Metodologia di riqualificazione energetica attraverso analisi di integrazione involucro-impianti

Metodologia di riqualificazione energetica attraverso analisi di integrazione involucro-impianti Mena Viscardi Laboratorio Larcoicos, Ricercatrice m.viscardi@bo.icie.it Arch. Mena Viscardi_2/30 Gli edifici residenziali rappresentano oggi una voce «pesante» nel bilancio dei consumi e delle emissioni Consumo medio energia annuale nazionale = 150 200 kwh/mqa (Fonte: ENEA 2010), in Emilia Romagna ~ 170 180 kwh/mqa (Fonte: PER 2011) costi di gestione=12,9 /mq per alloggio Secondo l Unione Europea in questi edifici è insito il maggiore potenziale di risparmio energetico al 2020: stimato al 26% Residenziale (Risparmio: 1.124 Mtep) Acq ua Calda 16 % Riscaldamento 5 0% E lettro domestici 2 1% Aria co ndizio nata 6% Illu minazione 3 % U si p er cottura 4 % 1

Arch. Mena Viscardi_3/30 Per la riqualificazione degli edifici residenziali esistenti in maniera sostenibileè necessario perseguire diversi obiettivi: riduzione consumi energia (compresa l energia incorporata) e recupero energetico riduzione consumo di risorse esauribili (compresa l acqua incorporata) e incremento del riuso riduzione emissioni in ambiente riduzione impatto sul territorio Il tutto nell ambito di condizioni di: implementazione delle funzioni garantite dall edificio (prestazioni nuove, anche collegate con l invecchiamento popolazione) comfort globale (acustico, termoigrometrico, luminoso, ) salubrità incremento sicurezza degli edifici (sismica, anticendio, antintrusione,...) Arch. Mena Viscardi_4/30 Il Laboratorio Larcoicos mette a disposizione le proprie competenze nella riqualificazione energeticoambientale-sismica degli edifici residenziali e non, attraverso l applicazione di un Modello Metodologico comprendente: una procedura diagnostica che permette di individuare i reali punti di criticità delle strutture e di agire in modo mirato ed integrato per garantire le migliori risposte al minor costo una metodologia per la formulazione di strategie di intervento mirate e la valutazione del loro livello di efficacia («costi effettivi») le modalità tecniche più efficaci per tradurre le strategie di intervento individuate in lavorazioni 2

Le fasi del modello operativo Arch. Mena Viscardi_5/30 Servizio di assistenza tecnica Energetica/Ambientale/Sismica (Impiego di strumenti originali e dedicati) Fase I: AUDIT Raccolta dati su edificio Elaborazione dati Caratterizzazione edificio (punti forza/debolezza) Fase II: Sviluppo ipotesi di intervento e individuazione di strumenti di sostegno (incentivi, contributi, sgravi fiscali) Fase III: Valutazione ipotesi di intervento e selezione ipotesi ottimale Fase IV: Progettazione intervento Proprietario /Impresa Progettista di riferimento (progettazione integrata) Fase V: Esecuzione lavori edili ed impiantistici Fase VI: Certificazione e valorizzazione del intervento Modello di collaborazione nella fase di audit Arch. Mena Viscardi_6/30 Fase I Raccolta dati ed informazioni Prima elaborazione Attività Elaborazione: chek-list raccolta Dati* Per la raccolta di dati ed informazioni sulla consistenza dell edificio e dei consumi Analisi dei dati Valutazioni 1 livello Richiesta Recupero Proprietà e altri soggetti Proprietà Impresa Pubblica Ammin. Progettisti.. Implementazione dati Sopralluogo: check-list per Audit* Monitoraggio strum. Per la raccolta completa delle caratteristiche dell involucro e degli impianti e strutturali Richiesta Recupero Proprietà Impresa Pubblica Ammin. Progettisti.. Seconda elaborazione Sim. numeriche Individuazione criticità Potenzialità Termine Fase Diagnosi Elaborazione Larco Icos 3

Inquadramento del caso studio Arch. Mena Viscardi_7/30 N Oggetto intervento: 2 edifici a torre Destinazione d uso: residenziale (spazi per attività collettive a PT) Indirizzo: Via Vasco de Gama, nn. 25/27 BO Quartiere: Navile (II Periferia) Costruzione: Cooperativa di abitazione a proprietà divisa MURRI Esempio di applicazione del Modello operativo Dati generali Anno di costruzione: 1971 Struttura portante: Travi e pilastri (a vista) in c.a. Tamponamento: Pannelli in cls con argilla espansa Finitura: Graniglia di marmo, colore chiaro Presenza di vincoli di tutela architettonica: no N. piani fuori terra: 10 (1 piano interrato: garages, cantine) Dati dimensionali per ogni edificio Superficie riscaldata: 2.900 mq Altezza netta : 2,80 m Volume lordo riscaldato: 9.970 mc Percorso di riqualificazione energetica integrata FASE 1_1 Arch. Mena Viscardi_8/30 Audit FASE energetico- 1_1 ambientale Elaborazione dati e caratterizzazione Individuazione criticità e potenzialità Scheda Raccolta Dati Scheda Audit Scheda Strutture Sviluppo di ipotesi di intervento - Riduzione consumi - Riduzione emissioni - Impiego FER - Miglioramento comfort Selezione ipotesi più efficace livelli ottimali in funzione dei costi Vautazione tecnico-economica ipotesi di intervento 4

