RESTYLING Il meglio per il tetto. RESTYLING TETTI KLIMAHAUS Volume Tecnico N. 02/2006 RESTYLING GENNAIO 2008 Autore: Günther Gantioler Esperto in Fisica Tecnica
Autore Gantioler Günther, nato il 14 settembre 1969, direttore amministrativo dello studio di fisica tecnica applicata all edilizia TBZ è un noto esperto delle problematiche delle costruzioni. Per primo, dal 2000, ha introdotto nel mercato italiano le misure della permeabilità all aria di edifici e dei tetti. Come certificatore italiano di case passive (PHI Darmstadt) e di case a basso consumo energetico (CasaClima, WaVE,...) ha potuto approfondire tecnologie innovative per l edilizia a risparmio energetico e acquisito competenze relative alla tecnologia di casa passiva e dei componenti correlati (ponti termici, elementi di costruzione altamente coibentati, vetrate passive,...) in ambito italiano. Come autore ha pubblicato dal 1995 15 libri sui diversi temi della fisica tecnica applicata all edilizia. Definizioni Usiamo le seguenti formattazioni speciali per indicare elementi del glossario o della bibliografia: elemento spiegato nel glossario gradigiorno fonte definita in bibliografia al numero 10 [10] Impressum: TBZ Srl/GmbH Gantioler Günther Via Laghetto di Varna 1, I-39040 Varna (BZ) www.tbz.bz info@tbz.bz Disegni di copertina in acquarello relizzato dall artista altoatesina Ute Complojer. 2 Editore: Riwega Srl Via Isole di Sopra 28, I-39044 Egna (BZ) www.riwega.com info@riwega.com
Indice 1 Prefazione...4 2 L impermeabilità all aria e le condense interstiziali...5 3 La tenuta all aria...8 3.1 Il test della tenuta all aria...8 3.2 La tenuta all aria nel calcolo del fabbisogno energetico...9 3.2.1 Ventilazione naturale...10 3.2.2 Ventilazione manuale...12 3.2.3 Ventilazione meccanica...12 3.3 La direttiva per la costruzione di edifici scolastici...13 3.4 Perdite di ambienti non riscaldati...13 4 La certificazione energetica: l importanza dei tetti...14 4.1 Introduzione generale...14 4.2 Il decreto 192/311: limiti U e FEP...18 4.3 Casa Clima... 26 4.4 CENED la certificazione energetica in Lombardia... 28 5 Sottotetti vivibili d estate... 30 5.1 Le ore surriscaldate > 25 C... 30 5.2 Analisi PHI di un appartamento tipo... 30 5.3 L effetto della trasmittanza (U)...31 5.4 L effetto del colore della copertura... 32 5.5 L effetto della ventilazione... 32 5.6 L effetto dell inerzia termica (massa)... 34 5.7 Riassunto surriscaldamento estivo... 35 6 Conviene coibentare il tetto?... 36 6.1 Introduzione al sistema di calcolo del valore attuale... 36 6.2 Trovare il punto di convenienza... 39 6.3 Anni di riferimento del valore attuale...41 6.4 Riassunto valore attuale... 42 6.5 Ammortamento lineare... 43 7 Tetti certificati... 47 7.1 Introduzione... 47 8 Tenuta e acustica... 52 8.1 La tenuta d aria e l acustica... 52 8.2 Consigli per una buona acustica nel tetto... 55 9 Le norme... 56 10 Glossario e simbologia delle formule... 57 10.1 Glossario... 57 10.2 Simbologia... 57 11 Bibliografia... 58 3
1 Prefazione Gentile lettore, quattro anni fa siamo usciti con il primo di due fascicoli tecnici riguardante la fisica tecnica applicata nei cantieri: argomenti importantissimi e fondamentali inerenti il risparmio energetico! Come primaria azienda italiana specializzata nella produzione e distribuzione di teli traspiranti per l`impermeabilizzazione del tetto e delle pareti ed accessori come sottocolmi per la ventilazione delle coperture, abbiamo ritenuto opportuno riprendere gli argomenti trattati nel precedente volume in funzione delle nuove normative, delle nuove esperienze, prove in cantiere, ecc. In questi ultimi quattro anni abbiamo distribuito a livello nazionale oltre 50.000 copie dei due volumi tecnici; la maggior parte consegnati a progettisti, architetti ed ingegneri, ma c è stato anche un enorme interesse da parte delle carpenterie in legno e dei nostri rivenditori. Anche l`italia si è adeguata alle leggi sul risparmio energetico aggiornando il D.Lgs. 192 con il nuovo D.Lgs. 311/06. Secondo l autore i limiti proposti da questa ultima normativa non sono sufficienti a garantire un lavoro ottimale. Nel proseguo della lettura si dimostrerà più approfonditamente il pensiero dell autore. In cantiere qualche piccolo errore di posa in opera, visto che in cantiere la situazione metereologica cambia continuamente, può essere tollerato, però la funzionalità del prodotto deve assicurare ugualmente la massima resa. Questo è il motivo principale per cui l autore consiglia che i limiti non vengano solo rispettati sulla carta, bensì controllati e migliorati nel rispetto delle varie zone climatiche. Se tutti gli operatori del settore fossero più sensibili al problema del risparmio energetico non costruiremo più delle baracche, bensì potremo essere un esempio per tutta l`europa. Egna, febbraio 2008 Werner Rizzi, Amministratore Riwega 4
2 L impermeabilità all aria e le condense interstiziali Tra la diffusione al vapore, o meglio la quantità di condense interstiziali tollerabili, e l impermeabilità all aria c è un importante nesso. Per l impermeabilità all aria si intende la protezione dell involucro per evitare infiltrazioni d aria, realizzata in due parti: interna ed esterna. Al lato interno serve lo strato di tenuta all aria, che protegge la struttura dall ingresso dell aria calda umida d inverno o l aria condizionata fresca d estate. Al lato esterno si applica lo strato di tenuta al vento, per non fare penetrare nella struttura l aria fredda d inverno, l aria calda umida d estate o il rumore. Questa sigillazione non è mai perfetta. Però per ridurre i pericoli che ne derivano, ci sono margini di errore della progettazione e dell esecuzione tollerabili. Tali margini Tenuta al vento = Telo traspirante Tenuta all aria = Freno al vapore vengono espressi con la grandezza n 50 e misurati col test BlowerDoor. Questi limiti n 50 (DIN 4108-7) vengono espressi in perdita oraria di volume d aria con una differenza di pressione tra esterno ed interno di 50 Pa in rapporto al volume d aria interno. Per controllare la qualità dell involucro è stato definito, con la normativa UNI EN 13829, il test BlowerDoor. L impermeabilità all aria e il test BlowerDoor sono descritti nel fascicolo Riwega 1 Fisica tecnica del tetto. INVERNO Perdita di calore ESTATE Entrata di calore Condensa Condensa Rumore Vento TUTTO L ANNO Fig. 1: Problematiche della permeabilità all aria 5
