( 0)^2 QUASI ZERO A QUASI ZERO EDIFICI DI NUOVA REALIZZAZIONE AD ENERGIA QUASI ZERO

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1 ( 0)^2 QUASI ZERO A QUASI ZERO EDIFICI DI NUOVA REALIZZAZIONE AD ENERGIA QUASI ZERO Prof. E. De Angelis, Ing. G. Pansa, Ing. E. Serra Politecnico di Milano Dipar6mento ABC

2 Obie=vo della collaborazione con la rete di imprese bresciane ABITARE : Definire uno standard costrufvo per gli edifici di nuova costruzione: Fa=bile (problemi di can6ere an6cipa6 e risol6) O=mizzato (con cosh di realizzazione ragionevoli) Affidabile (con cosh di geshone prevedibili e con rischi di realizzazione contenu6). Definire uno standard di intervento anche per la riqualificazione del patrimonio costruito

3 I DETTAGLI COSTRUTTIVI Fino ad oggi: Valutazione DETTAGLIATA del comportamento dell involucro: PONTI TERMICI adesso: O=mizzazione costru=va (fa=bilità tecnica) Ricaduta sul fabbisogno di ENERGIA PRIMARIA Eph (kwh/m2y) Dipende (ovviamente) dai COSTI

4 Lo spazio dell analisi 200 CLASSE A CLASSE B CLASSE C 150 Δ /m2 100 Spendendo il minimo possibile (quasi zero in più) Limite EP H 50 Dobbiamo arrivare a zero (quasi zero) EPH [kwh/m2/y]

5 Lo spazio dell analisi Δ /m CLASSE A CLASSE B CLASSE C Profifo Valore dell incremento prestazionale Limite EP H EPH [kwh/m2/y]

6 2 piani riscalda6 da 67 m 2 lordi (per 104 m 2 di superficie u6le) Altezza nefa interna 2,70 m Copertura in legno non isolata a 2 falde sezione Il caso di studio Prospefo EST

7 Piano terra Piano primo N Il caso di studio S/V = 0.80 Superficie lorda = m 2 EP H limite Superficie nefa = m 2 90 kwh/m 2 y Volume lordo = m 3 Volume nefo = m 3

8 VANTAGGI RESISTENZA MECCANICA Malta premiscelata di allettamento di Classe M10 a prestazione garantita, con resistenza a compressione superiore a 10 MPa (100 kg/cm²), adatta anche alla realizzazione di murature portanti in zona sismica. UWALL = 0.30 W/(m2K) ISOLAMENTO TERMICO DANESI MTM10 ha una conducibilità termica certificata di 0,24 W/mK. Il suo im- piego permette di eliminare i ponti termici generati dai giunti di malta tradizionale, S/V.80 termica globale della parete. UWINDOW = 1.4 W/(m2K) migliorando del 15%=la 0 prestazione UGROUND = 0.6 W/(m2K) UROOF = 0.3 W/(m2K) solaio vs sofotefo POROTON P800 TS a Setti Sottili per muratura portante in zona sismica blocco 40 cm con malta termica PVC, doppio vetro non isolato 10 cm isolam. POROTON P800a TS c Caldaia ondensazione, pannelli radian6 CODICE DIMENSIONE cm P H L NR TIPO portante FORATURA PESO PEZZI PESO PACCO SPESSORE PEZZI PEZZI % Kg per pacco Kg muro per m2 per m3 F45 17, STABILIMENTO 48 Lugagnano Trasmittanza parete con malta tradizionale e intonaco tradizionale (sp. 1,5 cm) W/m2K 0,354 Trasmittanza parete con malta isolante* e intonaco tradizionale (sp. 1,5 cm) W/m K 0,302 2 CARATTERISTICHE TERMICHE TRASMITTANZA PARETE CON MALTA TERMICA DANESI MTM10 E INTONACI ISOLANTI À NOVIT TS P800 TON PORO NUOVO ONA PER Z A SISMIC Intonaco interno tradizionale cm Poroton P800 TS cm Intonaco esterno isolante cm Spessore totale parete cm 1,5 40 2,0 3,0 4,0 5,0 43,5 44,5 45,5 46,5 Trasmittanza parete con malta tradizionale e intonaco esterno isolante λ=0,075 W/mK W/m K 0,325 0,311 0,299 0,287 Trasmittanza parete con malta isolante* e intonaco esterno isolante λ=0,075 W/mK W/m2K 0,281 0,271 0,261 0,252 Trasmittanza parete con malta tradizionale e intonaco esterno isolante λ=0,045 W/mK W/m2K 0,307 0,287 0,270 0,255 Trasmittanza parete con malta isolante* e intonaco esterno isolante λ=0,045 W/mK W/m2K 0,267 0,252 0,239 0,227 Massa superficiale al netto degli intonaci kg/m2 * Malta Termica Danesi MTM10 Conducibilità λ=0,24 W/mK Classe di resistenza M

