IL PROGETTO MAIN (PROGRAMMA MED) PER LA RIQUALIFICAZIONE NEARLY ZERO-ENERGY DEGLI EDIFICI
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1 IL PROGETTO MAIN (PROGRAMMA MED) PER LA RIQUALIFICAZIONE NEARLY ZERO-ENERGY DEGLI EDIFICI Dott. Ing. Alberto Muscio DIEF Dip. di Ingegneria Enzo Ferrari, Univ. di Modena & Reggio Emilia EELab Energy Efficiency Laboratory ( Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 1/48
2 Direttiva 2010/31/UE (rifusione Direttiva 2002/91/CE) Articolo 9 Edifici a energia quasi zero 1. Gli Stati membri provvedono affinché: a) entro il 31 dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione siano edifici a energia quasi zero; e b) a partire dal 31 dicembre 2018 gli edifici di nuova costruzione occupati da enti pubblici e di proprietà di questi ultimi siano edifici a energia quasi zero. Il termine edificio a energia quasi zero identifica un edificio con elevatissime prestazioni in termini di fabbisogni energetici annuali, inclusivi dei fabbisogni per: Riscaldamento Produzione di acqua calda sanitaria Raffrescamento Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 2/48
3 Direttiva 2010/31/UE (rifusione Direttiva 2002/91/CE) Articolo 1 Obiettivo L'obiettivo della presente direttiva è promuovere il miglioramento del rendimento energetico degli edifici nella Comunità, tenendo conto delle condizioni locali e climatiche esterne, nonché delle prescrizioni per quanto riguarda il clima degli ambienti interni e [del]l'efficacia sotto il profilo dei costi. ( versione in lingua italiana ) ( versione in lingua inglese ) Article 1 Objective The objective of this Directive is to promote the improvement of the energy performance of buildings within the Community, taking into account outdoor climatic and local conditions, as well as indoor climate requirements and costeffectiveness. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 3/48
4 Caso esemplificativo: costi mensili per climatizzazione Appartamento con superficie 80 m 2, zona climatica E, piano sotto tetto: solaio di copertura poco isolato, pareti e finestre non isolati, riscaldamento autonomo con caldaia (vecchia) e termosifoni Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 4/48
5 Caso esemplificativo: costi mensili per climatizzazione Appartamento con superficie 80 m 2, zona climatica E, piano sotto tetto: riqualificazione energetica degli impianti con caldaia a condensazione, regolazione a valvole termostatiche, generatore ACS a pompa di calore. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 5/48
6 Caso esemplificativo: costi mensili per climatizzazione Appartamento con superficie 80 m 2, zona climatica E, piano sotto tetto: riqualificazione energetica degli impianti con caldaia a condensazione, regolazione a valvole termostatiche, generatore ACS a pompa di calore. Riscaldamento -35%, produzione ACS -36% Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 6/48
7 Caso esemplificativo: costi mensili per climatizzazione Appartamento con superficie 80 m 2, zona climatica E, piano sotto tetto: riqualificazione energetica dell involucro con serramenti nuovi, cappotto termico esterno. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 7/48
8 Caso esemplificativo: costi mensili per climatizzazione Appartamento con superficie 80 m 2, zona climatica E, piano sotto tetto: riqualificazione energetica dell involucro con serramenti nuovi, cappotto termico esterno. Riscaldamento -85% (dopo riqualificazione impianti: -77%) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 8/48
9 E i consumi estivi? Appartamento con superficie 80 m 2, zona climatica E, piano sotto tetto: impianto di condizionamento multisplit con inverter. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 9/48
10 E i consumi estivi? Appartamento con superficie 80 m 2, zona climatica E, piano sotto tetto: impianto di condizionamento multisplit con inverter. Condizionamento +68% Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 10/48
11 Direttiva 2010/31/UE (rifusione Direttiva 2002/91/CE) Articolo 9 Edifici a energia quasi zero 1. Gli Stati membri provvedono affinché: a) entro il 31 dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione siano edifici a energia quasi zero; e b) a partire dal 31 dicembre 2018 gli edifici di nuova costruzione occupati da enti pubblici e di proprietà di questi ultimi siano edifici a energia quasi zero. Il termine edificio a energia quasi zero identifica un edificio con elevatissime prestazioni in termini di fabbisogni energetici annuali, inclusivi dei fabbisogni per: Riscaldamento Produzione di acqua calda sanitaria Raffrescamento Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 11/48
