Pannelli solari l ampiezza e la luminosità degli spazi interni camini di luce frangisole 10 cm di coibentazione e 4 cm di ventilazione

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1 CENNI IN MATERIA DI RISPARMIO ENERGETICO casi studio Guglielmina Mutani Guglielmina Mutani Progetto Scienza attiva ALCUNI ESEMPI SMARTHOUSE: PREFABBRICATA E A BASSO CONSUMO ENERGETICO Una residenza a basso consumo energetico pensata per il clima della penisola italiana. Una unità abitativa per case a schiera realizzata con elementi prefabbricati e costruita in 7 settimane, classificata in classe A in ogni zona climatica italiana, e in grado di consumare per riscaldamento invernale meno di 15 KWh/(m 2.a). Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 2 Fonte:

2 Pannelli solari In fase di progettazione della Smarthouse è stata privilegiata l ampiezza e la luminosità degli spazi interni: la zona giorno ha una finestra sul fronte sud - che ha una percentuale di apertura pari al 40% della superficie - mentre la zona pranzocucina riceve un illuminazione aggiuntiva dai camini di luce. Appositi meccanismi frangisole evitano il surriscaldamento nei mesi estivi. Il fronte nord presenta numerose aperture ma la tecnologia degli infissi ne mantiene inalterate le prestazioni termiche. La copertura è in legno, prefabbricata, e rimane in vista nelle camere da letto. È costituita da pannelli in legno ventilati dello spessore di 18 cm formati da due strati che racchiudono 10 cm di coibentazione e 4 cm di ventilazione. Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 3 Vetro b.e (argon) 2 Vetri b.e (argon) L involucro termico di Smarthouse è costituito da una struttura principale a pannelli taglio termico precostruiti in cemento armato, caratterizzati da una struttura portante e alleggerimenti in polistirene espanso (12+5 cm). La vetratura isolante di Smarthouse è differenziata a seconda del fronte di affaccio: sul fronte sud è composta da due lastre di vetro termico molto trasparente intervallate da argon; sul fronte nord invece, si compone di tre lastre con interposte due camere di argon. Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 4

3 ANALISI SMARTHOUSE, Milano Smarthouse è un progetto che reinterpreta la tipologia a schiera sulla base di alcune considerazioni energetiche: Rapporto S/V vantaggioso; Scarsità di aperture sul fronte nord Il balcone continuo sporto del tetto a sud come elemento frangisole schermante pannelli solari e fotovoltaici caldaia combinata a condensazione a metano ZONA CLIMATICA E GG 2404 VOLUME LORDO RISCALDATO m SUPERFICIE LORDA RISCALDATA m RAPPORTO S/V 1/m TRASMITTANZA MEDIA INVOLUCRO W/m 2 K TRASMITTANZA MEDIA BASAMENTO - W/m 2 K TRASMITTANZA MEDIA COPERTURA - W/m 2 K TRASMITTANZA MEDIA SERRAMENTI - W/m 2 K Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 5 LA CERTIFICAZIONE BESTCLASS fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale fabbisogno specifico di energia primaria per la climatizzazione invernale fabbisogno energetico dell'involucro fabbisogno energetico specifico dell'involucro 4867 kwh/a kwh/(m 2 a) 4304 kwh/a kwh/(m 2 a) Consideriamo il fabbisogno specifico di energia primaria per la climatizzazione invernale TARGA ENERGETICA - BESTCLASS BESTCLASS CLASSE B Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 6

