L INVOLUCRO EDILIZIO H D H U H g

22 ALTRI PARAMETRI PER LE VERIFICHE DI LEGGE H T = H tr,adj / Σ k A k [W/m 2 K] Numero Riga RAPPORTO DI FORMA (S/V) (Tipologia Edilizia) S/V > 0,7 (Edifici uni-bifamiliari, ) 0,7 > S/V > 0,4 (Edifici a schiera, palazzine, ) 0,4 > S/V (Edifici a torre,.) Ampliamenti e ristrutturazioni importanti di secondo livello per tutte le tipologie edilizie Zona climatica A e B C D E F 0,58 0,55 0,53 0,50 0,48 0,63 0,60 0,58 0,55 0,53 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62

23 ALTRI PARAMETRI PER LE VERIFICHE DI LEGGE A sol,est = Σ k F sh,ob g gl+sh (1 F F ) A w,p F sol,est [m 2 ] # Categoria edificio Tutte le zone climatiche estive 1 2 Residenziale < 0,030 Non Residenziale < 0,040 Tabella 14 - Valore massimo ammissibile del rapporto tra area solare equivalente estiva dei componenti finestrati e l area della superficie utile A sol,est /A sup utile (-)

24 PROPOSTE TRASMITTANZA TERMICA PERIODICA - PARETI

25 PROPOSTE TRASMITTANZA TERMICA PERIODICA - COPERTURE

26 COMPORTAMENTO ESTIVO 1. Title: The role of interior thermal mass in a small commercial building under moderate weather condition Applied Energy, P. Ma, L.-S. Wang, Effective heat capacity of interior planar thermal mass (iptm) subject to periodic heating and cooling, Energy and Buildings 47 (2012)

27 Università Politecnia delle Marche Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e dell Architettura* Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche** EFFETTI SUL CONFORT E SUI CONSUMI ENERGETICI DI PARETI A DIVERSA INERZIA TERMICA Parte 1: CALCOLO DELLA TEMPERATURA OPERANTE E ANALISI CON METODO SEMI-STAZIONARIO Prof. C. Di Perna** Prof. M. D Orazio* Ing. E. Di Giuseppe* Ing. L. Fantini**

28 T media EDIFICI A DIVERSA INERZIA TERMICA Confronto analisi della prestazione in regime dinamico 45,00 40,00 strutture ad elevata inerzia strutture a bassa inerzia 35,00 30,00 PESANTE - UNI ,00 LEGGERO - UNI PESANTE - REGIME DINAMICO LEGGERO - REGIME DINAMICO 20,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 ΔT

29 BEST CASE ANALISI UNIVPM Intervento: Nuova costruzione Destinazione d uso: Residenziale Zona climatica: E Tipologia: Piccolo condominio N

30 BEST CASE ANALISI UNIVPM Località: BOLOGNA Altitudine: 54 m s.l.m. Latitudine: Longitudine: Gradi giorno: 2259 Zona climatica: E Destinazione d uso: Residenziale Tipologia: Piccolo condominio Intervento: Nuova costruzione DATI GENERALI Volume lordo riscaldato 3962 Sup. esterna che delimita lo spazio riscaldato 4026 S/V 0,485 Sup. calpestabile 950 N. piani climatizzati 3 altezza interna netta 2,70m N. unità immobiliari 12 N

31 BEST CASE ANALISI UNIVPM

32 COME SIAMO ARRIVATI A DEFINIRE LA GEOMETRIA DELL EDIFICIO? EDIFICIO DI PARTENZA S/V = PROGETTO REALE

33 OTTIMIZZAZIONE S/V? EDIFICIO MODIFICATO S/V = EDIFICIO MODIFICATO S/V = ENTRAMBE LE TIPOLOGIE EDILIZIE RISULTANO INADEGUATE ALL UTILIZZO DELLA MURATURA PORTANTE

