Milano, 22 febbraio 2010 INTERAZIONE TRA REQUISITI ACUSTICO-TERMICI E ANALISI COSTI-BENEFICI Fabio Scamoni fabio.scamoni@itc.cnr.it Istituto per le Tecnologie della Costruzione ITC Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR
Analisi e valutazione della relazione e delle interazioni tra criteri acustici e prestazioni termiche degli edifici Obiettivi dello studio: analizzare se e in quale modo le azioni e gli interventi volti a migliorare le prestazioni termiche ed energetiche degli edifici possano correlarsi, e viceversa, con azioni e interventi volti a migliorare la prestazione acustica degli edifici. Si è cercato di affrontare in particolare i seguenti aspetti: - i diversi ambiti normativi relativi alle due esigenze (analisi degli aspetti tecnici e non amministrativi! ); - le priorità di applicazione fra i due requisiti e le conseguenze a livello di progettazione e di scelta dei materiali; - la specificità dei materiali utilizzati per ottemperare ai due requisiti e la ricerca delle soluzioni integrate ottimali
Ambito normativo per l acustica edilizia per la termica (efficienza energetica) Livello Europeo Unione Europea Direttiva 2002/49/CE: determinazione e gestione del rumore ambientale Livello Italiano Governo centrale Legge 26 ott. 1995 n. 447: Legge Quadro sull inquinamento acustico; DPCM 5 dicembre 1997: requisiti acustici passivi degli edifici; Legge 7 luglio 2009 n.88: Legge comunitaria (art.11 riordino disciplina in materia di inquinamento acustico) Livello Regionale Regione Lombardia Legge Regionale 10 agosto 2001 n.13: norme in materia di inquinamento acustico Livello Europeo Unione Europea Direttiva 2002/91/CE Livello Italiano Governo centrale D.Lgs. 192/05 + D.Lgs. 311/06 + D.P.R. 59/09 + D.M. 26 giugno 2009 Livello Regionale Regione Lombardia (attualmente in vigore) D.G.R. 8745/2009 + D.D.G. 5796/2009 Un primo aspetto che distingue i due approcci, è la diversa evoluzione storica della normativa: quella acustica è praticamente immutata dal 98 con l emanazione del DPCM sui requisiti acustici passivi degli edifici; quella termico-energetica ha invece subito continui aggiornamenti sia a livello nazionale che regionale.
Ambito normativo per l acustica edilizia!! A breve potrebbe cambiare l impostazione della regolamentazione di legge; ad oggi è ancora in vigore il DPCM 5/12/97!! Il D P C M del 5 dicembre 1997 Determinazione dei requisiti passivi degli edifici, definisce LE GRANDEZZE DI RIFERIMENTO e i REQUISITI degli edifici, dei loro elementi tecnici ( facciate, partizioni e impianti tecnologici) e IMPONE DEI LIMITI: - i limiti si differenziano PER CATEGORIE DI EDIFICI; - i limiti si riferiscono a valori da determinarsi IN OPERA; - gli isolamenti interni si intendono TRA DISTINTE UNITA IMMOBILIARI; LIMITI DI LEGGE: P A R A M E T R I Categorie edifici Isolamento facciata Isolamento interno Rumore calpestio Impianti discontinui Impianti continui D 2m,nT,w R w L n,w L ASmax L Aeq E (scuole) D (ospedali) B,F,G (uff.+comm.ecc.) A,C (resid.+alberghi) 48 45 42 40 50 55 50 50 58 58 55 63 35 35 35 35 25 25 35 35 VALORE MINIMO VALORE MINIMO VALORE MASSIMO VALORE MASSIMO VALORE MASSIMO
Ambito normativo per la termica (efficienza energetica) La determinazione dell efficienza energetica degli edifici si ottiene tramite la verifica di Indicatori Prestazionali relativi al fabbisogno di energia per il riscaldamento (EPH). Tale fabbisogno dipende in termini generali dai seguenti fattori: - le dispersioni termiche attraverso l involucro e dovute al ricambio d aria; - gli apporti termici gratuiti sia interni che esterni; - il rapporto S/V tra superficie disperdente e volume riscaldato; - il rendimento globale medio stagionale dell impianto di riscaldamento. Il raggiungimento dei limiti di efficienza energetica degli edifici esige quindi la valutazione delle prestazioni termiche delle strutture edili coinvolte Gli indicatori prestazionali variano al variare delle zone climatiche EP H Q η INVOLUCRO IMPIANTO QT +Q η V -Q IMPIANTOTERMICO i -Q s D E F F E D C B A Q T : perdite di calore per trasmissione Q V : perdite di trasmissione per ventilazione Q i : apporti interni Q s : apporti solari η IMPIANTO TERMICO : rendimento impianto termico DPR 412/93: Zone climatiche DPR 412/93: Zone climatiche