9 S/V = 0.80 U WALL = 0.30 W/(m 2 K) blocco 40 cm con malta termica U WINDOW = 1.4 W/(m 2 K) PVC, doppio vetro U GROUND = 0.6 W/(m 2 K) non isolato U ROOF = 0.3 W/(m 2 K) 10 cm isolam. solaio vs sofotefo Caldaia a condensazione, pannelli radian6 PONTI TERMICI COME DA ABACO ISO 14683

10 S/V = 0.80 U WALL = 0.30 W/(m 2 K) blocco 40 cm con malta termica U WINDOW = 1.4 W/(m 2 K) PVC, doppio vetro U GROUND = 0.6 W/(m 2 K) non isolato U ROOF = 0.3 W/(m 2 K) 10 cm isolam. solaio vs sofotefo Caldaia a condensazione, pannelli radian6 PONTI TERMICI COME DA ABACO ISO U6le Finale Primaria kwh/m2y Fabbisogno Solari Interni Dispersioni Appor6 Ven6lazione Trasmissione Fabbisogni di energia [kwh/m 2 ]

11 S/V = 0.80 U WALL = 0.30 W/(m 2 K) blocco 40 cm con malta termica U WINDOW = 1.4 W/(m 2 K) PVC, doppio vetro U GROUND = 0.6 W/(m 2 K) non isolato U ROOF = 0.3 W/(m 2 K) 10 cm isolam. solaio vs sofotefo Caldaia a condensazione, pannelli radian6 PONTI TERMICI COME DA ABACO ISO U6le Finale Primaria Eph lim= kwh/m 2 /y

12 La situazione iniziale CLASSE A CLASSE B CLASSE C 160 Δ /m Limite EP H EPH [kwh/m2/y] 92.3 kwh/m 2 /y

13 La situazione iniziale CLASSE A CLASSE B CLASSE C Δ /m kwh/m 2 /y Limite EP H EPH [kwh/m2/y] 92.3 kwh/m 2 /y

14 Nodo parete solaio controterra A) Isolamento terreno DA SOTTO A) Isolamento terreno DA SOPRA 8 cm 8 cm Ug = 0.30 W/(m 2 K) Ug = 0.30 W/(m 2 K)

15 Nodo parete solaio controterra A) Isolamento terreno DA SOTTO A) Isolamento terreno DA SOPRA 8 cm 8 cm Ug = 0.30 W/(m 2 K) Ug = 0.30 W/(m 2 K) ISO U g = 0.55 W/(m 2 K) U g = 0.33 W/(m 2 K) ΔEPh = 13.2 kwh/(m 2 y)

16 Nodo parete solaio controterra A) Isolamento terreno DA SOTTO A) Isolamento terreno DA SOPRA 8 cm 8 cm Ug = 0.30 W/(m 2 K) Ug = 0.30 W/(m 2 K) ψ = 0.55 W/(mK) 8 cm ψ = W/(mK) 8 cm U g = 0.57 W/(m 2 K) U g = 0.27 W/(m 2 K) ΔEPh = 18 kwh/(m 2 y)