I pericoli di una scarsa impermeabilità all aria sono: Passaggio di rumore (perdita di comfort) Passaggio di vento (perdita di comfort) In estate, entrata di aria calda umida e grave pericolo di formazione condense estive nel caso del sottotetto raffrescato (pericolo di marciume e degradazione materiale) In inverno, uscita di aria calda umida e pericolo di formazione condense (pericolo di marciume e degradazione materiale) La condensa si forma quando raffreddiamo aria umida a temperatura fino a raggi- ungere la saturazione: Per capire meglio il grande pericolo delle condense dovute alla permeabilità all aria osserviamo il grafico: 360 g/giorno m² 55 g/m³ 50 g/m³ 45 g/m³ 40 g/m³ 35 g/m³ 30 g/m³ 25 g/m³ 20 g/m³ 15 g/m³ 10 g/m³ 5 g/m³ 0 g/m³ 55 g/m³ 50 g/m³ 45 g/m³ 40 g/m³ 35 g/m³ 30 g/m³ 25 g/m³ 20 g/m³ 15 g/m³ 10 g/m³ 5 g/m³ 0 g/m³ 8,65 g Umidità relativa d inverno U.r. 50% U.r. 100% 20 C 8 C g condense 40 C 36 C 32 C 28 C 24 C 20 C 16 C 12 C 8 C 4 C 0 C -4 C -8 C -12 C -16 C -20 C U.r. 50% 20,1 g Umidità relativa d estate 36 C 23,5 C U.r. 100% g condense 40 C 36 C 32 C 28 C 24 C 20 C 16 C 12 C 8 C 4 C 0 C -4 C -8 C -12 C -16 C -20 C < 10 g/giorno m² 80% u.r. 0 C 50% u.r. 20 C Spiffero 1 metro x 1 mm Superfice permeabile al vapore (sd=10m) 1 m² Fig. 2: Formazione al m² al giorno di spifferi e superfici traspiranti 6
Col passaggio controllato di vapore attraverso un tetto costruito a regola d arte, si formano condense di 10 g/m² al giorno. Queste condense rientrano nei limiti consentiti e vengono smaltite verso l esterno grazie alla ventilazione del tetto. Il passaggio di vapore non controllato attraverso spifferi, invece, porta alla formazione di condense (ca. 360 g/m² con uno spiffero lungo 1 m e largo 1 mm), che superano i limiti consentiti. 0,5 Quantità d acqua di rugiada (DIN 4108-3) > 1 kg/m² Coefficiente di freno dello strato esterno s de [m] 0,4 0,3 0,2 0,1 n 50 =5 n 50 =3 > 0,5 kg/m² n 50 =2 > 0,5 kg/m² Condensa per permeabilità all aria Combinazione Riwega: USB Classic (esterno) sd = 0,04 m + USB Micro (interno) sd = 2 m n 50 =1 0,0 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 Coefficiente di freno dello strato interno s di [m] Fig. 3: Quantità massima di condense ammissibili in combinazione ai valori sd dello strato tenuta al vento (esterno) e tenuta all aria (interno) combinato al valore n50 Il D.lgs 311/06 ha inoltre imposto un controllo delle condense interstiziali in condizioni più severi: Stratigrafia non corretta! 40 mm Tegole 30 mm Listello portategole 40 mm Listello di ventilazione 4 mm Guaina bituminosa 140 mm Fibra di legno 20 mm Tavolato 140 mm Travetti Luogo: Bologna Condense accumulate con clima standard: 605 g/m² Condense accumulate con clima 311/06: 1.269 g/m² L esempio è un tetto con stratigrafia non corretta con guaina bituminosa esterna. Si può notare la crescita delle condense interstiziali da 605 g/m² a 1.269 per l applicazione del D.lgs 311/06. Riassunto Riwega: Un alta impermeabilità all aria (n 50 bassi) garantisce la durata del tetto e un comfort abitativo alto. Consigliamo valori n 50 inferiori a 1,0 per dare più sicurezza ai clienti, progettisti e artigiani. 7
3 La tenuta all aria nelle norme In questo capitolo raccogliamo le norme che riguardano la permeabilità all aria di edifici. 3.1 Il test della tenuta all aria La norma in vigore sul test della tenuta all aria di edifici è la UNI EN 13829:2003. La norma non riporta nessun limite sulla tenuta all aria ma si limita a definire la misura stessa. La metodologia descritta è il test BlowerDoor, nel quale una ventola mette l involucro in pressione e depressione. Nel test devono essere corrette la pressione atmosferica, la pressione interna dell edificio, le temperature interne ed esterne e il vento. Questi parametri devono calibrare la misura all inizio e alla fine delle misure. Con la ventola (posta in una finestra o in una porta esterna) si fanno una serie di misure che devono portare alla curva di regressione, la quale definisce le perdite dell involucro alle diverse differenze di pressione. La perdita media (tra pressione e depressione) a 50 Pa di differenza di pressione tra interno ed esterno in rapporto al volume rinchiuso nell edificio viene chiamato n 50 e definisce la tenuta all aria dell edificio. n 50 = V 50 V Fig. 5: Misure e curva di regressione Fig. 4: Macchina BlowerDoor Fig. 6: Ventola controllata dal computer Esistono due certificati della tenuta all aria: Tipo A: edificio come abitato; Tipo B: involucro con tutti gli impianti chiusi (normalmente i test in cantiere). 8
3.2 La tenuta all aria nel calcolo del fabbisogno energetico Nell aprile 2005 è entrata in vigore la nuova norma europea UNI EN ISO 13790:2004 per il calcolo del fabbisogno energetico di edifici. Ha sostituito la vecchia norma UNI EN 832:2001 e i vecchi algoritmi della legge 10/91. Era già in vigore per il calcolo del fabbisogno energetico della legge 10/91 come anche per i decreti seguenti 192/05 e 311/06. È la norma più importante a larga base per la definizione del calcolo del fabbisogno energetico di edifici e dev essere usato per esempio per calcolare l attestato di qualificazione energetica del D.lgs 311/06. Il bilancio termico Q H di un edificio (riscaldamento/raffrescamento) è dato da: Q H = Q L Q G η U [kwh/a] Ponti termici Tetto Apporti solari Apporti interni Ventilazione Pareti Vetrate Scantinato INVERNO: somma negativa = perdita ESTATE: somma positiva = apporto Fig. 7: Bilancio termico di edifici(esterno) e tenuta all aria (interno) combinato al valore n 50 Q sta per calore in generale, Q L per le perdite di calore, Q G per i guadagni di calore e η u per il fattore di utilizzazione. Le perdite di calore Q L sono la somma tra le perdite specifiche per trasmissione H T (che dipendono dalla trasmittanza U degli elementi costruttivi) e le perdite specifiche per ventilazione H V corretti per il clima e il periodo di calcolo. La perdita specifica di calore per ventilazione H V dipende dal volume dell aria rinchiusa nell edificio, dalle caratteristiche energetiche dell aria (=0,34) e dal ricambio d aria orario n: H V = V n 0,34 [W/K] 9
