La progettazione di un edificio residenziale nell ambito dei protocolli ambientali

Transcript

1 La progettazione di un edificio residenziale nell ambito dei protocolli ambientali Passaggi chiave, criticità, percorsi ed esempi con i protocolli LEED e ITACA ASPETTI ENERGETICI Prof. Ing. Anna Magrini Università di Pavia Professore Ordinario di Fisica Tecnica Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura

2 LEED - Struttura e livelli GBC Home (2014 Edifici residenziali) LEED Italia NC (Nuove Costruzioni e Ristrutturazioni) LEED CS (Core and Shell). non è definito il tipo di uso finale LEED for Schools. Edifici scolastici nuovi o in ristrutturazione LEED CI (Commercial Interiors). Spazi interni (a possibile completamento del CS). LEED EB:OM (for Existing Building Operation and Maintainance) LEED HC (Health Care) Edifici ospedalieri nuovi o in ristrutt. LEED ND (Neighborhood Development). Quartieri o aree di scala urbana.

3 LEED GBC Italia GBC Home (2014 Edifici residenziali) Il sistema di certificazione degli edifici LEED rappresenta un quadro flessibile che permette ai gruppi di progettazione e di costruzione di valutare la strategia che ottimizza il rapporto fra edificio e l'ambiente circostante. In affiancamento: protocolli realizzati specificamente da GBC Italia, che elabora sistemi di rating LEED adattati al contesto regolamentare, normativo e di mercato europeo e italiano, salvaguardando i livelli prestazionali richiesti da LEED (LEED 2009 Italia NC) GBC Home = sistema di certificazione (GBC Italia) ha come base di partenza LEED FOR HOMES, è stato sviluppato considerando le caratteristiche costruttive peculiari e le specificità del modello abitativo proprie della realtà italiana.

4 Protocollo per la certificazione degli edifici residenziali Si applica a: edifici residenziali di qualsiasi volumetria se la loro altezza non eccede i 4 piani abitabili (estendibile a 10) edifici residenziali di qualsiasi altezza ma con superficie utile netta contenuta in mq (estendibile a tipologie assimilabili) edifici residenziali che integrano funzioni terziarie, secondo alcune condizioni: - H < 5 piani abitabili entro e fuori terra; - S utile non residenziale < 30% della superficie utile dell intero edificio; - le destinazioni non residenziali: uffici; commercio di vicinato (S < 300 mq); attività artigianali compatibili con la residenza; esercizi pubblici, magazzini non pertinenze di altre funzioni; - gli impianti (climatizzazione invernale ed estiva) comuni fra la funzione residenziale e quella non residenziale (terziarie) estendibile a edifici esistenti per ristrutturazioni importanti. intervento che coinvolge elementi rilevanti degli impianti di climatizzazione, significativi cambiamenti dell'involucro edilizio e il rinnovo o la riorganizzazione funzionale degli spazi interni.

5 Struttura e livelli di LEED GBC Home (2014 Edifici residenziali) 7 sezioni organizzate in prerequisiti e in crediti. prerequisiti obbligatori affinchè l'intero edificio possa venire certificato; crediti possono essere scelti in funzione delle caratteristiche del progetto. Dalla somma dei punteggi dei crediti deriva il livello di certificazione ottenuto.

6 Sostenibilità del Sito (1 Prerequisito, 6 crediti - max 25 punti) Gestione delle Acque (1 Prerequisito, 2 Crediti - max 10 punti) Energia ed Atmosfera (1 Prerequisito, 3 Crediti - max 30 punti) Materiali e Risorse (2 Prerequisiti, 5 Crediti - max 15 punti) Qualità ambientale Interna (4 Prerequisiti, 5 Crediti - max 20 punti) Innovazione nella Progettazione (2 crediti - max 6 punti) Priorità Regionale (1 Credito - max 4 punti)

7 Energia ed Atmosfera (1 Prerequisito, 3 Crediti - max 30 punti) viene promosso: l ottimizzazione delle prestazioni energetiche degli edifici l'impiego di energia proveniente da fonti rinnovabili il controllo delle prestazioni energetiche dell'edificio e degli elettrodomestici.

8 Distribuzione del massimo dei punti per ciascuna sezione Punti max = Sostenibilità del sito Gestione delle acque Energia e Atmosfera Materiali e risorse IAQ Innovazione Priorità Reg.