12 Perché i costi per condizionamento aumentano? ( e il comfort estivo cala?) Il carico termico estivo per condizionamento è dato - dagli apporti interni (dovuti alla presenza di persone ed elettrodomestici) e, soprattutto, - dagli apporti solari (attraverso le finestre, ma anche la copertura e le pareti), tipicamente dominanti. È necessario attivare il condizionamento quando le dispersioni per trasmissione e ventilazione non sono più in grado di bilanciare gli apporti interni e solari. Isolando l involucro edilizio ed aumentandone la tenuta alle infiltrazioni d aria, aumenta il carico degli impianti di condizionamento e, soprattutto, se ne estende il periodo di attivazione. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 12/48
13 Costi mensili per climatizzazione di edifici ben isolati È ormai evidente a molti che gli edifici con involucro edilizio molto efficiente possono presentare costi per la climatizzazione estiva comparabili e, spesso, persino superiori a quelli per la climatizzazione invernale! Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 13/48
14 Come abbattere i costi per condizionamento? Gli apporti solari possono aver luogo sia attraverso le finestrature, sia attraverso le pareti opache (in particolare i piani di copertura) Per abbattere gli apporti solari attraverso le finestrature occorre intervenire sui vetri, in modo da ridurne la capacità di trasmettere la radiazione solare incidente (senza però inficiarne la trasparenza alla radiazione luminosa) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 14/48
15 Apporti solari delle finestrature Gli apporti energetici sono dati dalla radiazione solare totale (UV+Visibile+NIR) L illuminazione degli ambienti è data dalla sola radiazione visibile Per ridurre gli apporti solari delle finestrature, occorre abbattere la trasmissione nell infrarosso vicino (NIR near infrared) S S λ λ,max Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 15/48 λ
16 Vetri comuni: τ 85% Vetri/pellicole selettivi: τ<20 40%, τ Vis >60 70%, IL PROGETTO MAIN (PROGRAMMA MED) Vetri selettivi/pellicole selettive (antisolari) S S λ λ,max Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 16/48 λ
17 Come abbattere i costi per condizionamento? Gli apporti solari possono aver luogo sia attraverso le finestrature, sia attraverso le pareti opache (in particolare i piani di copertura) Per abbattere gli apporti solari attraverso le pareti opache occorre intervenire sulle superfici esterne irradiate, in modo da ridurne la capacità di assorbimento della radiazione solare incidente (ovvero aumentarne la capacità di riflessione) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 17/48
18 Apporti solari delle pareti opache Gli apporti energetici sono dati dalla radiazione solare totale (UV+Visibile+NIR) Per ridurre gli apporti solari delle pareti opache, occorre massimizzare la riflessione diretta e la riemissione dell energia assorbita nell infrarosso termico (medio e lontano) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 18/48
19 Superfici cool ( Trullo, Italy) (Nursery School, San Marino) Cool roofs e cool pavements sono soluzioni che permettono di prevenire il surriscaldamento sia di singoli edifici che di intere aree urbanein virtùdi: Elevata capacità di riflettere la radiazione solare incidente (cioè elevata riflettanza solare) Elevata capacità di restituire all atmosfera la frazione (comunque) assorbita della radiazione solare incidente mediante irraggiamento nell infrarosso (cioè elevata emissività termica) Stabilità delle proprietà superficiali Bassa tendenza allo sporcamento (KeraKoll Green Lab) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 19/48
20 Vantaggi dei materiali cool I cool roof sono nati proprio in risposta al problema dell isola di calore urbana, fenomeno tipico delle aree urbanizzate: - Le coperture degli edifici e il manto stradale si surriscaldano a causa dell irradiazione solare - Gli edifici e l asfalto rilasciano calore all aria, di giorno ed anche di notte - La temperatura dell aria diventa fino a 5 9 C più alta che nelle campagne circostanti Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 20/48
21 Materiali cool per coperture e pavimentazioni Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 21/48
