I riflessi della nuova normativa sulla progettazione

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1 Dipartimento TAeD Laboratorio di Fisica Ambientale per la Qualità Edilizia Università degli Studi di Firenze I riflessi della nuova normativa sulla progettazione prof. arch. Fabio Sciurpi fabio.sciurpi@taed.unifi.it

2 La Qualità energetica degli edifici Qualità ambientale e sostenibilità degli edifici Benessere ambientale dell individuo nello spazio confinato Uso consapevole delle risorse (Aria, Acqua, Suolo, Energia, Materiali) Realizzazione delle migliori condizioni di comfort termoigrometrico e di qualità dell aria indoor Riduzione dell inquinamento ambientale e dell impatto sul clima e Riduzione dei consumi energetici

3 Impatto sul clima e cambiamenti climatici La Terra nel corso della storia ha subito diverse variazioni climatiche. Negli ultimi secoli tali variazioni hanno subito una forte accelerazione erazione la comunità scientifica internazionale sostiene che il clima sia influenzato anche da cause antropiche (emissioni di gas ad effetto serra dovute all uso di combustibili fossili per la produzione di energia e per i trasporti). Principali effetti sono il surriscaldamento del pianeta, alterazioni climatiche con conseguenze sull ecologia, sulla produzione alimentare, sulle riserve di acqua, ecc.

4 Attività internazionale Per rispondere alle problematiche sui cambiamenti climatici di origine o antropica, nel 1988 l ONU l istituisce l IPCC. l Nel 1991 iniziano le trattative per la preparazione di un trattato to mondiale sul problema dei gas serra, che porteranno alla Conferenza del a Kyoto, durante la quale viene firmato il Protocollo di Kyoto,, un atto che prevede limiti alle emissioni di gas serra nei 39 paesi che hanno o aderito all accordo, accordo, con obiettivi da raggiungere tra il 2008 ed il ratificato con l.120 del 1/6/2002 ratificato il 4/3/2002 Italia Totale UE Obiettivi di riduzione emissioni -6,5% -8,0% differenza percentuale di emissioni 8% -2,3% L Italia appare lontana dagli obiettivi Soltanto con la ratifica da parte della Russia il protocollo è entrato finalmente in vigore il 16 febbraio 2005.

5 Consumi energetici in Italia Dal 95 il consumo interno lordo italiano di energia è andato aumentando. I consumi di carbone sono aumentati soprattutto nei mesi estivi, per l aumento della produzione termoelettrica per la grande richiesta di energia elettrica nei mesi estivi per l utilizzo di condizionatori del tipo split. Circa l 80% dell energia in Italia viene importata dall estero. Consumi di energia in Italia per fonte industriale 29% agricoltura 3% altro 7% trasporti 31% Consumi energetici in Italia per macro settori d uso civile 30% 65% res. 35% terz. EDIFICI ENERGIVORI

6 Consumi energetici nel settore civile in Italia Consumi energetici del settore civile per tipologia di fonte Consumi energetici nel settore residenziale per categoria d uso combustibili liquidi 17,7% rinnovabili 2,5% combustibili solidi 0,2% usi cucina 5% usi elettrici 16% energia elettrica 27,7% gas naturale 51,9% acqua calda sanitaria 11% riscaldamento 68% L elevata incidenza dei consumi per riscaldamento è da attribuire alle caratteristiche degli involucri degli edifici (i 2/3 delle nostre abitazioni sono anteriori alla 373/76 e no interventi di manutenzione straordinaria). STRATEGIE NELL OTTICA DI UNA PROGETTAZIONE SOSTENIBILE - riduzione fabbisogno riscaldamento (dispersioni termiche, apporti solari invernali) - utilizzo elettrodomestici e sistemi impiantistici a basso consumo - integrazione fonti energetiche rinnovabili per produzione acqua calda sanitaria - protezione dal surriscaldamento estivo (ventilazione, schermature, inerzia, ecc.)