4 ZONA CLIMATICA E GG 2404 VOLUME LORDO RISCALDATO m SUPERFICIE LORDA RISCALDATA m RAPPORTO S/V 1/m TRASMITTANZA MEDIA INVOLUCRO - W/(m 2 K) TRASMITTANZA MEDIA BASAMENTO - W/(m 2 K) TRASMITTANZA MEDIA COPERTURA - W/(m 2 K) TRASMITTANZA MEDIA SERRAMENTI - W/(m 2 K) ALCUNI ESEMPI FLORA FLORA Flora è un progetto della società RUBNER completamente realizzata con legno e materiali naturali. Controllo delle aperture sui vari fronti; Elevato isolamento delle strutture disperdenti Massimo sfruttamento dei guadagni solari passivi pannelli solari e fotovoltaici Caldaia combinata a pellets Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 7 LA CERTIFICAZIONE BESTCLASS fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale fabbisogno specifico di energia primaria per la climatizzazione invernale fabbisogno energetico dell'involucro fabbisogno energetico specifico dell'involucro 5533 kwh/a kwh/(m 2 a) 4291 kwh/a 30.7 kwh/(m 2 a) TARGA ENERGETICA - BESTCLASS Consideriamo il fabbisogno specifico di energia primaria per la climatizzazione invernale BESTCLASS CLASSE B Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 8

5 APPARTAMENTO IN STABILE D EPOCA A TORINO Appartamento in stabile d epoca al 5 piano fuori terra, oggetto di ristrutturazione limitata: Elementi di involucro disperdenti: pareti perimetrali: muratura in mattoni pieni (s=60cm) solaio di copertura lignei costituiti da travatura principale e secondaria, tavolato in legno, caldana in calcestruzzo con spessore medio di 20 cm, tavolato in legno di 5 cm, disperdente al 50% 2 finestre fronte sud-est con telaio in legno e vetro singolo 4 finestre fronte nord-ovest sostituite certificata pari a 2.3 W/(m 2 K) ZONA CLIMATICA E GG 2617 VOLUME LORDO RISCALDATO m SUPERFICIE LORDA RISCALDATA m RAPPORTO S/V 1/m TRASMITTANZA MEDIA INVOLUCRO W/m 2 K TRASMITTANZA MEDIA COPERTURA W/m 2 K TRASMITTANZA MEDIA SERRAMENTI W/m 2 K con trasmittanza Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva LA CERTIFICAZIONE RISULTATI OTTENUTI CON IL SOFTWARE BESTCLASS CLASSE ENERGETICA E Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 10

6 RISTRUTTURAZIONE DI UN RUSTICO, BARBANIA (TO) Stato di fatto La struttura esistente: pilastri in muratura di mattoni pieni e tamponamento esterno in mattoni di 12 cm il tetto ristrutturato con un orditura lignea, un isolamento con pannelli preformati (isotetto) e un manto di copertura in laterizio (coppi) E ZONA CLIMATICA -GG VOLUME LORDO RISCALDATO m 3 880,8 SUPERFICIE LORDA RISCALDATA m RAPPORTO S/V 1/m 0.74 SOLUZIONE 1: Involucro che rispetti i limiti di trasmittanza imposti da D.Lgs.311/06 a partire da 1/01/2010 CLASSE ENERGETICA C Progetto SOLUZIONE 2: Isolamento dell involucro secondo standard CasaClima CLASSE ENERGETICA B Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 11 LA CERTIFICAZIONE SOLUZIONE 1 RISULTATI OTTENUTI DAL BESTCLASS Isolamento realizzato con pannelli in polistirene estruso Serramenti con telaio in alluminio a taglio termico e vetocamera bassoemissivo U (parete verticale) =0.33 W/(m 2 K) U (solaio) =0.29 W/(m 2 K) CLASSE ENERGETICA D Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 12

7 LA CERTIFICAZIONE SOLUZIONE 2 RISULTATI OTTENUTI CON IL SOFTWARE BESTCLASS (71.4) Super isolamento dell involucro Serramenti con telaio in legno e vetocamera bassoemissivo U (parete verticale) = 0.15 W/(m 2 K) U (solaio) = W/(m 2 K) CLASSE ENERGETICA B S/V=0.74 Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 13 CONFRONTO CON L EP L LIMITE EDIFICIO DI CIVILE ABITAZIONE E1 ZONA CLIMATICA E Villaretto (TO) GG 2639 VOLUME LORDO RISCALDATO 373 m 3 SUPERFICIE DISPERDENTE 243 m 2 SUPERFICIE NETTA RISCALDATA 97 m 2 Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 14