Il ricambio d aria orario n serve per portare via o meglio diluire: la quantità di umidità creata all interno dell appartamento (ca. 10 litri d acqua ogni giorno a famiglia); gli odori le emissioni (formaldeide, VOC,...); le polveri fini e microscopiche la radioattività le spore ed alghe. Per questo motivo, un ricambio d aria minimo é fondamentale per l igiene dell aria interna e il comfort abitativo. La norma UNI EN 13790 impone un ricambio d aria orario minimo n min di 0,3 h -1. Quindi è necessario cambiare ogni ora il 30% del volume d aria interno. Questo ricambio d aria minimo dev essere garantito con: Ventilazione naturale + + Ventilazione manuale Ventilazione meccanica La ventilazione naturale è il ricambio d aria attraverso l involucro chiuso, p.e. tramite fughe, canali, crepe, camini, apertura areazione gas,...; la ventilazione manuale è quella attraverso l apertura a mano delle finestre e delle porte; la ventilazione meccanica è quella con ventole come la cappa in cucina, la ventola nel bagno o gabinetto e gli impianti di ventilazione forzata con o senza recupero di calore. 3.3.1 Ventilazione naturale La ventilazione naturale (allegato G della norma UNI EN 13790) potrebbe garantire in parte l igiene dell aria. Per questo motivo, il governo italiano non pone nessun limite di tenuta all aria dell edificio, ma impone di considerare la tenuta all aria nel calcolo del fabbisogno energetico. Al contrario dell opinione comune, il valore del ricambio d aria n non è un valore fisso, ma dev essere scelto in dipendenza della ventilazione naturale o meglio della presenza di fughe o aperture libere. La quantità della ventilazione naturale o meglio il valore del ricambio d aria n dell involucro dipende: dalla classe di tenuta all aria dell edificio dell esposizione vento dell edificio presenza del vento dell ubicazione. Le classi di tenuta all aria di edifici vengono definiti dal valore n 50. Il valore n 50 descrive la quantità di aria persa a involucro chiuso (finestre e porte chiuse), quando la differenza di pressione tra interno ed esterno è 50 Pa. Questo valore viene misurato in cantiere con test BlowerDoor (vedi anche fascicolo 1). Anche l esposizione al vento cambia la ventilazione naturale e viene classificato secondo la norma UNI EN 13790: 10
Classe di tenuta all aria Fig. 8: Classi di tenuta all aria e all esposizione del vento Tenuta all aria n 50 Edifici pluri-familiari Edifici mono-familiari Alto meno di 2 meno di 4 Medio tra 2 e 5 tra 4 e 10 Basso più di 5 più di 10 Classe di esposizione vento Descrizione Nessun riparo edifici in aperta campagna, edifici a torre nei centri città,... Riparo moderato edifici in campagna con alberi o altri edifici intorno, periferie,... Riparo consistente edifici di media altezza nei centri città, edifici nei boschi,... Con queste classi di tenuta all aria ed esposizione vento si trova il valore del ricambio d aria necessario per il calcolo della dispersione termica per ventilazione naturale: Scelta del ricambio d aria per classe di tenuta all aria ed esposizione vento Edifici unifamiliari S/V >= 0,65 Edifici plurifamiliari S/V < 0,65 Classe di esposizione vento Classe di tenuta all aria Alto: n50<4 Medio: 4<n50<10 Basso: n50>10 Riparo consistente 0,5 0,5 0,7 Riparo moderato 0,5 0,6 1,1 Nessun riparo 0,5 0,8 1,5 Classe di esposizione vento Classe di tenuta all aria Alto: n50<2 Medio: 2<n50<5 Basso: n50>5 Riparo consistente 0,5 0,5 0,6 Riparo moderato 0,5 0,6 0,9 Nessun riparo 0,5 0,7 1,2 1,6 1,4 Alto: n50<4 Medio: 4<n50<10 Basso: n50>10 1,6 1,4 Alto: n50<2 Medio: 2<n50<5 Basso: n50>5 1,2 1,2 1 1 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0 Riparo consistente Riparo moderato Nessun riparo 0 Riparo consistente Riparo moderato Nessun riparo Scelta del ricambio d aria con fascia n50 da 0,6 a 20 Espos. vento Tenuta in edifici S/V >=0,65 0,6 1,5 4 10 20 riparo cons. 0,3 0,4 0,5 0,7 0,9 riparo mod. 0,3 0,4 0,6 1,1 1,3 nessun rip. 0,3 0,4 0,8 1,5 2 Espos. vento Tenuta in edifici S/V >=0,65 0,6 1,5 2 5 20 riparo cons. 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 riparo mod. 0,3 0,4 0,6 0,9 1,1 nessun rip. 0,3 0,4 0,7 1,2 1,5 Ricambio d aria n riparo cons. riparo mod. nessun rip. 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tenuta all aria n50 Ricambio d aria n 2 riparo cons. riparo mod. nessun rip. 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tenuta all aria n50 11
Per evidenziare l importanza della tenuta all aria al fabbisogno energetico riportiamo dei risultati di un edificio tipo, del quale calcoliamo il valore EPi (fabbisogno energetico primario per riscaldamento invernale) secondo il D.lgs 311/06 variando la tenuta all aria n 50 e cambiando l ubicazione dell edificio (Roma: 1.415 gg; Selva Val Gardena (BZ): 5.072 gg): n50 EPi Roma EPi Selva 0,5 28 kwh/m²a 129 kwh/m²a 1,5 36 kwh/m²a 157 kwh/m²a 4,0 40 kwh/m²a 170 kwh/m²a 11,0 59 kwh/m²a 240 kwh/m²a EPi [kwh/m²a] EPi effettivi cambiando la tenuta all aria n50 300 kwh/m²a 250 kwh/m²a 200 kwh/m²a 150 kwh/m²a 100 kwh/m²a 50 kwh/m²a EPi Roma EPi Selva 3.3.2 Ventilazione manuale 0 kwh/m²a 0,5 1,5 4,0 11,0 n50 Se la ventilazione naturale non riesce a garantire da sola il ricambio d aria igienico (situazione normale negli edifici di nuova costruzione o quando in edifici esistenti vengono cambiati i serramenti) dev essere aiutata dalla ventilazione manuale aprendo le finestre. Per il calcolo energetico non cambia nulla rispetto a quello spiegato nel capitolo sulla ventilazione naturale. 3.3.3 Ventilazione meccanica Quando si mette in funzione un impianto di ventilazione, la perdita di calore ha due componenti: V = V f + V x [m³/h] Il primo V f è il ricambio d aria dell impianto di ventilazione, mentre V x costituisce la perdita aggiuntiva dalle fughe dell involucro. In questo caso le fughe sono più problematiche che nel caso della ventilazione naturale, perché abbiamo una spinta aggiuntiva dalle ventole. Perciò per edifici con impianti areaulici si consiglia una tenuta all aria massima di n 50 <= 1,5. Perdita HV 1.000,0 W/K 900,0 W/K 800,0 W/K 700,0 W/K 600,0 W/K 500,0 W/K 400,0 W/K 300,0 W/K 200,0 W/K 100,0W/K V N 0,65 V M e0v20 0,65 V M e0v40 0,65 V M e0v60 0,65 V M e80v20 0,65 V M e50v40 0,65 V M e80v40 0,65 V M e80v60 0,65 0,0 W/K 0 2 4 6 8 10 12 14 16 n50 Perdite di calore in un edificio con S/V = 0,65 V N = ventilazione naturale V M = ventilazione meccanica e = rendimento di recupero calore V = percentuale del volume d aria interno, che viene cambiata con l impianto ogni ora. 12