7 Indici energetici: fabbisogno di energia dell involucro Fabbisogno annuale di energia per riscaldamento riferito all involucro Q H e normalizzato secondo la superficie utile di edificio riscaldata A (kwh/m 2 a) BILANCIO ENERGETICO ANNUALE DI UN EDIFICIO (regime invernale) Perdita di energia Q l = Q t + Q g + Q u + Q v + Q a dove: Q l perdite complessive Q t perdite per trasmissione verso l esternol Q g perdite per trasmissione verso il terreno Q u perdite per trasmissione e ventilazione verso locali non riscaldati Q v perdite per ventilazione Q a perdite per trasmissione e ventilazione con zone a temperatura prefissata Guadagni di energia Q gr = Q s + Q i dove: Q gr guadagni globali di energia Q s apporti dovuti alla radiazione solare incidente su strutture opache e trasparenti apporti energetici interni Q i q H= Q H A Bilancio energetico Q h = Q l (η u Q gr ) dove: Q h ηu fabbisogno energetico utile in regime di funzionamento continuo annuale fattore di utilizzo degli apporti energetici gratuiti

8 Indici energetici: fabbisogno di energia dell involucro In funzione dei consumi massimi di energia per il riscaldamento è possibile classificare gli edifici suddividendoli nelle seguenti categorie: Quartiere Darmstadt BedZedVauban - Londra di I EN Friburgo 15 kwh/m 2 a CasaClima A+ - Bz 2002 I EN 30 kwh/m 2 a Vauban - Friburgo 1998 I EN 50 kwh/m 2 a Verano - Bz

9 Edificio a basso consumo energetico - q H 70 kwh/m 2 a - forma compatta (limitare le superfici disperdenti) - involucro opaco e trasparente termicamente ben isolato - sistemi bioclimatici per sfruttamento passivo e attivo dell energia energia solare - efficienti sistemi VMC e/o di climatizzazione che utilizzino fonti rinnovabili - in alcuni paesi europei (Svezia, Germania, Danimarca, Svizzera) tale standard è obbligatorio per tutti i nuovi edifici - standard CasaClima A (q( H 30 kwh/m 2 a), B (q( H 50 kwh/m 2 a) e C (q( H 70 kwh/m 2 a) BedZed - Londra 2000 CasaClima A+ - Bolzano 2002 I EN 30 kwh/m 2 a Vauban - Friburgo 1998 I EN 50 kwh/m 2 a Kronsberg - Hannover 2000 I EN 55 kwh/m 2 a

10 Edificio passivo - Passivhaus Il concetto della passivhaus è stato ideato nel 1988 da W. Feist. 1 passivhaus case a schiera a 3 piani, 1990 a Darmstadt (G) Consumi energia < 90% di quelli di una casa tradizionale Nel 1996 è stato fondato il Passivhausinstitut (PHI) di Darmstadt, istituto indipendente di ricerca e sperimentazione che si occupa: - analisi, sviluppo e certificazione di edifici passivi e di componenti edilizi ed impiantistici per edifici passivi - definizione dei livelli prestazionali ad essi richiesti

11 Edificio passivo - Passivhaus Una Passivhaus è un edificio che è in grado di riscaldarsi pressoché da solo sfruttando i carichi gratuiti interni (persone, apparecchiature, luce artificiale) e solari, e grazie all elevato isolamento termico dell involucro è in grado di mantenere a lungo il calore accumulato, richiedendo quindi un fabbisogno energetico di riscaldamento così basso da poter essere fornito all occorrenza da un sistema impiantistico a bassa potenza, in genere non tradizionale ed integrato con energie rinnovabili. Il termine edificio passivo non va confuso con il termine di edificio solare o edificio solare passivo. La PH raggiunge un duplice obiettivo (sostenibilità ambientale): riduzione consumi, minore impatto sull ambiente (emissioni CO 2 ) miglioramento qualità ambientale interna globale