17 Nodo parete solaio controterra A) Isolamento terreno DA SOTTO A) Isolamento terreno DA SOPRA 8 cm 8 cm Ug = 0.30 W/(m 2 K) Ug = 0.30 W/(m 2 K) ψ = 0.15 W/(mK) 8 cm ψ = W/(mK) 8 cm U g = 0.37 W/(m 2 K) U g = 0.26 W/(m 2 K) ΔEPh = 4.5 kwh/(m 2 y)

18 O=mizzazione del defaglio 1: solefa controterra PARETE MONOSTRATO 40 cm Uwall = 0.26 W/(m 2 K) Ug = W/(m 2 K) Massefo CA 8 cm Isolante EPS 8 cm Solefa CA 20 cm Magrone 10 cm Ug = W/m2K ψ = W/mK U g = W/m2K ΔEPh = 3.6 kwh/(m 2 y) PARETE 30 cm + CAPPOTTO 8 cm Uwall = 0.26 W/(m 2 K) Ug = W/(m 2 K) Massefo CA 8 cm Isolante EPS 8 cm Solefa CA 20 cm Magrone 10 cm Ug = W/m2K ψ = W/mK U g = W/m2K ΔEPh = 3.7 kwh/(m 2 y)

19 O=mizzazione del defaglio 2: vespaio aerato PARETE MONOSTRATO 40 cm Uwall = 0.26 W/(m 2 K) Ug = W/(m 2 K) Sofofondo alleggerito 10 cm Isolante EPS 8 cm Solefa integra6va CA 10 cm Trave di fondazione 80x50 cm Isolamento in XPS 8 cm Vespaio aerato con 4 tubi φ120 mm Ug = W/m2K ψ = W/mK MONOSTRATO U g = W/m2K ΔEPh = 1.1 kwh/(m 2 y)

20 O=mizzazione del defaglio 2: vespaio aerato PARETE MONOSTRATO 40 cm Uwall = 0.26 W/(m 2 K) Ug = W/(m 2 K) Sofofondo alleggerito 10 cm Isolante EPS 8 cm Solefa integra6va CA 10 cm Trave di fondazione 80x50 cm Isolamento in XPS 8 cm Vespaio aerato con 4 tubi φ120 mm Ug = W/m2K ψ = W/mK MONOSTRATO + CORREZIONE CON VETRO CELLULARE U g = W/m2K ΔEPh = 1 kwh/(m 2 y)

21 O=mizzazione del defaglio 2: vespaio aerato PARETE 30 cm + CAPPOTTO 8 cm Uwall = 0.26 W/(m 2 K) Ug = W/(m 2 K) Trave di fondazione 80x50 cm Isolamento in XPS 8 cm Massefo CA 8 cm Isolante EPS 8 cm Sofofondo alleggerito 10 cm Solefa integra6va CA 10 cm Vespaio aerato con 4 tubi φ120 mm Ug = W/m2K ψ = W/mK CAPPOTTO U g = W/m2K ΔEPh = 1.1 kwh/(m 2 y)

22 O=mizzazione del defaglio 2: vespaio aerato PARETE 30 cm + CAPPOTTO 8 cm Uwall = 0.26 W/(m 2 K) Ug = W/(m 2 K) Trave di fondazione 80x50 cm Isolamento in XPS 8 cm Massefo CA 8 cm Isolante EPS 8 cm Sofofondo alleggerito 10 cm Solefa integra6va CA 10 cm Vespaio aerato con 4 tubi φ120 mm Ug = W/m2K ψ = W/mK CAPPOTTO + CORREZIONE CON VETRO CELLULARE U g = W/m2K ΔEPh = 1 kwh/(m 2 y)