9 Energia ed Atmosfera Definizione della prestazione energetica complessiva dell edificio distribuzione della massa, orientamento dell edificio, materiali e i processi di costruzione prestazione del sistema involucro (trasparente e opaco) prestazione del sistema impianto Prerequisito 1 Prestazioni energetiche minime Obbligatorio Credito 1 Ottimizzazione delle prestazioni energetiche Punti 2-22 Credito 2 Produzione in sito di energia da fonti rinnovabili Punti 2-6 Credito 3 Elettrodomestici Punti 2

10

11

12

13 Energia ed Atmosfera PREREQUISITO 1 PRESTAZIONI ENERGETICHE MINIME Finalità - Raggiungere un livello minimo di prestazione energetica globale dell edificio 1 - Verifica del flusso di ricambio dell aria (UNI EN Metodo A). Livello minimo di tenuta all aria Verifica dell effettivo flusso di estrazione dall edificio o esecuzione Blower Door Test Il valore limite di tenuta all aria dell edificio calcolato nel test deve essere pari a η 50,lim = 2,0 h -1 ± 0,2

14 Energia ed Atmosfera PREREQUISITO 1 PRESTAZIONI ENERGETICHE MINIME Finalità - Raggiungere un livello minimo di prestazione energetica globale dell edificio 2 - Conseguimento di una prestazione energetica minima OPZIONE 1: Procedura semplificata OPZIONE 2: Simulazione termo-energetica in regime dinamico Si richiede di dimostrare una riduzione della prestazione energetica dell edificio di progetto, rispetto alla prestazione energetica di un edificio di riferimento (energia primaria per la climatizzazione invernale ed estiva, per la produzione di acqua calda sanitaria, per l illuminazione e per gli usi di processo) riduzione della prestazione energetica dell edificio di progetto rispetto all edificio di riferimento: 10% in caso di nuova costruzione; 8% in caso di ristrutturazione di un edificio esistente

15 Energia ed Atmosfera CREDITO 1 OTTIMIZZAZIONE DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE Finalità Raggiungere un livello di prestazione energetica globale dell edificio inferiore a quella dell edificio di riferimento. OPZIONE 1: Procedura semplificata (2-16 punti) OPZIONE 2: Simulazione termoenergetica in regime dinamico (2-22 punti) % riduzione Op1 e Op2 nuova Punteggio ristrutturazione costruzione Op1 Op2 Op1 Op2 Op1 Op2 14% 10% 11% % 13% 14% % 16% 17% % 19% 20% % 22% 23% % 25% 26% % 28% 29% % 42% 31% 32% % 35% 20 50% 38% 22

16 Simulazione dinamica vs procedura semplificata Metodi quasi stazionari: UNI TS effetti dinamici tenuti in considerazione mediante l introduzione di fattori di correlazione UNI TS Fattore di utilizzazione degli apporti termici interni e solari: Nel riscaldamento: per tener conto che solo parte di quest ultimi è utilizzata per ridurre il fabbisogno di energia termica per il riscaldamento, poiché la restante parte porta ad un incremento indesiderato della temperatura interna al di sopra del valore di regolazione. PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI in condizioni standard

17 Simulazione dinamica vs procedura semplificata Metodi dinamici: L obiettivo del calcolo dinamico è quello di studiare il comportamento termo-energetico di un edificio, mediante metodi dettagliati di simulazione con step temporali riferiti all ora. Dipendenza delle temperature del terreno, delle pareti, dell ambiente dalle variazioni termiche esterne e dal contributo dell irraggiamento solare. Effetto dell accumulo termico, sfasamento e smorzamento delle sollecitazioni termiche

18 Simulazione dinamica vs procedura semplificata Esempio 1 Piccolo condominio (residenziale) zona D C0 Energia fornita riscaldamento (kwh/m 2 ) Variazione energia riscaldamento Metodo semplificato 120,43 - Metodo dinamico 77,75 35,4% ricambio d aria corrispondente a quello impostato nel modello semplificato, temperatura media invernale interna sempre di 20 C

19 Simulazione dinamica vs procedura semplificata Esempio 1 Gli interventi di isolamento termico (cappotto, riempimento dell intercapedine) valutati con il metodo semplificato o dinamico portano a riduzioni % del fabbisogno termico corrispondenti tra loro (scostamento del 2-3%)