8 Regione Piemonte U OP = ( ) W/(m 2 K) U solai = ( ) W/(m 2 K) U tetti = ( ) W/(m 2 K) U w = ( ) W/(m 2 K) U g = W/(m 2 K) ZONA E (GG 2639) RAPPORTO S/V = 0.65 VALORI U CALCOLATI PARETI VERTICALI ESTERNE = 0.16 W/(m²K) SOLAIO VERSO VANO NON RISCALDATO = 0.16 W/(m²K) SOLAIO COPERTURA = 0.16 W/(m²K) FINESTRE = 1.70 W/(m²K) INDICE DI PRESTAZIONE ENERGETICA (EPi)= 44 kwh/m²/anno Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 15 Calcolo il valore EP i, lim ZONA E (GG 2639) RAPPORTO S/V = S/V S/V GG 2008: 44 kwh/m²/anno < 93.4 kwh/m²/a (Bologna con 2259 GG EP lim = 82.2kWh/m²/a) 2010: EPlim= 82.2 kwh(m 2 a) Villaretto (TO) 2010: EPlim= 72.7 kwh(m 2 a) Bologna Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 16

9 ALTRO ESEMPIO EDIFICIO DI CIVILE ABITAZIONE E1 ZONA CLIMATICA E Bollengo (TO) GG 2740 VOLUME LORDO RISCALDATO 735 m 3 SUPERFICIE DISPERDENTE 700 m 2 SUPERFICIE NETTA 186 m 2 Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 17 Regione Piemonte U OP = [(Ti-Te)*0.0344] -1 W/(m 2 K) U solai = W/(m 2 K) U tetti = (0.30) W/(m 2 K) U w = (2.00) W/(m 2 K) U g = W/(m 2 K) ZONA E RAPPORTO S/V = 0.95 VALORI U CALCOLATI PARETI VERTICALI esistenti = 0.8 W/(m²K) PARETI VERTICALI nuove = 0.26 W/(m²K) SOLAIO (verso terreno) = 1.3 W/(m²K) SOLAIO COPERTURA (verso sottotetto) = 0.54 W/(m²K) SERRAMENTI esistenti = 2.6 W/(m²K) SERRAMENTI nuovi = 1.9 W/(m²K) INDICE DI PRESTAZIONE ENERGETICA (EPi) = 139.7kWh/m²/a Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 18

10 Calcolo il valore EP i, lim RAPPORTO S/V = /1/2008 1/1/ GG GG 2008: kwh/m²/anno < kwh/m²/a (Bologna 2259 GG EPlim = 106 kwh/m²/a) 2010: EPlim = kwh(m 2 a) Bollengo (TO) 2010: EPlim = 92.9 kwh(m 2 a) Bologna Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 19 EDIFICIO RESIDENZIALE A BRESCIA Laterizio porizzato posato con malta termica e isolamento a cappotto di polistirene espanso di 12 cm Pannello in polistirene estruso di 10 cm Pannello in polistirene estruso di 20 cm Murature perimetrali Setti e pilastri in getto Solaio verso autorimessa e locali interrati non riscaldati Solaio di copertura Solaio esterno, terrazze al 2 piano Infissi Vetri Trasmittanze termiche delle strutture W/(m 2 K) per geotermia naturale vedi anche: Guadagni e perdite di calore per la climatizzazione invernale (Brescia) Perdita di calore per trasmissione Q T kwh/a Perdita di calore per ventilazione Q V 3087kWh/a Guadagni per carichi interni Q i 5257 kwh/a Guadagni termici solari Q s 3931 kwh/a Rapporto tra guadagni e perdite γ 52% Fattore di utilizzazione η 1 Fabbisogno di calore Q H 8382 kwh/a Potenza P tot 8.19 kw Potenza specifica W/m 2 Fabbisogno di calore specifico HWB NGF,vorh kwh/(m 2 a) Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 20 Fonte: Mettere in pratica la formazione CasaClima, geom. Luca Canesi, Rivista Il geometra bresciano, n , pp