3.3 La direttiva per la costruzione di edifici scolastici Dal 18.12.1975 esiste il D.M. 20 per le costruzioni di edifici scolastici. In questo vengono definite le norme tecniche relative all edilizia scolastica, ivi compresi gli indici minimi di funzionalità didattica, edilizia ed urbanistica da osservarsi nella esecuzione di opere di edilizia scolastica. Nella norma ci sono anche i requisiti per la tenuta all aria: 5.3.5 Controlli e misure di cantiere Omissis... iv) Prove di tenuta dell aria Eventuali prove di tenuta all aria potranno essere effettuate adottando prove e controlli in cantiere come specificato nel punto 5.3.14 Omissis... 5.3.14 Prescrizioni relative alla tenuta d aria. La chiusura esterna considerata nel suo insieme (comprendente, cioè, tutti gli elementi che la compongono quali infissi, giunti, ecc.) deve assicurare nel locale, delimitato da chiusure considerate stagne e dalla chiusura in esame, una tenuta tale che sia possibile realizzare nell ambiente anzidetto una pressione statica di 10 mm di colonna d acqua con un ventilatore di portata non superiore a 10 m³/h per ciascun m² di superficie frontale della chiusura considerata. Un controllo in una scuola reale (nuovo polo scolastico di Agordo, BL) ha portato per due classi ai seguenti risultati esemplari: 1 parete come facciata esterna Larghezza della classe 6,75 m Lunghezza della classe 7,75 m Altezza della classe 3,2 m Volume della classe 167,4 m³ Facciata esterna (un lato) 21,6 m² Portata definita 216 m³ Pressione richiesta 100 Pa n 100 1,29 h-1 n 50 interpolato lineamente 0,65 h-1 3 pareti come facciata esterna Larghezza della classe 6,75 m Lunghezza della classe 7,75 m Altezza della classe 3,2 m Volume della classe 167,4 m³ Facciata esterna (tre lati) 68 m² Portata definita 680 m³ Pressione richiesta 100 Pa n100 4,06 h-1 n50 interpolato lineamente 2,03 h-1 Come si nota i requisiti alla tenuta all aria richiesti sono molto severi e difficili da raggiungere. 3.4 Perdite di ambienti non riscaldati La normativa UNI EN ISO 13789:2001 stabilisce che per il calcolo delle perdite tra zone non riscaldate e l esterno (per esempio sottotetti non riscaldati) il ricambio d aria n può essere assunto n 50 /20. 13
4 La certificazione energetica: l importanza dei tetti 4.1 Introduzione generale La certificazione energetica di edifici sta cambiando molto il modo di progettare e costruire. Promettere a committenti con parole chiare e semplici una prestazione importante come il consumo energetico (e con questo il costo annuale per riscaldamento, produzione di acqua calda e raffrescamento), costringe coloro che contribuiscono alla realizzazione di un edificio a garantire la qualità del loro lavoro. Questo meccanismo si mette in atto soltanto se la certificazione trova un modo semplice di comunicazione. Se diventa facile come il consumo medio di un auto (per esempio il consumo di 7 litri di benzina per percorrere 100 km), diventerà un dato noto anche alle persone meno esperte, anzi un valore di cui andare fieri, se si raggiungono consumi veramente bassi. Nella ricerca di un indice energetico comprensibile si è tenuto conto del fabbisogno di calore annuale (kwh) per il riscaldamento di un metro quadrato di superficie netta calpestabile. L indice energetico calore IE Calore è il valore più semplice per caratterizzare la qualità termica Fig. 9: Cartellone cantiere di edificio a basso consumo energetico a Pratissolo (RE); Arch. Enrico Baschieri invernale dell edificio. Per spiegarlo meglio, guardiamo gli schemi seguenti: CALDO 20 c FREDDO 0 c 1 D inverno la temperatura dell aria esterna è più bassa di quella interna richiesta. La temperatura interna di comfort è pari a 20, ovvero alla media tra la temperatura dell aria interna e quella delle superfici delle strutture che delimitano le stanze riscaldate. Per questo motivo se la temperatura della parete esterna, poiché mal coibentata, è per esempio 18 C, nell aria occorrono già 21 per ristabilire il comfort. 14
CALDO 20 c FREDDO 0 c Perdite 2 Se non si riscalda l ambiente interno, le temperature interne tendono ad avvicinarsi alle temperature dell aria esterna, perchè il calore si perde in direzione delle temperature più basse. La quantità e velocità della perdita di calore dipendono dalla qualità termica dell involucro. Più alta è la sua resistenza termica e migliore la sua tenuta all aria, meno perdite ci sono. La quantità di perdite definisce anche la qualità dell involucro. Rifornimento CALDO 20 c FREDDO 0 c 3 Per riuscire a stabilire la temperatura di comfort interno, si deve fornire energia alle stanze. La quantità di energia necessaria equivale alla quantità di calore perso. Se si fornisce più di quanto si perde, le temperature saranno troppo alte; se non si fornisce abbastanza energia, le temperature interne scenderanno sotto il livello comfort. La quantità fornita definisce altrettanto la qualità dell involucro. Per poter confrontare piccoli e grandi edifici, si divide il calore perso/fornito per la superficie calpestabile riscaldata. La quantità di superficie calpestabile riscaldata è paragonabile alla distanza percorsa in auto. Il consumo della macchina si può confrontare IE calore = Perdita di calore invernale = Superficie calpestabile riscaldata soltanto, quando lo si divide per una distanza fissa, per esempio 100 km. Il consumo di benzina annuale diviso i km percorsi in un anno (moltiplicato per 100 km) porta al consumo medio dell automobile. Fornitura di calore per riscaldamento Superficie calpestabile riscaldata Il calore viene espresso in kwh. Come in tutti i settori, si cerca di esprimere tutti gli aspetti energetici in kwh e non più nelle unità vecchie come kcal, MJ, CV,... Purtroppo una quantità energetica in kwh non è molto comprensibile. Per questo motivo si cerca spesso di spiegarlo in quantità di combustibile consumato. Ogni combustibile ha il suo contenuto energetico specifico. In un litro di gasolio ci sono 10,0 kwh, in un metro cubo di metano 9,8 kwh (caldaia standard), in un kilogrammo di pellets 4,9 kwh e in un chilogrammo di legna 4,2 kwh di energia. Un indice energetico di 85 kwh/m²a corrisponde a una casa con un consumo di 8,5 litri di gasolio per metro quadro annuo. Il grafico seguente mostra la classificazione energetica di edifici secondo il loro IE Calore, convertito in valori di diversi combustibili. Il più usato è il gasolio, benché per motivi di attualità (prezzo, emissioni di CO2 e dipendenza) sia consigliabile l utilizzo del pellets o di altri combustibili alternativi. 15