Implicazioni a livello di applicazione e verifica dei requisiti (cfr. acustica & termica) Considerazioni generali: - I requisiti acustici sono gli stessi su tutto il territorio nazionale, i requisiti termici variano in funzione delle zone climatiche. - I requisiti acustici si differenziano con le destinazioni d uso degli edifici, i requisiti termici no. Requisiti tra interno ed esterno all edificio: - I requisiti acustici di facciata non dipendono dal clima acustico esterno. - I requisiti termici dipendono dal clima esterno (zone climatiche). Requisiti interni all edificio: - I requisiti acustici all interno dell edificio sono richiesti solo tra unità immobiliari distinte, per ambienti abitativi, tra ambienti abitativi e non abitativi ma con presenza di sorgente di rumore. - I requisiti termici all interno dell edificio sono richiesti tra ambienti riscaldati e ambienti non riscaldati e, in qualche caso, tra unità immobiliari distinte (indipendenti dalle zone climatiche). Procedimenti di verifica dei requisiti: - Per le prestazioni acustiche la verifica dei limiti di legge avviene solo tramite misurazioni in opera, da cui si ricavano direttamente i valori da assegnare ai descrittori acustici. - Per le prestazioni termiche la verifica dei limiti di legge può avvenire senza ricorrere necessariamente a misurazioni in opera (utilizzando per es. relazioni di progetto).
Implicazioni a livello di verifica dei limiti di legge (cfr. acustica&termica) Quadro riepilogativo dei limiti dei requisiti acustici (in tabella ) e termici (grafico EP H vs S/V) per le nuove edificazioni di edifici ad uso residenziale; i limiti termici (curva nera) sono relativi a Milano. Elem. tecnico Parametro Requisiti acustici passivi a partire da 20/02/1998 D 2m,nT,w [db] R w [db] L n,w [db] EP Hlim (nuovo edificio residenziale a Milano) e classi di efficienza energetica Pareti tra esterno e ambiente riscaldato 40 300 Pareti tra esterno e ambiente non riscaldato 40 (*) 250 Divisori verticali tra appartamenti Divisori orizzontali tra appartamenti Divisori verticali verso ambienti non riscaldati Coperture di ambienti riscaldati 40 50 50 50 (*) 63 EP H (kwh/m 2 anno) 200 150 100 Coperture di ambienti non riscaldati 40 (*) 50 Solai verso sottostanti ambienti non riscaldati Solai verso l esterno 40 50 (*) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Solai verso soprastanti ambienti non riscaldati 50 (*) S/V (*): solo per ambienti abitativi o confinanti con ambienti non abitativi ma con sorgente di rumore
Il combinato termo-acustico L approccio congiunto alle problematiche acustiche e termiche deve tenere in considerazione due aspetti principali: - la necessità di rispettare requisiti prestazionali di diversa natura che a volte entrano in conflitto tra di loro; - la presenza di strutture critiche che per la loro realizzazione in ottemperanza ai requisiti termo-acustici richiedono delle scelte tecniche tali da escludere soluzioni o materiali particolari. Infine, ma non meno importante per entrambi gli aspetti, occorre prestare la massima attenzione alle modalità di posa in opera e alla loro influenza sulle prestazioni previste. Per gli edifici di nuova costruzione è necessario pertanto uno sforzo di previsione a livello progettuale che riguarda oltre alle prestazioni termiche anche le prestazioni acustiche. Ne emerge la necessità di un approccio integrato di progettazione acustica e termica N.B.: progetto di norma UNI in elaborazione presso Commissione Acustica. Sono state elaborate alcune tabelle sinottiche per l applicazione integrata tra requisiti acustici e termici e aspetti correlati, per diverse strutture edili e elementi tecnici.