22 Vantaggi dei materiali cool Vantaggi diretti (per l utente finale): Minore fabbisogno energetico per raffrescamento e, di conseguenza, minori costi per il condizionamento dell aria Maggiore comfort nell edificio (più basse temperature, no effetto testa calda) Minori stress strutturali e a fatica delle coperture Minore degradazione chimico-fisica dei materiali (rivestimenti, guaine impermeabilizzanti, isolanti, ecc.) Vantaggi indiretti (per la comunità): Minore rilascio di inquinanti dovuto a degradazione chimico-fisica Minore surriscaldamento delle aree urbane (effetto isola di calore urbana) Riduzione dello smog foto-chimico Riduzione dei picchi di carico elettrico Minori consumi elettrici e rilascio di CO 2 (Ostuni, Southern Italy) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 22/48
23 I materiali cool : riscoperta tecnologica di concetti antichi La riflettanza solare (R) è il parametro chiave per il controllo degli apporti È generalmente valutata integrando lo spettro misurato di riflettività (ρ λ ) nell intero intervallo rilevante per la radiazione solare ( nm), pesato conlo spettrodell irradianza solare (S λ ). S S λ λ,max 2500 ρ λ 300 R = S S λ λ dλ dλ Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 23/48 λ
24 Spettro di riflettività di materiali bianchi cool (selezione di materiali commerciali cool con colorazione bianca) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 24/48
25 Spettro di riflettività di materiali bianchi ordinari (selezione di materiali commerciali con colorazione bianca) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 25/48
26 Gruppi di ricerca operativi sui materiali cool : U.S.A. Alcuni hanno in effetti iniziato a lavorare sui materiali cool prima dell Eelab L Heat Island Group del Lawrence Berkeley National Laboratory (U.S.A.), guidato dal Prof. HashemAkbari, è attivosindalla fine degli anni 80. Capitalizzando sui suoi risultati, nel 1998 è stato fondato il Cool Roof Rating Council (CRRC), volto ad implementare un organizzazione indipendente di certificazione dei materiali cool. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 26/48
27 Gruppi di ricerca operativi sui materiali cool : Europa In Europa, ha seguito il Group Building Environmental Studies della National and Kapodistrian University di Atene, guidato dal Prof. Mat Santamouris. Capitalizzando sui suoi risultati e quelli del Progetto Cool Roof (finanziato dalprogramma Intelligent Energy Europe), l European Cool Roof Council (ECRC) stato fondato nel 2011 per implementare un organizzazione indipendente europea di prova dei materiali cool. In Italia, il Centro ENEA La Casaccia con il Dr. Michele Zinzi ha iniziato per primo le attività sui materiali cool. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 27/48
28 Materiali cool : disponibilità commerciale Verniciatura delle superfici - Riflettanza solare dipendente dal colore (> per colore bianco) - Emissività termica influenzata dal materiale di base ( ) Membrane polimeriche bituminose e no - Riflettanza solare dipendente dal colore (>0.70 per colore bianco) - Emissività termica elevata (>0.90) Granulati chiari su base asfaltata - Riflettanza solare dipendente dal colore (>0.60 per colore bianco) - Emissività termica elevata (>0.90) Piastrelle e pietre naturali - Riflettanza solare > Emissività termica elevata >0.90 Tetti metallici (alluminio, rame, ecc.) verniciati - Riflettanza solare > Emissività termica > Tegole o mattoni in terracotta rossa hanno riflettanza 0.30, emissività 0.90 Un tetto catramato nero presenta riflettanza <0.10, emissitivà 0.90 Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 28/48
29 Materiali cool color per coperture, lastrichi e pareti Gli edifici in Italia presentano tradizionalmente tetti a falde inclinate ricoperti da tegole in terracotta. I sottotetti sono spesso abitati, soprattutto nei centri storici. La combinazione della bassa riflettanza solare, unita alla bassa inerzia termica delle coperture a struttura lignea, fa del surriscaldamento estivo un problema fondamentale per gli abitanti. Tuttavia, nel contesto dell edilizia tradizionale italiana, una colorazione bianca o molto chiara delle coperture a falde non è generalmente accettabile. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 29/48
30 Materiali cool color per coperture, lastrichi e pareti Si basano su pigmenti depositati su un substrato ad alta riflettività nell infrarosso vicino, in modo da ottenere: Riflettanza solare relativamente elevata (> per colori tradizionali dell edilizia come il rosso mattone o il grigio chiaro) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 30/48
31 Riqualificazione energetica estiva Appartamento con superficie 80 m 2, zona climatica E, piano sotto tetto: serramenti con vetri o pellicole selettivi e trattamento della superficie di copertura a cool roof (riflettanza solare >70%) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 31/48