Indice energetico in kwh/m²a 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Risc. utile diviso superficie riscaldata netta IE calore > 160 160 120 90 70 50 30 15 0 < 0 al m²/a Classe G Classe F Classe E Classe D Classe C basso consumo Classe B Classe A Caasa passiva Casa a consumo zero Gasolio litri 20 14 11 8,5 7 5 3 1,5 0 < 0 Metano m³ 20,4 14,3 11,2 8,7 7,1 5,1 3,1 1,5 0 < 0 Fig. 10: Classificazione di edifici con indici energetici (in questo caso indice energetico calore = involucro) Casa energyplus Pellets kg 40,8 28,6 22,5 17,4 14,3 10,2 6,1 3,1 0 < 0 Legna kg 47,6 33,3 26,2 20,2 16,7 11,9 7,1 3,6 0 < 0 Dall indice energetico di calore non si ricava però direttamente il costo totale annuale dell impianto di riscaldamento: IE calore Sup. riscaldata Consumo totale di combustibile Per ottenere i costi annuali dall indice energetico calore totali si devono eseguire due passaggi: a) aggiungere la perdita energetica di fornitura calore degli impianti, b) aggiungere il fabbisogno energetico per la produzione dell acqua calda sanitaria. La perdita di fornitura calore comprende ogni perdita dovuta a: Trasformazione del combustibile (per esempio gasolio) in fluido caldo (nel circuito del riscaldamento, nei termosifoni e nei tubi del riscaldamento a pavimento,...) nella caldaia, compresi le perdita dal camino, di residui non bruciati e delle perdite di calore della caldaia nel vano tecnico. Distribuzione del calore tramite tubi coibentati o non coibentati, dalla caldaia agli elementi di emissione calore. Emissione di calore nei termosifoni, nei sistemi di riscaldamento a pavimento, parete o soffitto, nei convettori o altri. Regolazione dell impianto di riscaldamento. 16
Il rendimento globale dell impianto di riscaldamento è di molto inferiore al rendimento della caldaia riportato sui dépliant dei produttori di caldaie. La media reale per impianti a gasolio è 75%, per impianti a metano 78%, per impianti pellets 72% e per impianti a legna 70%. Il fabbisogno energetico per la produzione di acqua calda sanitaria viene calcolato per persona, poiché dipende in prima linea dal bisogno di acqua calda. Il costo complessivo perciò è costituito da: Costi riscaldamento = (IE Calore S Risc + Q ACS ) E Comb η imp Comb S Risc : Superficie calpestabile riscaldata dell edificio o appartamento Q ACS : Fabbisogno energetico per la produzione di acqua calda sanitaria in kwh/a E Comb : Contenuto energetico dei combustibili, per esempio 10 kwh in un litro di gasolio η imp : Rendimento globale dell impianto di riscaldamento in % Comb : Costo unitario dei combustibili, per esempio 1,05 al litro di gasolio. 200 180 Indice energetico in kwh/m²a 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Risc. utile diviso superficie riscaldata netta 2008 IE calore 200 140 120 90 70 50 30 15 0 < 0 Combustibile Costo unitario Classe G Classe F Classe E Classe D Gasolio litri 1,20 /litro 3.446 2.546 2.246 1.796 1.496 973 673 448 0 < 0 Metano m³ 0,80 /m³ 2.344 1,732 1.528 1.222 1.017 662 458 305 0 < 0 Pellets kg 0,20 /kg 1.276 943 832 665 554 360 249 166 0 < 0 Legna kg 0,14 /kg 1.094 808 713 570 475 309 214 142 0 < 0 Fig. 11: Costi annuali per riscaldamento (perdite involucro + perdite impianto) e produzione dell acqua calda con diversi combustibili e categorie energetiche. Le cifre in blu (costi per edifici con livello involucro Classe B o migliore) sono ridotti per la coperture dell acqua calda con un impianto solare termico del 50%. Classe C basso consumo Classe B Classe A Caasa passiva Casa a consumo zero Casa energyplus Il diagramma in alto mostra il costo annuale per il riscaldamento e la produzione dell acqua calda delle diverse categorie energetiche di edifici con diversi combustibili. Nel grafico è ben evidente il costo eccessivo di un edificio costruito non correttamente e riscaldato con un combustibile costoso come il gasolio. Si può osservare anche la notevole differenza tra questo e un edificio costruito bene e riscaldato con combustibili meno cari come il pellets o la legna. 17
3.5 Il decreto 192/311: limiti U e FEP Il decreto 192 del 19 agosto 2005 è un traguardo molto importante nel percorso dell Italia in direzione della certificazione energetica di edifici. È stato aggiornato con l introduzione del D.lgs 311 del dicembre 2006 e sono stati affrontati nuovi concetti come la prestazione estiva di elementi costruttivi. Nei due regolamenti si definiscono sia i casi di applicazione (edifici di nuova costruzione, ristrutturazioni e edifici affittati), sia gli indici energetici. L attestato di qualificazione energetica contiene il fabbisogno energetico per la climatizzazione invernale a livello primario. Per energia primaria si intende il consumo energetico per la produzione della corrente elettrica p.e. in una centrale termica. Per avere 1 kwh di energia dalla rete a casa nostra, ci vogliono nella centrale termica ca. 3 volte tanto di energia primaria per produrla. L indice energetico del D.lgs 311/06 si chiama EPi: fabbisogno energetico primario per climatizzazione invernale. Per spiegare il concetto ricorriamo a un semplice esempio: Costo annuale per riscaldamento con metano: 1.500 Quantità consumata di metano secondo le bollette: 2.300 m³ Contenuto energetico di un m³ di metano: 9,8 kwh/m³ Trasformazione del combustibile in energia: 22.540 kwh = 1 x 2 = A (questo consumo di combustibile copre il riscaldamento, la produzione dell acqua calda sanitaria e la cucina con metano) Persone in famiglia: 4 3 Togliere la cucina: - 600 kwh = 3 x 150 Togliere la produzione di acqua calda sanitaria: - 4.000 kwh = 3 x 1.000 Resto del consumo energetico per riscaldamento: 17.940 kwh 4 Aggiungere il consumo elettrico a livello primario: + 179 kwh = 4 x 1% (ca.) Consumo energetico per riscaldamento primario: 18.119 kwh B Togliere la perdita dell impianto di riscaldamento: - 3.624 kwh = B x 20% Fornitura di calore netta: 14.495 kwh C (la fornitura di calore con p.e. termosifoni in stanza corrisponde alla dispersione termica dell involucro = dispersione dell involucro) Identificazione della superficie riscaldata netta calpestabile: 105 m² = 5 Calcolo dell EPi per edifici residenziali: 173 kwh/m²a = B / 5 Identificazione del volume riscaldato lordo: 336 m³ = 6 Calcolo dell EPi per edifici non residenziali: 54 kwh/m³a = B / 6 1 2 Attenzione all ultimo passaggio: il consumo energetico di edifici residenziali viene rapportato (diviso) alla superficie riscaldata netta calpestabile, mentre il consumo di edifici non residenziali al volume lordo dell involucro riscaldato. Tabella riasuntiva: Superfice risc. netta Volume risc. lordo 105 m² 336 m³ Descrizione Indice kwh/a kwh/sup. kwh/vol. Fabbisogno energetico finale per risc. A FEF 22.540 215 kwh/m²a 67 kwh/m³a Fabbisogno energetico primario per risc. B EPI 18.119 173 kwh/m²a 54 kwh/m³a Fabbisogno energetico utile per risc. C IE calore 14.495 138 kwh/m²a 43 kwh/m³a 18