Prestazioni acustiche e termiche a confronto Esempio di tabella sinottica: il caso della facciata nel residenziale. requisito acustico ( A ) e termico ( T ), prestazioni ed aspetti correlati: STRUTTURA ESAMINATA: FACCIATA rapporto S/V A & T : la prestazione migliora al diminuire di S/V elemento requisito prioritario prestazione principale richiesta aspetto correlato alla prestazione principale Es. soluzione costruttiva scelta e sua prestazione per requisito (*) A ponte termico corretto tamponamento opaco T (!) Isolamento termico Inerzia termica Isolamento esterno (*) (a cappotto) T: molto buona A: scarsa Isolamento acustico e termico Vetrocamera serramento A & T Tenuta all aria Vetrocamera stratificato T: molto buona A: media I A:molto buona (!) un caso particolare di tamponamento opaco in cui anche l A assume importanza prioritaria sono i tetti in legno a copertura di ambienti abitati
Implicazioni a livello di progettazione La progettazione acustica e termica ( A&T ) in edilizia può disporre di strumenti simili identificabili in: a) modelli di previsione teorica; b) certificati da prove di laboratorio; c) certificati da prove in opera; d) repertori dati; e) dati commerciali. a) A&T : Esistono modelli accurati e semplificati; c è l esigenza di metodi comuni a livello europeo e di conoscenza dell accuratezza del metodo b) A&T : Le prove di laboratorio valutano e certificano le prestazioni acustiche e termiche degli elementi tecnici, dei componenti e dei materiali. c) A : Esistono metodi per misurare direttamente i parametri di legge T : Non sempre è possibile misurare direttamente i parametri di legge. d) & e) A&T : A volte carenti o ingannevoli (A : diffidare di chi dichiara prodotti che rispettano limiti di legge; i limiti di legge sono per edifici!)
Spesso vi è la consuetudine di accomunare prestazioni termiche a prestazioni acustiche; il concetto di materiale isolante per esempio è molto diverso se associato alla prestazione termica piuttosto che a quella acustica. È generalmente errato pensare che esistano materiali isolanti termo-acustici (la ricerca affannosa di un unico materiale isolante termo-acustico ideale rimane un miraggio!); l isolamento termico è legato a una specificità del materiale che è diversa da quella che garantisce un buon isolamento acustico: l isolamento acustico di un singolo materiale dipende dalla sua massa superficiale; maggiore è la sua massa migliore è l isolamento acustico. L isolamento termico di un materiale è spesso legato alla sua porosità o fibrosità, che implica spesso una massa molto bassa. I due principi non si conciliano tra loro. Implicazioni a livello di scelta dei materiali La prestazione di isolamento termico si ottiene con il singolo materiale. La prestazione di isolamento acustico si ottiene abbinando materiali di diversa natura. Materiali a prima vista simili (per es.: fibrosi) differenziano le loro prestazioni acustiche e/o termiche a secondo delle caratteristiche di densità e spessore. Telai: acusticamente il materiale ha poca influenza e non c è l analogo del taglio termico Vetri: basso emissivi sono termicamente determinanti ma ininfluenti sull acustica. Vetrate: acusticamente la soluzione migliore è quelle stratificata; termicamente è il vetrocamera -> si sceglie il miglior compromesso: vetrocamera stratificato! L insieme di queste considerazioni unite a quelle relative ai tempi di posa, ai tempi di consegna, ai costi e alle esigenze di estetica e di soddisfazione dell utente finale rende la scelta delle soluzioni possibili molto ampia e diversificata.