20 Simulazione dinamica vs procedura semplificata Esempio 2 fonte: Metodologie di calcolo del fabbisogno di energia annuale per la climatizzazione: risultati a confronto, C.Becchio, D. Guglielmino, E.Fabrizio M. Filippi, Torino, Bioedilizia Italia 3 ed Edificio per uffici di 20 piani zona E Indici di prestazione energetica per la climatizzazione invernale - Confronto tra calcolo in regime dinamico, in regime quasi stazionario e valore limite di legge EP i / EP i limite Regime quasi stazionario 0,66 Regime dinamico 0,54

21 Simulazione dinamica vs procedura semplificata - Esempio Indici di prestazione termica dell edificio per raffrescamento estivo ai sensi del DM. 26/06/ Confronto tra calcolo in regime dinamico, in regime quasi stazionario e valore limite di legge. EP e,invol / EP e,invol limite Regime quasi stazionario 0,17 Regime dinamico 0,19

22 Simulazione dinamica vs procedura semplificata Esempio 2 il fabbisogno di energia netta per la climatizzazione invernale Q H calcolato col metodo quasi-stazionario è maggiore del 15,5% rispetto a quello calcolato in regime dinamico; il fabbisogno di energia netta per la climatizzazione estiva Q C calcolato in regime dinamico è maggiore di circa l 8% rispetto a quello calcolato in regime quasi stazionario. In generale non è possibile effettuare un confronto diretto tra i dati di fabbisogno energetico: alcuni fenomeni tra cui lo scambio termico col terreno, lo scambio termico con la volta celeste, l effetto della capacità termica interna, l effetto di schermature vengono modellati in modo differente condizioni al contorno tra cui quelle meteoclimatiche variano tra un modello e l altro.

23 Protocollo Itaca è uno strumento adottato dalle Regioni per la valutazione del grado di sostenibilità energetico ambientale delle costruzioni; è stato approvato il 15 gennaio 2004 dalla Conferenza delle Regioni e delle Province autonome; è realizzato dal Gruppo di lavoro interregionale per l'edilizia Sostenibile costituito presso ITACA, con il supporto tecnico-scientifico di: ITC-CNR (Istituto per le Tecnologie della Costruzione del CNR) iisbe Italia (international initiative for a Sustainable Built Environment Italia).

24 Protocollo ITACA 2011 Il Protocollo Itaca Nazionale 2011, versione Residenziale, è strutturato in: 2 Strumenti (Sito, Edificio) 5 Aree di valutazione Qualità del sito, Consumo di risorse, Carichi ambientali, Qualità ambientale indoor Qualità del servizio 19 Categorie 32 Criteri (Residenziale-Nuova Costruzione-NC) 33 Criteri (Residenziale-Ristrutturazione-R)

25 Protocollo ITACA 2011 Sintesi tra Protocollo sintetico e completo /33 criteri (rispetto ai 49 del 2009 e 14 sintetico) Aggiornamento ha allineato lo strumento di valutazione alle norme UNI TS in materia di energia e alle Linee Guida Nazionali per la certificazione energetica Esempio di applicazione delle schede

26 Un esempio di applicazione

27 Un esempio di applicazione

28 Criterio B.1.2 Energia primaria per il riscaldamento NC/R

29 B.1.2 Energia primaria per il riscaldamento Metodo e strumenti di verifica Linee guida / Raccomandazione CTI14 / UNI TS (?) Prestazioni energetiche degli edifici Determinazione della prestazione energetica per la classificazione dell edificio Prestazione energetica dell edificio espressa attraverso l'indice di prestazione energetica globale Epgl = EPi + EPacs + EPe + EPill Per il calcolo degli indici si fa riferimento alle metodologie di calcolo delle norme UNI/TS 11300

30 Energia primaria per il riscaldamento Metodo e strumenti di verifica B Calcolare l'energia fornita Q del,i e l'energia esportata Q exp,i Da questi: 3. Calcolare l'indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale EP i 4. Calcolare il valore limite dell indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale (EP i,l ) di cui al d.lgs n. 192/2005 e ss.mm.ii 5. Calcolare Ep i / EP i,l x Confrontare il valore calcolato con i benchmark della scala di prestazione e attribuire il punteggio

31 B.1.5 NC/R Energia primaria per la produzione dell'acqua calda sanitaria

32 B.3.2 Energia rinnovabile per usi termici NC/R

33 B.3.3 Energia prodotta nel sito per usi elettrici NC/R

34 B.6.2 Energia netta per il raffrescamento solo NC NO RESIDENZIALE

35 Un esempio di applicazione

36 B.6.3 Trasmittanza termica dell involucro edilizio NC/R Media pesata delle trasmittanze sulle superfici In mancanza di indicazioni dettagliate, in questo esempio PT considerati come maggiorazione U