Per capire bene i diversi indici energetici riportiamo un riassunto breve: A FEF B EPI C IE calore L indice energetico finale comprende il costo reale complessivo di metano. Gli altri indici energetici non riportano il costo complessivo da pagare con le bollette. L EPi è il fabbisogno energetico lordo per il riscaldamento. Lordo, perché comprende le dispersioni termiche dell involucro (= la fornitura di calore nelle stanze), le perdite dell impianto di riscaldamento e il fabbisogno di corrente elettrica della climatizzazione invernale a livello primario. L EPi definisce la qualità energetica del sistema edificio-impianto. L indice energetico calore viene anche chiamato indice energetico dell involucro perché consiste nel fabbisogno energetico per riscaldamento netto dell edificio. Questo fabbisogno energetico netto corrisponde alle dispersioni termiche, le perdite di calore dell edificio e perciò definisce bene le qualità energetica dell involucro. Nella tabella seguente vengono riportati i limiti per l indice energetico per riscaldamento (energia primaria) EPi del D.lgs 311/06 secondo le diverse zone climatiche e secondo il rapporto della superficie esterna dell involucro e il volume riscaldato S/V (valori intermedi sono da calcolare con interpolazione lineare). Al lato sinistro della tabella abbiamo riunito valori medi di diverse tipologie di edifici (ospedali grandi, condomini medio-grandi ed edifici monobifamiliari): PA NA Roma FI BO TN BZ Ospedali e scuole Condomini Edifici monobifamiliari 2008 Edifici residenziali: EPi kwh/m²a S/V 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG 0,2 m²/m³ 9,5 14,0 23,0 37,0 52,0 0,3 m²/m³ 14,0 19,9 30,9 46,0 63,6 0,4 m²/m³ 18,5 25,7 38,7 55,0 75,1 0,5 m²/m³ 23,0 31,6 46,6 64,0 86,7 0,6 m²/m³ 27,5 37,4 54,4 73,0 98,3 0,7 m²/m³ 32,0 43,3 62,3 82,0 109,9 0,8 m²/m³ 36,5 49,1 70,1 91,0 121,4 0,9 m²/m³ 41,0 55,0 78,0 100,0 133,0 Fig. 12: Limiti di FEP = IERiscPr per zona climatica in gradigiorno e rapporto S/V superficie/volume Limiti EPi in vigore dal 01.01.2008 31.12.2009 Limiti EPi per edifici residenziali 2008 Edifici residenziali: EPi kwh/m²a S/V 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG 0,2 m²/m³ 9,5 14,0 23,0 37,0 52,0 0,3 m²/m³ 14,0 19,9 30,9 46,0 63,6 0,4 m²/m³ 18,5 25,7 38,7 55,0 75,1 0,5 m²/m³ 23,0 31,6 46,6 64,0 86,7 0,6 m²/m³ 27,5 37,4 54,4 73,0 98,3 0,7 m²/m³ 32,0 43,3 62,3 82,0 109,9 0,8 m²/m³ 36,5 49,1 70,1 91,0 121,4 0,9 m²/m³ 41,0 55,0 78,0 100,0 133,0 Limiti EPi per edifici non residenziali 2008 Edifici non residenziali: EPi kwh/m²a S/V 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG 0,2 m²/m³ 2,5 4,5 6,5 10,5 14,5 0,3 m²/m³ 3,4 5,9 8,4 12,7 17,6 0,4 m²/m³ 4,4 7,2 10,4 14,9 20,6 0,5 m²/m³ 5,3 8,6 12,3 17,1 23,7 0,6 m²/m³ 6,2 9,9 14,2 19,4 26,8 0,7 m²/m³ 7,1 11,3 16,1 21,6 29,9 0,8 m²/m³ 8,1 12,6 18,1 23,8 32,9 0,9 m²/m³ 9,0 14,0 20,0 26,0 36,0 140 kwh/m²a 120 kwh/m²a 100 kwh/m²a 80 kwh/m²a 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG Limite EPi - S/V 40 kwh/m³a 35 kwh/m³a 30 kwh/m³a 25 kwh/m³a 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG Limite EPi - S/V 20 kwh/m³a 60 kwh/m²a 15 kwh/m³a 40 kwh/m²a 10 kwh/m³a 5 kwh/m³a 20 kwh/m²a 0 kwh/m²a 0,2 m²/m³ 0,3 m²/m³ 0,4 m²/m³ 0,5 m²/m³ 0,6 m²/m³ 0,7 m²/m³ 0,8 m²/m³ 0,9 m²/m³ 0 kwh/m³a 0,2 m²/m³ 0,3 m²/m³ 0,4 m²/m³ 0,5 m²/m³ 0,6 m²/m³ 0,7 m²/m³ 0,8 m²/m³ 0,9 m²/m³ 19
140 kwh/m²a 120 kwh/m²a 100 kwh/m²a 0,2 m²/m³ 0,4 m²/m³ 0,6 m²/m³ 0,9 m²/m³ Limite EPi - GG 40 kwh/m³a 35 kwh/m³a 30 kwh/m³a 0,2 m²/m³ 0,4 m²/m³ 0,6 m²/m³ 0,9 m²/m³ Limite EPi - GG 80 kwh/m²a 25 kwh/m³a 60 kwh/m²a 20 kwh/m³a 40 kwh/m²a 15 kwh/m³a 20 kwh/m²a 10 kwh/m³a 0 kwh/m²a 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG 5 kwh/m³a 0 kwh/m³a 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG Oltre al valore EPi devono essere controllati anche i valori U che non devono essere peggiori dei valori seguenti: Limiti U per metodo del bilancio energetico EPi in vigore dal 01.01.2008 31.12.2009 01.01.2008 600 601 901 1.401 2.101 3.001 Pareti 0,94 0,70 0,60 0,52 0,48 0,46 Coperture 0,55 0,55 0,55 0,46 0,42 0,40 Pavimenti 0,96 0,72 0,64 0,53 0,49 0,47 Serramenti 6,50 4,68 3,90 3,64 3,25 2,86 Vetri 5,85 4,42 2,99 2,73 2,47 2,21 Applicando il metodo semplificato dell attestato di qualificazione energetica per il permesso edilizio si devono applicare i seguenti valori U limite: Limiti U per metodo semplificato in vigore dal 01.01.2008 31.12.2009 01.01.2008 600 601 901 1.401 2.101 3.001 Pareti 0,72 0,54 0,46 0,40 0,37 0,35 Coperture 0,42 0,42 0,42 0,35 0,32 0,31 Pavimenti 0,74 0,55 0,49 0,41 0,38 0,36 Serramenti 5,00 3,60 3,00 2,80 2,50 2,20 Vetri 4,50 3,40 2,30 2,10 1,90 1,70 Limiti EPi in vigore dal 01.01.2010 Limiti EPi per edifici residenziali 2010 Edifici residenziali: EPi kwh/m²a S/V 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG 0,2 m²/m³ 8,5 12,8 21,3 34,0 46,8 0,3 m²/m³ 12,4 17,8 28,0 41,7 56,7 0,4 m²/m³ 16,4 22,9 34,6 49,4 66,6 0,5 m²/m³ 20,3 27,9 41,3 57,1 76,5 0,6 m²/m³ 24,2 32,9 48,0 64,9 86,3 0,7 m²/m³ 28,1 37,9 54,7 72,6 96,2 0,8 m²/m³ 32,1 43,0 61,3 80,3 106,1 0,9 m²/m³ 36,0 48,0 68,0 88,0 116,0 Limiti EPi per edifici residenziali 2010 Edifici residenziali: EPi kwh/m²a S/V 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG 0,2 m²/m³ 2,0 3,6 6,0 9,6 12,7 0,3 m²/m³ 2,9 4,9 7,6 11,4 15,3 0,4 m²/m³ 3,8 6,2 9,2 13,3 17,9 0,5 m²/m³ 4,7 7,5 10,8 15,1 20,5 0,6 m²/m³ 5,5 8,9 12,5 17,0 23,2 0,7 m²/m³ 6,4 10,2 14,1 18,8 25,8 0,8 m²/m³ 7,3 11,5 15,7 20,7 28,4 0,9 m²/m³ 8,2 12,8 17,3 22,5 31,0 140 kwh/m²a 120 kwh/m²a 100 kwh/m²a 80 kwh/m²a 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG Limite EPi - S/V 35 kwh/m²a 30 kwh/m²a 25 kwh/m²a 20 kwh/m²a 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG Limite EPi - S/V 60 kwh/m²a 15 kwh/m²a 40 kwh/m²a 10 kwh/m²a 20 kwh/m²a 5 kwh/m²a 0 kwh/m²a 0,2 m²/m³ 0,3 m²/m³ 0,4 m²/m³ 0,5 m²/m³ 0,6 m²/m³ 0,7 m²/m³ 0,8 m²/m³ 0,9 m²/m³ 0 kwh/m²a 0,2 m²/m³ 0,3 m²/m³ 0,4 m²/m³ 0,5 m²/m³ 0,6 m²/m³ 0,7 m²/m³ 0,8 m²/m³ 0,9 m²/m³ 20