Prestazioni acustiche e termiche a confronto Esempio di studio per la scelta della soluzione integrata ottimale Il caso delle falde tetto in legno: analisi comparata dei diversi fattori che determinano la scelta dei materiali tra 15 diverse configurazioni Risultati da una ricerca di L. Parati, A.Carrettini, C.Scrosati, F.Scamoni, Acoustic performance of wooden roof: a comparison between laboratory and field measurement, presentata a EURONOISE 2009
Prestazioni acustiche e termiche: repertorio dati La necessità di combinare prestazioni acustiche e termiche ha portato alla definizione di schede in cui dati acustici e termici sono affiancati in modo ragionato I dati riportati possono servire da input per le previsioni delle prestazioni in opera. Notare che i dati termici derivano da modelli di calcolo mentre quelli acustici si basano su risultati di laboratorio. Esempio di scheda integrata: DIVISORIO VERTICALE TRA ALLOGGI da Efficienza energetica e requisiti acustici passivi degli edifici, Assimpredil Ance (2008) in coll. con ITC CNR
ANALISI COSTI E BENEFICI Obiettivi dello studio: affrontare l analisi del rapporto costo/benefici, dove, analogamente agli aspetti progettuali e prestazionali, gli ambiti termo-energetico e acustico concorrono entrambi a determinarne la valutazione e l incidenza sul processo edilizio globale Stimare il rapporto costo/benefici degli interventi di adeguamento acustico appare assai arduo; innanzitutto è difficoltoso individuare un termine di confronto tra un prima, quando non si prendevano in considerazione le problematiche acustiche, e un dopo, quando la progettazione acustica è divenuta una prassi comune. D altro canto, per l ambito acustico, non si riesce neanche a individuare un ritorno economico facilmente verificabile, come invece succede nell ambito termico-energetico, dove il risparmio è comunque valutabile. Si può solo tentare di verificare l incidenza dell intervento acustico sulla globalità del processo di edificazione. Ma anche qui sono molte le voci con cui confrontarsi.
ANALISI COSTI E BENEFICI Individuazione delle variabili in gioco: costo del maggior spessore del materiale isolante, statisticamente raddoppiato; costo della maggior cura nella posa per la correzione dei ponti termici, delle discontinuità e delle superfici debolmente resistenti; costo delle molto migliori prestazioni richieste ai serramenti ed agli inserimenti nella struttura opaca come cassonetti, bocchette di aerazione, ecc..; costo della ventilazione meccanica controllata; costo del miglioramento della resa energetica degli impianti tradizionali ; costo della integrazione energetica da fonte rinnovabile; costo della compatibilità prestazionale termica ed acustica; costo delle prove termotecniche in sito non distruttive (termografie); costo delle rilevazioni fonometriche in sito; costo della certificazione energetica; costo della ricerca tecnologica integrata con quella architettonica; costo della superficie utile persa rispetto a quella ammissibile lorda di piano (se non compensata da incentivi volumetrici). ecc da una studio di ASSIMPREDIL ANCE
ANALISI COSTI E BENEFICI Punto di partenza per una valutazione dei costi legati ai benefici che una nuova concezione del progettare e del costruire in maniera integrata porterà sia all utente finale, in termini di comfort abitativo e soddisfacimento dei requisiti essenziali a cui ha diritto, sia all operatore del settore, in termini di qualificazione del prodotto edilizio nel suo complesso. A tal fine è stato definito uno strumento di indagine, sottoforma di questionario, che è stato divulgato fra i soggetti del comparto della costruzione edile al fine di ottenere alcune importanti indicazioni da utilizzare in futuro. Di seguito si riportano i primi risultati relativi a un indagine condotta da ANCE Lombardia: il campione a cui si riferiscono le elaborazioni è di 109 imprese di costruzione lombarde.