32 Riqualificazione energetica estiva Appartamento con superficie 80 m 2, zona climatica E, piano sotto tetto: serramenti con vetri o pellicole selettivi e trattamento della superficie di copertura a cool roof (riflettanza solare >70%) Condizionamento -79% (ante riqualificazione impianti: -77%) Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 32/48
33 IL PROGETTO MAIN MAtériaux INtelligents Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 33/48
34 MAIN MAtériaux INtelligents MAIN è un progetto cofinanziato dal Programma MED dell Unione Europea ed è incentrato sulla promozione di materiali intelligenti tipo cool roofs e cool pavements. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 34/48
35 Partner del Progetto MAIN 6/7 Isole Territoriali sono già operative in 4 paesi. CMA06, Nice GIP FIPAN, Nice DIEF/EELab, Univ. Modena & Reggio E. AESS, Modena SCIENTER, Granada AREZZO Municipality SEUM, Arezzo FUEIB, Palma de Mallorca SICILIA Region ACHARNES Municipality IASA/NK Univ. of Athens ACSMI, Athens Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 35/48
36 L EELab Energy Efficiency Laboratory di Modena Il Laboratorio EELab ( è oggi in grado di eseguire: Misure di riflettanza solare (ASTM E903, ASTM C1549), emissività termica (ASTM C1371, UNI EN 15976), altri parametri di prestazione termica estiva dell involucro(sri, ecc.), loro ottimizzazione Invecchiamento accelerato Misure di conduttività termica (piastra calda con anello di guardia, hot disk) Misure di diffusività termica (metodo di Angstroem) e altre proprietà termofsiche Misure di trasmittanza termica di pareti finite (metodo hot box), con KeraKoll Diagnosi energetica degli edifici, rilevazioni videotermografiche all infrarosso Simulazioni CFD, simulazioni 2D/3D di ponti termici, analisi dinamiche Misure di proprietà termofisiche, parametri microclimatici Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 36/48
37 Aspetti chiave del marchio di qualità MAIN L approccio MAIN alla promozione della qualità dell edilizia consiste in: Evidenziare il ruolo chiare dei tecnici rafforzando il loro ruolo nel workflow e richiedendo la loro competenza. Migliorare la conoscenza e la consapevolezza del personale tecnico e commerciale delle imprese edili ed artigiane, richiedendone la qualificazione. Migliorare la prestazione dei materiali richiedendo la loro certificazione. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 37/48
38 Aspetti chiave del marchio di qualità MAIN L approccio MAIN alla promozione della qualità dell edilizia consiste in: Evidenziare il ruolo chiare dei tecnici rafforzando il loro ruolo nel workflow e richiedendo la loro competenza. un marchio di qualità MAIN è conferito ai tecnici membri di associazioni professionali che hanno frequentato corsi di livello avanzato Migliorare la conoscenza e la consapevolezza del personale tecnico e commerciale delle imprese edili ed artigiane, richiedendone la qualificazione. un marchio di qualità MAIN è conferito alle imprese edili ed artigiane il cui personale ha frequentato corsi di livello standard Migliorare la prestazione dei materiali richiedendo la loro certificazione. un marchio di qualità MAIN è conferito a prodotti commerciali valutati secondo le procedure ECRC e con prestazioni adeguate Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 38/48
39 Aspetti chiave del marchio di qualità MAIN Complessivamente, l approccio MAIN alla promozione della qualità dell edilizia consiste in: Migliorare la qualità delle proposte commerciali e degli interventi realizzati richiedendo la qualificazione di tutto il processo. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 39/48
40 Aspetti chiave del marchio di qualità MAIN Complessivamente, l approccio MAIN alla promozione della qualità dell edilizia consiste in: Migliorare la qualità delle proposte commerciali e degli interventi realizzati richiedendo la qualificazione di tutto il processo. un marchio di qualità MAIN è conferito alle proposte commerciali (relative ad interventi inerenti ai materiali cool ) e, eventualmente, un marchio di qualità MAIN è successivamente conferito agli interventi messi in opera, a patto che: i tecnici coinvolti (almeno uno tra progettista o direttore dei lavori) siano qualificati MAIN le imprese coinvolte (tutte quelle che fare con prodotti rilevanti in termini di assorbimento solare) siano qualificate MAIN I prodotti considerati (solo quelli rilevanti in termini di assorbimento solare) siano qualificati MAIN Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 40/48