12 L involucro della Passivhaus involucro della Passivhaus Requisito prestazionale (in ambito midle-europeo): Target energetico richiesto dal PHI 15 kwh/m 2 a (numero di giorni con ti estiva dell'aria >25 C inferiore al 10% annuo) Componenti opachi (coperture) U 0,15 W/m²K Componenti opachi (parete corrente) U 0,15 W/m²K Ponti termici ψ 0,01 W/mK Componenti finestrati U w 0,8 W/m 2 K

13 L impianto HVAC di una Passivhaus Presa d aria esterna Scambiatore interrato Recuperatore di calore Collettori solari Aggregato compatto

14 Alcune Passivhaus in Italia Anche in Italia negli ultimi anni, soprattutto al nord, sono stati costruiti molti edifici passivi, che si distinguono dall esempio europeo per l utilizzo di materiali, tecnologie e sistemi costruttivi più vicini alla nostra tradizione e ad un clima più mediterraneo (legno, laterizio, pietra, calcestruzzo armato, ecc.).

15 Plusenergiehaus Requisiti della Passivhaus e produce più energia di quella consumata 35cm U=0,11W/m 2 K Tetti a sud ricoperti da pannelli PV (3-10 kwp kWh/a di energia che viene immessa in rete) 20-25cm U=0,13W/m 2 K Legno coibentato e vetro triplo U w =0,8W/m 2 K U v =0,7 W/m 2 K g=55% balconi staccati dalla struttura per ridurre i ponti termici

16 D.Lgs. 192/2005 e D.Lgs Lgs.. 311/06 Attuazione Direttiva 2002/91 CE relativa al rendimento energetico in edilizia. Nuovo parametro per le prestazioni energetiche degli edifici: FEP ; EPi (fabbisogno annuo di energia primaria kwh/m 2 anno e kwh/m 3 anno )

17 D.Lgs. 192/2005 e D.Lgs Lgs.. 311/06 Attuazione Direttiva 2002/91 CE relativa al rendimento energetico in edilizia. Valori di trasmittanza U ( W/m 2 K) limite per l involucro al 2006, 2008 e 2010 Rendimento medio stagionale degli impianti

18 Implicazioni nella progettazione degli edifici La normativa parte dal presupposto che il settore delle costruzioni, ed in particolare l efficienza energetica delle abitazioni, possa svolgere un ruolo importante nella tutela dell ambiente e nella riduzione dei consumi energetici. Al tal fine, gli interventi progettuali devono essere orientati ad una rivalutazione delle prestazioni termofisiche dell involucro e all utilizzo di impianti HVAC ad alta efficienza, nell ottica irrinunciabile della progettazione integrata del sistema edificio-impianto, il cui progetto deve tenere conto dei fattori ambientali, climatici e tipologici e deve integrare l uso di fonti energetiche rinnovabili. componenti finestrati componenti opachi ponti termici impianti HVAC efficienti ed integrazione solare termico

19 Correzione dei Ponti termici Principali tipologie di p.t. che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 14683/2001) 3. Cassonetto/Infisso 1. Solaio/Pilastro T=10 C T=17 C 2. Balcone

20 Caso studio: Villetta monofamiliare Localizzazione zona D - Lucca Dati geometrici dell edificio edificio Numero piani Altezza m Superficie utile totale m² Superficie riscaldata m² Volume lordo riscaldato m³ Rapporto S/V Impianto con caldaia a condensazione e pannelli radianti Struttura in c.a. 1 2,7 220,39 125, ,885

21 Valutazione energetica secondo la L. 10/91 o L involucro edilizio Legge10/91 : o Componenti opachi e trasparenti Componenti verticali opachi MUR 02 -Muratura a cassetta con polistirene 3 cm Componenti verticali trasparenti FIN 01 - Infisso con telaio in legno e vetrocamera U (W/m 2 K) 0,541 3,200 Componenti orizzontali opachi SOL 01 - Solaio sottotetto Solaio in laterocemento con 3 cm di isolamento in polistirene SOL 03 - Solaio su locale riscaldato Solaio in laterocemento con 2 cm di isolamento in polistirene SOL 04 - Solaio su vespaio Solaio in laterocemento con 2 cm di isolamento in polistirene U (W/m 2 K) 0,769 0,860 0,871