34 OTTIMIZZAZIONE S/V? EDIFICIO DI PARTENZA S/V = EDIFICIO MODIFICATO S/V = 0.485: S/V 0,6 [W/m 2 K] ottimizzazione

35 OTTIMIZZAZIONE DELL EDIFICIO 1. S/V = 0, Dimensioni delle finestre 3. trasmittanza degli infissi 4. Piano sottotetto 5. Isolamento verso il garage 6. Aggiunto piano

36 FINESTRE U w 1,4 [W/m 2 K], U g 1,1 [W/m 2 K], FATTORE SOLARE g 0,67

37 SOLAI U 0,62 [W/m 2 K] U 0,29 [W/m 2 K] U 0,57 [W/m 2 K] U 0,21 [W/m 2 K] U 0,29 [W/m 2 K]

38 PARETI VERTICALI SONO STATE ANALIZZATE 25 SOLUZIONI STRATIGRAFICHE di cui una dlg.192 e una leggera 12 - MONOSTRATO 13 - PLURISTRATO 4-PORTANTI 8-NON PORTANTI 3-PORTANTI 10-NON PORTANTI

39 Cod. Sp. U Yie k1 Portante m W/m²K W/m²K kj/m²k Si/No ,236 0,007 34,7 No ,203 0,001 38,6 No ,246 0,003 42,5 Si ,214 0,003 38,7 No ,266 0,003 25,6 Si ,261 0,003 21,9 Si ,175 0,001 36,9 No ,244 0,002 39,2 No ,201 0,002 33,1 No ,214 0,003 37,0 No ,242 0,002 39,4 Si ,252 0,006 41,6 No MONOSTRATO Cod. Sp. U Yie k1 Portante m W/m²K W/m²K kj/m²k Si/No ,260 0,007 47,3 No ,237 0,006 41,5 No ,235 0,012 48,4 Si ,235 0,013 39,8 Si 11 45,3 0,208 0, No 12 45,3 0,225 0,022 41,9 No 13 45,3 0,244 0,017 41,8 No ,252 0,013 42,5 No ,247 0,012 47,7 Si 22 44,5 0,237 0, No 23 44,5 0,234 0, No 24 47,3 0,134 0, No ,320 0, No PLURISTRATO 39 39

40 MONOSTRATO NON PORTANTE ESTERNO 1. Intonaco esterno termoisolante sp. 2 cm 2. Blocco a incastro a setti sottili in laterizio alleggerito in pasta sp Intonaco interno sp. 1 cm INTERNO

41 MONOSTRATO NON PORTANTE 0,175 < U < 0, cm < sp < 53 cm

42 MONOSTRATO PORTANTE 0,242 < U < 0, cm < sp < 45 cm

43 MULTISTRATO NON PORTANTE ESTERNO 1. Mattone pasta molle faccia a vista, sp. 12 cm 2. Intercapedine d aria non ventilata, sp. 3 cm 3. Isolante EPS, sp. 8 cm 4. Blocco alleggerito, sp. 20 cm INTERNO 5. Intonaco di calce e e gesso, sp. 2 cm

44 MULTISTRATO NON PORTANTE 0,208 < U < 0,26 43 cm < sp < 52 cm 44

45 MULTISTRATO PORTANTE ESTERNO 1. Intonaco esterno, sp. 1,5 cm 2. Blocchi semipieni, sp. 30 cm INTERNO 3. Intonaco di rinzaffo, sp. 1 cm 4. Strato di materiale isolante in fibra minerale, sp. 6 cm 5. Intercapedine d aria non ventilata, sp. 3 cm 6. Tramezze pre-incise a fori verticali, sp. 10 cm 7. Intonaco interno, sp. 1,5 cm