11 1. Pavimenti radianti 2. Generatore a pompa di calore alimentata da 2 sonde geotermiche di profondità pari a 80 m (potenza 10kW e COP=3) 3. ACS con teleriscaldamento EDIFICIO RESIDENZIALE A BRESCIA IMPIANTO Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 21 Fonte: Mettere in pratica la formazione CasaClima, geom. Luca Canesi, Rivista Il geometra bresciano, n , pp EDIFICIO RESIDENZIALE A BRESCIA VENTILAZIONE 4. Ventilazione meccanica con recuperatore di calore η=80% (365 gg/a per 24 ore) e scambiatore geotermico (Φ=30 cm) a 3 m di profondità Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 22 Fonte: Mettere in pratica la formazione CasaClima, geom. Luca Canesi, Rivista Il geometra bresciano, n , pp

12 INTERVENTO DI ISOLAMENTO A CAPPOTTO in via ARTOM a TORINO 5 EDIFICI E 600 ALLOGGI Materiale isolante: polistirene estruso di spessore: 3 cm U= 0.97 W/(m 2 K) parete ventilata con pannelli in marmo granulato Costo cappottatura: /m 2 Risparmio ~ 25% su bolletta energetica ( /anno) Tempo di ritorno: 5 6 anni Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 23 Fonte: Misure di efficienza energetica nell edilizia residenziale pubblica - Esperienze di ATC Torino,Luigi FAZARI, Workshop NENA a Restructura 2007, Torino Esperienze in Provincia di Torino Casa passiva suddivisa in15 alloggi dell ATC a Ciriè: involucro isolato e con elevata inerzia termica sistemi per ridurre le dispersioni per aerazione impianti ad alta efficienza Costi: 899 /m 2 (casa normale di edilizia popolare) Costi per il riscaldamento (alloggio di 60 m 2 ): 1200 /anno (casa normale di edilizia popolare) 1200 /m 2 +33% (coibentazione, doppi vetri e solare termico) 1550 /m 2 +72% (casa passiva) 800 /anno (coibentazione, doppi vetri e solare termico) 200 /anno (casa passiva) Tempi di ritorno dell investimento di 8 anni Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 24 Fonte: Misure di efficienza energetica nell edilizia residenziale pubblica -Esperienze di ATC Torino, Luigi FAZARI, Workshop NENA Restructura 2007 a Torino e La Stampa pp del 27/3/2008

13 TORRE DELLE SERRE Edificio in Strada del Drosso, Torino Costruzione in bioarchitettura di 49 alloggi Pannelli solari fotovoltaici (5.4 kwp) 42 m 2 di pannelli solari termici per produzione di acqua calda sanitaria Serbatoio di raccolta acqua meteorica, capacità 2500 litri, utilizzato per irrigazione aree verdi di proprietà. Serre solari lato sud-ovest Consumo annuo: ~ 70 kwh/m 2 Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 25 Fonte: Misure di efficienza energetica nell edilizia residenziale pubblica - Esperienze di ATC Torino,Luigi FAZARI, Workshop NENA a Restructura 2007, Torino PROGETTO VINOVO (TO): EDIFICI GEMELLI Progetto sperimentale di nuova costruzione in Vinovo denominato Modello Torino 2006 per la realizzazione di n. 40 alloggi di E.R.P. due edifici gemelli ciascuno di 20 alloggi: un edificio costruito con criteri tradizionali un edificio costruito con i criteri della bioarchitettura Consumo annuo in : Bioarchitettura:<50 kwh/m 2 Tradizionale: 65 kwh/m 2 Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 26 Fonte: Misure di efficienza energetica nell edilizia residenziale pubblica - Esperienze di ATC Torino,Luigi FAZARI, Workshop NENA a Restructura 2007, Torino