22 Valutazione energetica secondo la L. 10/91 Cd [W/m³ C] ηg Qh [kwh/m 2 anno] Caso studio Villetta monofamiliare VERIFICHE DI LEGGE MUR 02 Isolamento a cassetta Parametri da verificare FEN [kj/m³giorno C] FEP [kwh/m 2 anno] Valori di progetto 66,09 0,829 78,30 131,8 104 Valori limite di legge 99,35 0,865 69,14 Verifica Positiva Positiva Positiva L analisi effettuata ha evidenziato i consumi elevati dell edificio Legge 10/91

23 Valutazione energetica secondo il D.Lgs 192/05 al 1 gennaio 2006 o Interventi effettuati: o Componenti verticali opachi e trasparenti Tipologie di isolamento Componenti opachi MUR 02 Con isolamento a cassetta Interventi effettuati Polistirene espanso 4 cm L.10/91 U (W/m 2 K) 0,541 D.Lgs. 192/05 al 2006 U (W/m 2 K) 0,492 U lim (W/m 2 K) 0,50 Componenti trasparenti FIN 01 Infisso Componente vetrata mm 3,20 2,877 3,10

24 Valutazione energetica secondo il D.Lgs 192/05 al 1 gennaio 2006 o Interventi effettuati: o Componenti verticali opachi e trasparenti o Componenti orizzontali opachi Componenti SOL 01 Solaio sottotetto SOL 02 Solaio su locale non riscaldato SOL 03 Solaio su locale riscaldato Interventi effettuati Polistirene espanso 7 cm Polistirene espanso 6 cm Polistirene espanso 3 cm L.10/91 U (W/m 2 K) 0,769 0,86 0,86 D.Lgs. 192/05 al 2006 U (W/m 2 K) 0,444 0,455 0,714 U lim (W/m 2 K) 0,46 0,46 - SOL 04 Solaio su vespaio Polistirene espanso 6 cm 0,871 0,458 0,46

25 o Strategie di risoluzione dei ponti termici Tipologia di isolamento a cassetta: o Strategia 1: risoluzione ponti termici con tavella

26 o Strategie di risoluzione dei ponti termici Tipologia di isolamento a cassetta: o Strategia 2: risoluzione ponti termici con isolante 0,30

27 o Strategie di risoluzione dei ponti termici Tipologia di isolamento a cassetta: o Strategia 3: risoluzione ponti termici con isolante

28 Valutazione energetica secondo il D.Lgs 192/05 al 1 gennaio 2006 Caso studio Villetta monofamiliare VERIFICHE DI LEGGE MUR 02 - Isolamento a cassetta Soluzione 1 FEP [kwh/m 2 anno] 89,51 Qh [kwh/m 2 anno] 72,06 Soluzione 2 66,00 52,84 Soluzione 3 57,63 46, FEP Qh Il grafico evidenzia la diminuzione del FEP in funzione delle tre risoluzioni di ponte termico proposte Soluzione 1 Soluzione 2 Soluzione 3

29 Valutazione energetica - Caso studio Villetta monofamiliare

30 Valutazione economica Caso studio Villetta monofamiliare Tipologia muratura Isolamento a cassetta L. 10/91 Dlgs. 192/05 al 2006 Risoluzione di P.T. adottata Sol_1 Sol_2 Sol_3 Extracosto 4315,9 4695,8 5077,0 Extracosto % 7,95% 8,65% 9,36% T.R. anni 7,8 7,7 7, Emissioni di CO2 in ambiente 30319, , , , , , , , , , , Ripartito Cassetta L.10/91 D.Lgs.192/05 al 2006