46 MULTISTRATO PORTANTE 0,235 < U < 0, cm < sp < 48 cm 46 46

47 PARETE SECONDO DLGS 192 U = 0,320 sp = 38 [cm]

48 PARETE LEGGERA U = 0,134 Yie = 0,024 sp = 47,3 [cm]

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50 CON TRASMITTANZE AL 2016 H T = 0,4 [W/m 2 K] BARI ZONA C Numero Riga RAPPORTO DI FORMA (S/V) (Tipologia Edilizia) S/V > 0,7 (Edifici uni-bifamiliari, ) 0,7 > S/V > 0,4 (Edifici a schiera, palazzine, ) 0,4 > S/V (Edifici a torre,.) Ampliamenti e ristrutturazioni importanti di secondo livello per tutte le tipologie edilizie Zona climatica A e B C D E F 0,58 0,55 0,53 0,50 0,48 0,63 0,60 0,58 0,55 0,53 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62

51 FATTORE SOLARE g gl,n = 0,67

52 FATTORE SOLARE g gl,n = 0,67 g tot = g gl,n 0,9 gl gl+sh /g gl Zona climatica g tot /2021 (1) Tutte le zone 0,35 0,35 0,35 A sol,est /A sup utile = 0.03

53 FONTI DI ENERGIA E VETTORI ENERGETICI SISTEMA DI EMISSIONE EDIFICIO SISTEMA DI REGOLAZIONE SISTEMA DI DISTRIBUZIONE Q Q Q k, i, gn, out, net, m k, d, in, i, m k, del, os, m

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55 GLI OBIETTIVI Ridurre i consumi Evitare gli sprechi Recuperare l energia Evitare il sovradimensionamento degli impianti LE SOLUZIONI Tipologia di impianti efficienti Fonti rinnovabili

56 Massima efficienza, ma attenzione al comfort che è quello per cui l utente finale si lamenta se non c è Valutiamo sempre chi abita o abiterà la casa e l uso che farà dell impianto IERI Impianto tradizionale Componenti d installazione in unità singola: 1.Caldaia a gas (murale o a terra) 2.Radiatori 3.Termostato ambiente

57 OGGI Impianto moderno Componenti d installazione in unità singola : 1.Caldaia a condensazione (murale o a terra) 2.Sistemi a bassa temperatura 3.Sistemi misti (alta/bassa temperatura) 4.Pompa di calore e accessori 5.Termoregolazione con controllo remoto 6.Collettori solari e accessori 7.Accessori per il condizionamento 8.Bollitore per l acqua calda sanitaria

58 RISULTATI CALDAIA TRADIZIONALE P utile = 31 [kw] Rendimento di produzione 92 % Rendimento di regolazione 99 % Rendimento di distribuzione 99% Rendimento di emissione 95 % Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile Indice di prestazione energetica dell involucro edilizio per il raffrescamento 37 [kwh/m 2 anno] 33 [kwh/m 2 anno] 22 [kwh/m 2 anno]

59 Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile 33 [kwh/m 2 anno] Rapporto Dispersioni/Fabbisogno utile 157% Rapporto Ventilazione/Dispersioni 30%

60 RISULTATI CALDAIA A CONDENSAZIONE P utile = 31 [kw] EDIFICI A ENERGIA QUAZI ZERO VERSO IL 2020 Rendimento di produzione 106 % Rendimento di regolazione 99 % Rendimento di distribuzione 99% Rendimento di emissione 99 % Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile 31 [kwh/m 2 anno] 33 [kwh/m 2 anno] Indice di prestazione energetica dell involucro edilizio per il raffrescamento 22 [kwh/m 2 anno]

61 RISULTATI CALDAIA A CONDENSAZIONE + VMC P utile = 31 [kw] Rendimento di produzione 106 % Rendimento di regolazione 99 % Rendimento di distribuzione 99% Rendimento di emissione 99 % Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile 22 [kwh/m 2 anno] 22 [kwh/m 2 anno] Indice di prestazione energetica dell involucro edilizio per il raffrescamento 25 [kwh/m 2 anno]

62 Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile 22 [kwh/m 2 anno] Rapporto Dispersioni/Fabbisogno utile 179% Rapporto Ventilazione/Dispersioni 0,02% RISCALDAMENTO+ ACS RISCALDAMENTO

63 GRAZIE