140 kwh/m²a 120 kwh/m²a 100 kwh/m²a 0,2 m²/m³ 0,4 m²/m³ 0,6 m²/m³ 0,9 m²/m³ Limite EPi - GG 35 kwh/m²a 30 kwh/m²a 25 kwh/m²a 0,2 m²/m³ 0,4 m²/m³ 0,6 m²/m³ 0,9 m²/m³ Limite EPi - GG 80 kwh/m²a 20 kwh/m²a 60 kwh/m²a 15 kwh/m²a 40 kwh/m²a 10 kwh/m²a 20 kwh/m²a 5 kwh/m²a 0 kwh/m²a 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG 0 kwh/m²a 600 GG 900 GG 1.400 GG 2.100 GG 3.000 GG Oltre al valore EPi devono essere controllati anche i valori U che non devono essere peggiori dei valori seguenti: Limiti U per metodo del bilancio energetico EPi in vigore dal 01.01.2010 01.01.2010 600 601 901 1.401 2.101 3.001 Pareti 0,81 0,62 0,52 0,47 0,44 0,43 Coperture 0,49 0,49 0,49 0,42 0,39 0,38 Pavimenti 0,85 0,64 0,55 0,47 0,43 0,42 Serramenti 5,98 3,90 3,38 3,12 2,86 2,73 Vetri 4,81 3,51 2,73 2,47 2,21 1,69 Applicando il metodo semplificato dell attestato di qualificazione energetica per il permesso edilizio si devono applicare i seguenti valori U limite: Limiti U per metodo semplificato in vigore dal 01.01.2010 01.01.2010 600 601 901 1.401 2.101 3.001 Pareti 0,62 0,48 0,40 0,36 0,34 0,33 Coperture 0,38 0,38 0,38 0,32 0,30 0,29 Pavimenti 0,65 0,49 0,42 0,36 0,33 0,32 Serramenti 4,60 3,00 2,60 2,40 2,20 2,10 Vetri 3,70 2,70 2,10 1,90 1,70 1,30 L importanza del tetto deriva soprattutto dal valore S/V, che corrisponde al rapporto fra la superficie disperdente totale e il volume riscaldato. Il tetto fa parte della superficie riscaldata. Con valori medi di S/V il tetto incide ca. per il 20% sulla perdita totale. Questa percentuale può salire fino al 40% o scendere fino al 10%, a seconda delle variazioni della geometria e dell orientamento dell edificio. Oltre ai limiti di EPi richiesti per il permesso edilizio il decreto emana anche limiti di trasmittanze termiche (valori U in W/m²K) per elementi strutturali come per esempio i tetti e pubblica i limiti che valgono per il metodo semplificato e il metodo del bilancio energetico EPi. 21
Metodo semplificato U Requisito: Rapporto superficie trasparente / superficie netta riscaldata A V /A N < 0,18 Metodo di certificazione energetica: - Calcolo delle trasmittanze U - Calcolo del rendimento del generatore di calore al 30% della potenza nominale - Fluido vettore a bassa temperatura - Unità abitative regolabili - Stanze regolabili modulanti EPi per certificato diventa quello limite della zona climatica e secondo il S/V dell edificio. Metodo del bilancio energetico EPi Requisito: A V /A N >= 0,18 e optional come metodo migliorativo anche nel caso del metodo semplificato. Metodo di certificazione energetica: - Calcolo del EPi - Calcolo delle trasmittanze U Metodo complesso con responsabilità alta sul risultato promesso. Zona climatica Limiti per A B C D E F tetti dal 2008 < 600 GG 601-900 GG 901-1.400 GG 1.401-2.100 GG 2.101-3.000 > 3.000 GG GG Metodo U 0,42 0,42 0,42 0,35 0,32 0,31 Metodo EPi 0,55 0,55 0,55 0,46 0,42 0,40 Zona climatica Limiti per A B C D E F tetti dal 2010 < 600 GG 601-900 GG 901-1.400 GG 1.401-2.100 GG 2.101-3.000 > 3.000 GG GG Metodo U 0,38 0,38 0,38 0,32 0,30 0,29 Metodo EPi 0,49 0,49 0,49 0,42 0,39 0,38 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 Metodo U dal 2008 Metodo U dal 2010 Metodo EPi dal 2008 Metodo EPi dal 2010 0,00 A: < 600 GG B: 601-900 GG C: 901-1.400 GG D: 1.401-2.100 GG E: 2.101-3.000 GG F: > 3.000 GG I limiti delle trasmittanze U diventano più severi nell arco di due anni entrando in vigore dal gennaio 2010. Dal gennaio 2008 nelle zone climatiche della pianura padana (ca. 2.150 GG) i tetti devono avere una trasmittanza sotto 0,32 W/m²K. Per raggiungere questi valori, servono almeno 11-12 cm di coibentazione nelle varie tipologie di tetti. Abbiamo analizzato due tipologie diverse: 22
Il tetto in laterocemento Il tetto in legno. Le seguenti tabelle mostrano il calcolo del valore U delle due tipologie. Si noti anche la differenza di spessori: 42 cm per il tetto in laterocemento, 24 cm per il tetto in legno (senza travetti). Parte Nr. 1 Tetto in laterocemento Indicazioni elemento costruttivo 0,10 0,10 Superficie 1 λ [W/(mK)] Superficie 2 (opzionale) λ [W/(mK)] Superficie 3 (opzionale) λ [W/(mK)] 1. Intonacio di calce 0,800 2. Solaio latero-cemento 0,800 Trave in calcestruzzo 2,300 3. Polistrene espanso 0,035 Listello di legno 0,130 4. Telo traspirante p. e. USB Classic 5. Controlistello 6. Listello portategola 7. Tegola 8. Resistenza dello strato liminare in m2k/w interno R si : esterno R sa : Somma larghezza Spessore[mm] 10 200 110 40 30 30 Percentuale di superficie 2: Percentuale di superficie 3: Somma 5,6% 5,0% 42,0 cm Valore U: 0,307 W/(m²K) Tab. 1: Calcolo della trasmittanza U di un tetto in laterocemento col programma PHPP / Dr. Feist Parte Nr. 2 Tetto in legno Indicazioni elemento costruttivo 0,10 0,10 Superficie 1 λ [W/(mK)] Superficie 2 (opzionale) λ [W/(mK)] Superficie 3 (opzionale) λ [W/(mK)] 1. Tavolato 0,130 2. Freno al vapore p.e USB Micro 3. Fibra di legno 0,040 4. Telo traspirante p. e. USB Classic 5. Controlistello 6. Listello portategola 7. Tegola 8. Resistenza dello strato liminare in m2k/w interno R si : esterno R sa : Somma larghezza Spessore[mm] 20 120 40 30 30 Percentuale di superficie 2: Percentuale di superficie 3: Somma 24,0 cm Valore U: 0,298 W/(m²K) Tab. 2: Calcolo della trasmittanza U di un tetto in legno col programma PHPP / Dr. Feist 23
Con questi calcoli abbiamo ottenuto i valori U delle due tipologie. Si nota bene come le due curve diminuiscono moltissimo con i primi centimetri di coibentazione. L effetto migliorativo diminuisce poi sempre di più. La resistenza termica dei due tetti è inoltre quasi uguale da 4 cm di coibentazione in su. Cm coibente [cm] Tetto laterocemento [W/m²K] Tetto in legno [W/m²K] 0 2,253 2,826 2 1,035 1,171 4 0,676 0,739 6 0,503 0,539 8 0,400 0,425 10 0,333 0,350 12 0,285 0,298 14 0,249 0,259 16 0,221 0,230 18 0,199 0,206 20 0,181 0,187 22 0,166 0,171 24 0,153 0,157 26 0,142 0,146 28 0,133 0,136 30 0,124 0,127 3 2,5 2 1,5 1 0,5 Tab. 3: Miglioramento dei valori U con l aumento degli spessori di coibentazione Tetto laterocemento Tetto in legno 0 [cm] 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Per meglio comprendere quali spessori prevede il D.lgs 311/06 a partire da gennaio 2008, abbiamo applicato il metodo semplificato U per diverse zone climatiche e per diversi spessori di coibentazione da 6 a 16 cm: Trasmittanze di tetti: limiti dal 2008 0,5 Tetto laterocemento Tetto in legno 0,4 0,3 0,2 Zona A < 600 GG 0,42 W/m²K > 8 cm Zona B 601-900 GG 0,42 W/m²K > 8 cm Zona C 901-1.400 GG 0,42 W/m²K > 8 cm Zona D 1.401-2.100 GG 0,35 W/m²K > 10 cm Zona E 2.101-3.000 GG 0,32 W/m²K > 12 cm Zona F > 3.000 GG 0,31 W/m²K > 12 cm 0,1 0 [cm] 6 8 10 12 14 16 Fig. 13: Miglioramento dei valori U con l aumento degli spessori di coibentazione, combinato con i limiti del 2008 24