41 Gestione del marchio di qualità MAIN La gestione della qualificazione MAIN è gestita tramite una banca dati che contiene: Una lista pubblica di tecnici progettisti con qualificazione MAIN(avanzata) I dati su un tecnico iscritto ad un ordine professionale (ingegneri, architetti, ecc. vengono inseriti nella banca dati (volontariamente, su richiesta) non appena è stato frequentato un corso avanzato e superata la prova finale (se richiesta). Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 41/48
42 Gestione del marchio di qualità MAIN La gestione della qualificazione MAIN è gestita tramite una banca dati che contiene: Una lista pubblica di tecnici progettisti con qualificazione MAIN(avanzata) Una lista pubblica di personale tecnico con qualificazione MAIN(standard) I dati sul personale coinvolto sono inseriti nella banca dati (volontariamente, su richiesta) non appena è stato frequentato un corso standard. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 42/48
43 Gestione del marchio di qualità MAIN La gestione della qualificazione MAIN è gestita tramite una banca dati che contiene: Una lista pubblica di tecnici progettisti con qualificazione MAIN(avanzata) Una lista pubblica di personale tecnico con qualificazione MAIN(standard) Una lista pubblica di imprese con qualificazione MAIN I dati su un'impresa edile o artigiana vengono inseriti nella banca dati volontariamente, su richiesta, ma sono mostrati nella lista pubblica solo se almeno una persona con qualificazione MAIN viene selezionata da una delle liste pubbliche ed egli/ella conferma la sua corrente appartenenza all impresa. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 43/48
44 Gestione del marchio di qualità MAIN La gestione della qualificazione MAIN è gestita tramite una banca dati che contiene: Una lista pubblica di tecnici progettisti con qualificazione MAIN(avanzata) Una lista pubblica di personale tecnico con qualificazione MAIN(standard) Una lista pubblica di imprese con qualificazione MAIN Una lista pubblica di prodotti commerciali con qualificazione MAIN I dati su un prodotto commerciale vengono inseriti nella banca dati (volontariamente, su richiesta del fabbricante) non appena un certificato di prestazione ECRC è stato conseguito e pubblicato sul sito ECRC, e la prestazione misurata supera un valore predefinito. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 44/48
45 Gestione del marchio di qualità MAIN La gestione della qualificazione MAIN è gestita tramite una banca dati che contiene: Una lista pubblica di tecnici progettisti con qualificazione MAIN(avanzata) Una lista pubblica di personale tecnico con qualificazione MAIN(standard) Una lista pubblica di imprese con qualificazione MAIN Una lista pubblica di prodotti commerciali con qualificazione MAIN Una lista pubblica di proposte commerciali con qualificazione MAIN I dati su una proposta commerciale sono inseriti nella banca dati (volontariamente, su richiesta di un impresa edile o artigiana qualificata MAIN), appena uno o più prodotti commerciali con qualificazione MAIN sono stati selezionati nella banca dati, e un tecnico con qualificazione MAIN collegato all impresa ha confermato la sua approvazione della proposta commerciale. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 45/48
46 Gestione del marchio di qualità MAIN La gestione della qualificazione MAIN sarà gestita tramite una banca dati che contiene: Una lista pubblica di tecnici progettisti con qualificazione MAIN(avanzata) Una lista pubblica di personale tecnico con qualificazione MAIN(standard) Una lista pubblica di imprese con qualificazione MAIN Una lista pubblica di prodotti commerciali con qualificazione MAIN Una lista pubblica di proposte commerciali con qualificazione MAIN Una lista pubblica di interventi messi in opera con qualificazione MAIN I dati su un intervento messo in opera vengono inseriti nella banca dati (volontariamente, su richiesta di un impresa edile o artigiana qualificata MAIN), non appena una proposta commerciale con qualificazione MAIN dell impresa è stato selezionata nella banca dati, e un tecnico con qualificazione MAIN collegato all impresa ha confermato la sua approvazione dell intervento. Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 46/48
47 Ulteriori informazioni su Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 47/48
48 GRAZIE PER L ATTENZIONE! Dott. Ing. Alberto Muscio DIEF Dip. di Ingegneria Enzo Ferrari, Univ. di Modena & Reggio Emilia EELab Energy Efficiency Laboratory ( Bologna, 24/10/2014 Alberto Muscio/ EELab 48/48
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