QUESTIONARIO PER COSTRUTTORI EDILI solo edilizia residenziale Indicare la tipologia d azienda: piccola media grande da un indagine condotta da ANCE Lombardia su un campione di imprese di costruzione lombarde. 63% 36% 1% 1. L adeguamento ai requisiti termo-energetici e acustici è considerata un opportunità di miglioramento e qualificazione dell opera 68% 9% 23% una complicazione in più in termini di progettazione una causa di incremento dei costi
2. Con quali modalità avviene l adeguamento dell opera edile ai requisiti ACUSTICI? a livello progettuale tramite un analisi integrata degli aspetti termici e acustici a livello progettuale tramite verifica previsionale dei soli requisiti acustici sul progetto già definito (secondo le norme UNI EN 12354 e/o UNI TR 111705 o simili). richiedendo a un tecnico competente in acustica una relazione sui requisiti acustici dell edificio. inserendo in capitolato materiali e componenti scelti sulla base delle loro prestazioni acustiche ottenute da: schede tecniche di prodotto; certificati di prove di laboratorio eseguite su campioni conformi a forniture di cantiere o specifiche di capitolato; software in commercio; altro: QUESTIONARIO PER COSTRUTTORI EDILI solo edilizia residenziale 36% Modalità dell adeguamento: da un indagine condotta da ANCE Lombardia su un campione di imprese di costruzione lombarde. 9% 26% 29%
3. L adeguamento ai requisiti acustici incide maggiormente sui costi di progettazione sui costi dei materiali QUESTIONARIO PER COSTRUTTORI EDILI solo edilizia residenziale sui costi della mano d opera L adeguamento incide maggiormente su: 22% 55% 23% da un indagine condotta da ANCE Lombardia su un campione di imprese di costruzione lombarde.
È prevista una procedura di verifica delle prestazioni acustiche in cantiere? no se sì, essa avviene: in corso d opera a lavori ultimati solo su richiesta dell utente altro: QUESTIONARIO PER COSTRUTTORI EDILI solo edilizia residenziale Se sì, essa avviene: Verifica prestazioni in cantiere: 41% 59% 22% 57% 20% 1% da un indagine condotta da ANCE Lombardia su un campione di imprese di costruzione lombarde.
L adeguamento ai requisiti acustici incide sui costi in maniera maggiore minore QUESTIONARIO PER COSTRUTTORI EDILI solo edilizia residenziale rispetto all adeguamento ai requisiti termici? da un indagine condotta da ANCE Lombardia su un campione di imprese di costruzione lombarde. 36% 64% Riuscite a stimare qual è l incidenza dell adeguamento ai requisiti acustici in termini di costo sull opera finale? Se sì, in quale percentuale: no se sì indicare una stima in percentuale: % 75% 25% per il 44%: da 0 a 2% per il 36%: da 3 a 5% per il 20%: da 6 a 15%
QUESTIONARIO PER COSTRUTTORI EDILI solo edilizia residenziale 4. Dalla vostra esperienza le soluzioni acustiche scelte hanno conseguenze sulla pratica della posa in opera e in generale sulle problematiche di cantiere? no se sì indicare quali: mano d opera specialistica controlli in cantiere su posa corsi d aggiornamento per: direttore lavori geometra di cantiere operai specializzati Ci sono conseguenze delle soluzioni acustiche sulla posa in opera/cantiere? 19% 81% Corsi di aggiornamento per da un indagine condotta da ANCE Lombardia su un campione di imprese di costruzione lombarde. Se sì quali? 21% 57% 22% 25% 47% 28%
Grazie per l attenzione! Intervento di: Fabio Scamoni ITC Istituto per le Tecnologie della Costruzione CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche fabio.scamoni@itc.cnr.it Si ringrazia ASSIMPREDIL e ANCE Lombardia per la preziosa collaborazione.