14 A Rivoli (TO) alloggi residenziali da m 2 Forma compatta (senza balconi) Pannelli solari e pozzo geotermico Recupero dell acqua piovana Super isolamento termico e buona inerzia termica: fabbisogno < 20 kwh/(m 2 anno) Sistema di ventilazione meccanico con recuperatore di calore Tempi di ritorno dell investimento di 10 anni Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 27 Fonte: La Stampa pp del 27 marzo 2008 CONDOMINIO RESIDENZIALE DEL 1982 A PAVIA Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 28 Fonte: Riscaldamento efficiente degli edifici esistenti, A. Magrini, P. Zampiero, LA Termotecnica, n.1, gennaio-febbraio 2009, pp.31-37

15 CONDOMINIO RESIDENZIALE DEL 1982 A PAVIA Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 29 Fonte: Riscaldamento efficiente degli edifici esistenti, A. Magrini, P. Zampiero, LA Termotecnica, n.1, gennaio-febbraio 2009, pp CONDOMINIO RESIDENZIALE DEL 1982 A PAVIA Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 30 Fonte: Riscaldamento efficiente degli edifici esistenti, A. Magrini, P. Zampiero, LA Termotecnica, n.1, gennaio-febbraio 2009, pp.31-37

16 Una casa passiva a Rivalta di Torino (TO) Un esempio di riqualificazione energetica piano sottotetto Principali caratteristiche Zona climatica: E (2666 GG) Superficie utile di calpestio: 343 m 2 Volume lordo riscaldato: 635 m 3 piano terra Fattore di forma S/V: 0,54 m -1 + piano seminterrato riscaldato Esposizione edificio: asse Sud-Nord Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 31 Caratteristiche del progetto Prestazioni termiche migliorate rispetto ai limiti imposti dalla legislazione vigente per poter accedere alle detrazioni del 55% Ponti termici corretti (UNI EN ISO 14683/2008): Parete-copertura: R9 Ψe = -0,05 W/(mK) Angoli esterni: C1 Ψe = -0,05 W/(mK) Angoli interni: C5 Ψe = +0,15 W/(mK) Pareti interne: IW1 Ψe = 0 W/(mK) Solai interpiano: IF1 Ψe = 0 W/(mK) Serramenti: W11 Ψe = 0 W/(mK) Balconi, pilastri e solaio su vespaio areato corretti Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 32

17 Caratteristiche del progetto Caldaia a condensazione a gas modulante abbinata a pannelli radianti a pavimento a bassa temperatura e regolazione climatica + zona (η glob =94%) Ventilazione meccanica controllata (0,3 vol/h) con recuperatore di calore di tipo entalpico (η=80%) e scambiatore geotermico ad aria Pannelli solari per l acs e predisposizione del fotovoltaico Valutazione delle prestazioni energetiche Fabbisogno specifico di calore: ET i =14,28 kwh/(m 2 a) Indice di prestazione energetica: EP i = 15,47 kwh/(m2 a) Risparmio di circa il 95% rispetto alla spesa iniziale di riscaldamento di 3500 Riduzione delle emissioni di gas serra di circa il 97% (considerando anche che si è passati dal gasolio al metano) Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 33 8% Edifico esistente 13% 13% 66% Hop Hw Hpt Hv ET i = 263 kwh/(m 2 a) EP i = 348,3 kwh/(m 2 a) Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 34

18 Progetto 23% 45% 0% Casa passiva < 15 kwh/(m 2 a) 32% Hop Hw Hpt Hv ET i = 14,28 kwh/(m 2 a) EP i = 15,47 kwh(m 2 a) Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 35 Esempio di Attestato di Certificazione in Regione Piemonte Guglielmina Mutani Progetto Scienza attiva

19 Esempio di Attestato di Certificazione in Regione Piemonte Guglielmina Mutani Progetto Scienza Attiva 37

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