23 O=mizzazione del defaglio 3: prodo= innova6vi

24 Nodo parete serramento POSIZIONE PONTE TERMICO APPORTI SOLARI Serramento filo esterno ψ = W/mK In mezzeria è la posizione ofmale ψ = W/mK ΔEPh = 1.3 kwh/(m 2 y) ψ = W/mK Con falsotelaio LEGNO - ALLUMINIO

25 Iniziamo ad o=mizzare: Calcolo i pon6 termici CLASSE A CLASSE B CLASSE C 160 Δ /m Limite EP H Incremento di costo = 0,00 0,00 /kwh y EPH [kwh/m2/y]

26 Isolamento del solaio a terra CLASSE A CLASSE B CLASSE C Δ /m Incremento di costo = Limite EP H Isolante terra 8 cm U ground = 0.30 W/(m2K) EPH [kwh/m2/y] 0.86 /kwh y

27 Correggiamo i Pon6 Termici CLASSE A CLASSE B CLASSE C Δ /m Incremento di costo = Limite EP H /kwh y Correzione Pon6 Termici Solaio e balconi EPH [kwh/m2/y]

28 Incremen6amo la resistenza termica dell involucro (opaco) U6lizzare un blocco spesso 30 cm, con malta tradizionale e cappofo in EPS (6 cm) costa meno (uguale) a u6lizzare blocco sp. 40 cm con malta termica! 200 CLASSE A 180 CLASSE B CLASSE C 160 Limite EPH 140 Δ /m Incremento di costo = Incremento di costo = /kwh y /kwh y Blocco sp. 30 (con malta tradizionale) + EPS 6 cm EPH [kwh/m2/y] Blocco sp. 30 (con malta tradizionale) + MW 6 cm Isolante roof 15 cm U roof = 0.23 W/(m2K)

29 Incremen6amo la resistenza termica dell involucro (opaco) CLASSE A CLASSE B CLASSE C Δ /m Incremento di costo = /kwh y Limite EP H EPH [kwh/m2/y] Blocco sp. 40 riempito EPS con grafite (con malta tradizionale) Isolante roof 15 cm U roof = 0.23 W/(m 2 K)

30 Incremen6amo la resistenza termica dell involucro (opaco) CLASSE A CLASSE B CLASSE C Δ /m Incremento di costo = Limite EP H /kwh y EPH [kwh/m2/y] Blocco AAC 30 cm + Isolante 8 cm U parete: 0.26 W/(m 2 K) Isolante roof 15 cm U roof = 0.23 W/(m 2 K)

31 Con malta tradizionale si avrebbero incremenh di costo maggiori Δ /m CLASSE A CLASSE B CLASSE C Cappofo MW 6 cm 5.01 /kwh y Blocco riempito 4.37 /kwh y Cappofo EPS 6 cm 2.48 /kwh y Blocco AAC + cappofo minerale 8 cm 5.01 /kwh y Limite EP H Minore costo iniziale (malta tradizionale) EPH [kwh/m2/y] Maggiore EP H iniziale U wall = 0.35 W/m 2 K

32 Incremen6amo la resistenza termica dell involucro (trasparente) CLASSE A CLASSE B CLASSE C 160 Δ /m Limite EP H Incremento di costo = /kwh y U finestra: 0.75 W/(m 2 K) g = 0.45 (minori appor6 solari) EPH [kwh/m2/y]

33 Miglioramento ulteriore dell isolamento della parete CLASSE A CLASSE B CLASSE C 160 Δ /m Cappofo in PSE da 14 cm Copertura MW 20 cm Pavimento 18 cm U = 0.18 W/(m 2 K) Incremento di costo tot = Cappofo in PSE da 6 cm Copertura MW 15 cm U = 0.23 W/(m 2 K) Incremento di costo tot = Limite EP H /kwh y /kwh y EPH [kwh/m2/y]

34 Incremen6amo la resistenza termica dell involucro (trasparente) Δ /m CLASSE A CLASSE B CLASSE C Come prima + triplo vetro U w = 0.75 W/(m 2 K); g = 0.45 Incremento di costo = /kwh y 2.76 /kwh y Limite EP H EPH [kwh/m2/y]