37 B.6.4 Controllo della radiazione solare solo R

38 B.6.5 Inerzia termica dell edificio solo R

39 Un esempio di applicazione

40 Un esempio di applicazione

41 D.3.2 Temperatura dell aria nel periodo estivo A i = superficie utile dell'ambiente i-esimo [m 2 ] ΔT i = scarto tra la temperatura operativa media dell'ambiente i-esimo e la temperatura ideale, calcolato secondo: ΔT i = T op,i - [(0.33*T est,m )+18.8] dove: T op,i = temperatura operativa media dell'ambiente i-esimo T est,m = ΣT est,t / 24 T est,t = temperatura esterna all'ora t-esima calcolata secondo la norma UNI per la località di riferimento

42 D.4.1 Illuminazione naturale A m = superficie netta di pavimento del locale m-esimo [m 2 ] D m = fattore di luce diurna [%] D.5.6 Qualità acustica dell edificio requisiti acustici (pertinenti all'unità immobiliare considerata) rif UNI Calcolare: per ciascun requisito acustico, la classe dell'unità immobiliare la classe acustica globale dell'unità immobiliare C UI individuare lo scenario che meglio descrive le caratteristiche dell'edificio e attribuire il punteggio (media dei punteggi ottenuti).

43 Esempio di calcolo UNI EN ISO 13788

44 Risultati

45 Risultati

46 Miglioramento dei punteggi legati agli aspetti energetici esempio di valutazione B.1.2 Energia primaria per il riscaldamento B.1.5 Energia primaria per ACS B.6.2 Energia netta per raffrescamento B.6.3 Trasmittanza termica B.6.4 Radiazione solare B.6.5 Inerzia termica D.3.2 Temperatura estiva E.6.1 Trasmissione del vapore Interventi previsti (solo involucro): Isolamento termico in intercapedine (15 cm cellulosa) Isolamento del tetto (13 cm polistirene)

47 Miglioramento dei punteggi legati agli aspetti energetici Caso Qualità del sito Consumo di risorse Carichi ambientali Qualità dell ambiente indoor Qualità del servizio Sito Edificio Punteggio globale residenziale BASE 2,84-0,49 0,83 1,01 1,46 2,84 0,32 0,57 Classe energetica da E a B C11 2,84 0,04 1,51 1,01 1,46 2,84 0,71 0,92

48 INCHIESTA PUBBLICA UNI/PdR XX.0:2014 Sostenibilità ambientale nelle costruzioni - Strumenti operativi per la valutazione della sostenibilità - Inquadramento generale e principi metodologici Inquadramento generale e principi metodologici e procedurali che sottendono al sistema di analisi multicriteria per la valutazione della sostenibilità ambientale degli edifici, ai fini della loro classificazione attraverso l attribuzione di un punteggio di prestazione. Oggetto della valutazione è un singolo edificio e la sua area esterna di pertinenza. Il documento si applica sia a edifici di nuova costruzione sia a edifici oggetto di ristrutturazione.

49 INCHIESTA PUBBLICA UNI/PdR XX.0:2014 Sostenibilità ambientale nelle costruzioni - Strumenti operativi per la valutazione della sostenibilità - Inquadramento generale e principi metodologici La prassi di riferimento UNI/PdR xx:2014 non è una norma nazionale, ma è un documento pubblicato da UNI, come previsto dal Regolamento UE n.1025/2012, che raccoglie prescrizioni relative a prassi condivise dal seguente soggetto firmatario di un accordo di collaborazione con UNI: ITACA Istituto per l innovazione e trasparenza degli appalti e la compatibilità ambientale

50 INCHIESTA PUBBLICA UNI/PdR XX.0:2014 Sostenibilità ambientale nelle costruzioni - Strumenti operativi per la valutazione della sostenibilità - Inquadramento generale e principi metodologici strutturata nelle seguenti 2 sezioni: UNI/PdR XX.0:2014 Inquadramento generale e principi metodologici; UNI/PdR XX.1:2014 Edifici residenziali NOTA Le ulteriori sezioni della prassi di riferimento relative ad altre destinazioni d uso quali uffici, edifici commerciali, edifici industriali, edifici scolastici, ecc. sono in fase di preparazione.

51 Riferimento

52 GRAZIE DELL ATTENZIONE