A confronto lo stesso grafico, nella parte da 6 a 16 cm, con i limiti in vigore dal gennaio 2010: Trasmittanze di tetti: limiti dal 2010 0,5 Tetto laterocemento Tetto in legno 0,4 0,3 0,2 Zona A < 600 GG 0,38 W/m²K > 10 cm Zona B 601-900 GG 0,38 W/m²K > 10 cm Zona C 901-1.400 GG 0,38 W/m²K > 10 cm Zona D 1.401-2.100 GG 0,32 W/m²K > 12 cm Zona E 2.101-3.000 GG 0,30 W/m²K > 12 cm Zona F > 3.000 GG 0,29 W/m²K > 12 cm 0,1 0 [cm] 6 8 10 12 14 16 Fig. 14: Miglioramento dei valori U con l aumento degli spessori di coibentazione, combinato con i limiti del 2010 Un calcolo più esatto dovrebbe tenere conto anche dei chiodi o viti che tengono il controlistello di ventilazione. I chiodi vengono calcolati secondo la normativa UNI EN ISO 6946. Si calcola la trasmittanza di punti singoli come tasselli e chiodi (valore C) e la si aggiunge al valore U, calcolato come sopra. I diagrammi seguenti rappresentano la formula e la tabella dei valori U, quando si inseriscono chiodi d acciaio o d alluminio nei tetti oltre i 10 cm di coibentazione. È ben evidente il peggioramento dei valori U, soprattutto se si utilizzano fissaggi d alluminio. Peggioramento dei valori U con chiodi Formula U totale U totale = U tetto + X Chiodi [W/m2K] Tabella U totale con chiodi: U [W/m²K] U [W/m²K] Pezzi Chiodo d acciaio Chiodo d alluminio 0 0,350 0,350 1 0,354 0,362 2 0,357 0,373 3 0,360 0,384 4 0,363 0,396 5 0,366 0,407 6 0,369 0,418 0,420 0,415 0,410 0,405 0,400 0,395 0,390 0,385 0,380 0,375 0,370 0,365 Chiodo d acciaio Chiodo d alluminio 0,360 0,355 0,350 0,345 0,340 0 1 2 3 4 5 6 Quantità di chiodi al m² 25
3.6 CasaClima CasaClima è il metodo di certificazione energetica della provincia autonoma di Bolzano. È stata introdotta dall Ufficio provinciale Aria e Rumore (www.casaclima.info) come sistema volontario nel 2002 e convertita dalla Giunta provinciale in una legge provinciale dal gennaio 2005. Per ottenere la concessione edilizia, edifici di nuova costruzione devono corrispondere almeno al livello C (IEcalore < 70 kwh/m²a a Bolzano). Se si costruisce con livello A (IEcalore < 30 kwh/ m²a a Bolzano), si riceve il 5% in più di contributo per l edilizia agevolata ed in più per il calcolo della cubatura si tiene conto soltanto dei primi 30 cm di spessore. Il calcolo dell indice energetico contiene soltanto le perdite di calore dell involucro, nel modo stagionale. La classificazione imita quella dell Austria e della Danimarca. Da gennaio 2006 esiste anche la categoria Oro, che si avvicina al modello della casa passiva. Nelle province fuori dall Alto Adige il sistema CasaClima viene commercializzato dall agenzia privata CasaClima. Anche in queste province, il sistema si riferisce per la certificazione sempre al clima del capoluogo provinciale. Inoltre con il software Pro CasaClima è stato aggiunto anche la parte delle perdite dell impianto (non per la certificazione ma soltanto per la visualizzazione dei dati) per avvicinarsi meglio al D.lgs 311/06. Indice energetico in kwh/m²a 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 EPi-limite 2008 a BZ: 38-100 EPi-limite 2008 a Selva: 71-170 EPi-limite 2010 a BZ: 34-87 EPi-limite 2010 a Selva: 64-148 BZ CasaClima C in AA reale: 68-148 C: EPi in AA reale: 82-178 CasaClima B in AA reale: 48-106 B: EPi in AA reale: 58-127 CasaClima A in AA reale: 29-63 A: EPi in AA reale: 35-76 CasaClima oro in AA reale: 10-21 oro: EPi in AA reale: 12-25 IE Calore > 160 160 120 90 70 50 30 15 Classe G Classe F Classe E Classe D Classe C basso consumo Classe B Classe A Casa passiva Fig. 15: IEcalore di CasaClima in confronto tra l indice reale e l EPi riportato al IEcalore a Bolzano e Selva con S/V da 0,2-0,9 26
Il calcolo CasaClima NON è un calcolo per progettazione, ma un calcolo di confronto, per arrivare in un modo semplicissimo a valori di indici energetici e poterli classificare meglio. Consigliamo di usare per la progettazione il programma PHPP [12] o WaVE [17]. Poiché si riferisce sempre al clima di Bolzano ovvero al capoluogo provinciale, non sussiste la problematica di dover attribuire limiti dei valori U alle diverse zone climatiche provinciali. Questo semplifica molto la certificazione energetica provinciale e dà a produttori di case e strutture prefabbricate la possibilità di certificare i loro sistemi, senza dover diversificarli a seconda delle diverse zone nella stessa provincia. Un tale sistema allontana l esattezza del programma di calcolo CasaClima dalla progettazione reale, sia per l Alto Adige che per le altre province d Italia. L immagine precedente rende ben evidente la differenza tra l indice di calore reale e quello di CasaClima: un edificio certificato CasaClima C (< 70 kwh/m²a) potrebbe avere un indice calore reale tra il 148 kwh/ m²a (Selva in Val Gardena) e 48 kwh/m²a (Cortaccia). A sinistra abbiamo riportato i limiti imposti dal D.lgs. 311/06 per Bolzano e si può notare, che i limiti imposti dal sistema CasaClima con S/V bassi non rientrano nei limiti imposti dal D.lgs 311/06. Ricordiamo però che soltanto edifici dalla classe B in giù possono prendere il nome CasaClima. Purtroppo anche per questo livello vediamo che non rientrano nei limiti imposti dal 2010 per Bolzano e già ora in vigore in Lombardia e Piemonte. Il seguente diagramma elenca i valori limiti consigliati dell ufficio Aria e Rumore di Bolzano per i tetti. Abbiamo poi riportato nel diagramma valori U dei tetti già analizzati prima nell ambito del D.lgs. 311/06; CasaClima richiede comunque valori in generale più restrittivi dei limiti vigenti. Cm coibente [cm] Tetto laterocemento [W/m²K] Tetto in legno [W/m²K] 0 2,253 2,826 2 1,058 1,171 4 0,692 0,739 6 0,514 0,539 8 0,409 0,425 10 0,339 0,350 12 0,290 0,298 14 0,253 0,259 16 0,225 0,230 18 0,202 0,206 20 0,184 0,187 22 0,168 0,171 24 0,155 0,157 26 0,144 0,146 28 0,134 0,136 30 0,126 0,127 Classe C Classe B Classe A 0,25-0,4 0,15-0,25 0,1-0,2 0,400 W/m²K 0,350 W/m²K 0,300 W/m²K 0,250 W/m²K 0,200 W/m²K 0,150 W/m²K Trasmittanze di tetti: valori consigliati CasaClima Classe C 8-15 cm Classe B 15-25 cm Classe A 18-36 cm Tetto laterocemento Tetto in legno 0,100 W/m²K 8 cm 10 cm 12 cm 14 cm 16 cm 18 cm 20 cm 22 cm 24 cm 26 cm 28 cm 30 cm Fig. 16: Valori U consigliati per tetti per le diverse classi CasaClima, con i rispettivi cm di coibentazione Per specificare i limiti dei valori U, l ufficio Aria e Rumore spiega giustamente che: Non solo la scelta di materiali adatti garantisce lo standard CasaClima, ma sono rilevanti anche la compattezza, l orientamento di un edificio, ecc. Riassunto Riwega: I limiti di valori U per tetti del D.lgs. 311/06 vengono interpretati per quello che sono: limiti di resistenza termica minima per affrontare le rischieste crescenti di prestazioni termiche. NON sono valori consigliati, ma quelli minimi imposti per legge. Consigliamo di usare valori U almeno il 30% più bassi. 27