35 VenHlazione Meccanica Controllata con RECUPERATORE Δ /m CLASSE A CLASSE B CLASSE C Efficienza recuperatore η=0.75 Ven6latore 60 W (u6lizzo 24h) Ricambi d aria n=0.3 Incremento di costo = /kwh y 4.65 /kwh y Limite EP H EPH [kwh/m2/y]

36 POMPA DI CALORE ELETTRICA Δ /m /kwh y CLASSE A CLASSE B CLASSE C Pompa di calore elefrica COP = 3.5 Sovracosto = /kwh y Limite EP H EPH [kwh/m2/y] Eph < 27 kwh/m 2 Eph < 18 kwh/m 2

37 Alcuni commen6 Abbiamo valutato, insieme, sia le prestazioni, sia i cos6. Abbiamo ridofo dell 85% circa il fabbisogno iniziale (che già rispefa gli standard) Abbiamo u6lizzato un METODO

38 Con pompa di calore elefrica e Fotovoltaico Zero Net Energy Δ /m m 2 di PV 8.4 m 2 di PV 2.2 /kwh y Esposizione: EST Inclinazione: 15 Producibiltà annua: 1000 kwh el /kwp /kwp EPH [kwh/m2/y]

39 Edificio con pompa di calore elefrica fin dove riusciamo ad arrivare Δ /m Sovracosto della pompa di calore [ ] - 52 [ /m 2 ] 1.00 [ /kwh y] Zero Net Energy Per il solo impianto EPH [kwh/m2/y] kwh/m 2 /y senza migliorare le prestazioni dell involucro

40 Si arriva a ZERO NET ENERGY con il fotovoltaico? Quanto ne serve? Quanto cost<wa? Zero Net Energy Δ /m m 2 di PV 8.4 m 2 di PV 2.2 /kwh y 14.6 m 2 di PV EPH [kwh/m2/y] kwh/m 2 /y senza migliorare le prestazioni dell involucro Esposizione: EST Inclinazione: 15 Producibiltà annua: kwh el /kwp /kwp

41 Quasi Zero energy = quasi zero spese ma dipende dalla fonte u6lizzata!! Δ /m Δ /m 2 Δ /m [ /y] Spesa termica Spesa elefrica EPH [kwh/m2/y]

42 Quanto spazio serve per installare il fotovoltaico? Moduli policristallini 6.5 m 2 /kwp /kwp Sud: kwh/kwp Est/ovest 990 kwh/kwp Una famiglia consuma circa 3500 kwh/a di energia elefrica Per compensare, nell anno, tale consumo, devo avere circa à m 2 di PV

43 Quanto spazio serve per installare il fotovoltaico? Moduli policristallini 6.5 m 2 /kwp /kwp Sud: kwh/kwp Est/ovest 990 kwh/kwp Se volessi compensare anche il consumo di energia elefrica di una pompa di calore per produrre l ACS (che si presume consumi una famiglia media) con un rendimento medio stag. 2,0 (circa altri 1000 kwh), mi servono: à m 2 di PV e inoltre: COOLING? VENTILATION? 100% copertura? Lo spazio disponibile per il servizio Riscaldamento si riduce significa6vamente e può essere insufficiente

44 Conclusioni Grazie alla riduzione dei cosh del fotovoltaico e la scelta di impian6 a costo basso, non è difficile raggiungere una classe zero energia nefa annua per il solo riscaldamento con incremen6 di costo dell ordine del 10% - 20%

45 Conclusioni Grazie alla riduzione dei cosh del fotovoltaico, l energia rinnovabile è più conveniente dell energia risparmiata, anche senza il conto- energia di una volta Ma questa scelta dipende da quanta area di copertura ho effe=vamente a disposizione per il fotovoltaico (la superficie di copertura non è infinita e quindi è opportuno migliorare l involucro) Afenzione deve essere posta anche ai cos6 di ges6one