Dati rilevati nel corso dell Audit. L involucro. Chiusure opache. Arch. Mena Viscardi_9/30 Parete esterna Spessore: 0,31 m Trasmittanza:1,22 W/mq*K Parete verso logge Spessore: 0,30 m Trasmittanza:0,85 W/mq*K Solaio copertura Spessore: 0,325 m Trasmittanza:0,57 W/mq*K e e i Pavimento verso locali attività sociali (P.T.) Spessore: 0,37 m Trasmittanza:0,93 W/mq*K i e Pavimento su portico Spessore: 0,40 m Trasmittanza:0,52 W/mq*K i Dati rilevati nel corso dell Audit. L involucro. Chiusure trasparenti. Arch. Mena Viscardi_10/30 Infissi originari Telaio: Legno sp.5cm Vetro : Singolo sp. 2,5mm Doppi infissi Telaio: Alluminio senza taglio termico sp.5cm Vetro : Singolo sp. 3 mm 5

Dati rilevati nel corso dell Audit. Gli impianti. Arch. Mena Viscardi_11/30 Tipologia d impianto Centralizzato. L impianto serve quattro edifici a torre Sistema di generazione Due caldaie della Baltur con Qn=810kW ciascuna alimentate a gas metano Sistema di emissione Termoconvettori della Galletti Sistema di regolazione Climatica (compensazione con sonda esterna) Sistema di distribuzione Orizzontale Sistema di illuminazione Vano scala e luoghi comuni: lampade a neon Alloggio: lampade a incandescenza Monitoraggio strumentato Arch. Mena Viscardi_12/30 Misura della trasmittanza in opera -1 termoflussimetro - 3 sonde di temperatura superificiale - Acquisitore e PC con software per l elaborazione dei dati raccolti (Conduttanza 1,73 W/mq*K, da cui si ricava: Trasmittanza 1,34 W/mq*K) Grafico conduttanza: raggiungimento asintoto orizzontale Monitoraggio ambientale e indagini termografiche non distruttive Comfort termico Comfort acustico Confort luminoso Indici elaborati: -PMV (Voto Medio Previsto) -PPD (Percentuale di insoddisfatti) Monitorare la performance termica dell edificio (identificazione e valutazioneponti termici) 6

Percorso di riqualificazione energetica integrata FASE 1_2 Arch. Mena Viscardi_13/30 Audit Elaborazione dati e caratterizzazione energetico-ambientale-sismico FASE 1_2 Individuazione criticità e potenzialità Sviluppo di ipotesi di intervento - Riduzione consumi - Riduzione emissioni - Impiego FER - Miglioramento comfort Selezione ipotesi più efficace livelli ottimali in funzione dei costi Vautazione tecnico-economica ipotesi di intervento Validazione del modello di simulazione Arch. Mena Viscardi_14/30 Analisi dei consumi energetici medi (per Riscaldamento e produzione ACS ), triennio 2006-2008 (Fonte: bollette) Fabbisogno di energia primaria - DB kwh 30,00 160 Ricostruzione dell edificio suddiviso in macro zone termiche attraverso il software di simulazione dinamica EnergyPlus con interfaccia grafica Design Builder Analisi dei consumi sulla base di ipotesi formulate relativamente ai profili di consumo reali/ipotizzati (presenze nel corso dell anno, modalità di utilizzo degli spazi, ) Bollette Gas Media dei 3 anni - kwh Fabbisogno progressivo di energia primaria - DB kwh Bollette Gas Media dei 3 anni - somma progressiva kwh kwh 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Mese Agosto Set tembre Ot tobre Novembre Dicembre 140 120 100 80 60 40 20 0 Validazione del modello mediante confronto dei risultati ottenuti dall analisi energetica e dai consumi storici rilevati(bollette) I consumi da bolletta si attestano sui 123,46kWh/anno, mentre i consumi da DB sui 133,91 kwh/anno I risultati ottenuti con DB si possono ritenere validati Il modello può essere impiegato per la verifica di efficacia degli interventi di riqualificazione ipotizzati 7

Percorso di riqualificazione energetica integrata FASE 1_3 Arch. Mena Viscardi_15/30 Audit energetico-ambientale-sismico Elaborazione dati e caratterizzazione Individuazione FASE criticità 1_3 e potenzialità Sviluppo di ipotesi di intervento - Riduzione consumi - Riduzione emissioni - Impiego FER - Miglioramento comfort Selezione ipotesi più efficace livelli ottimali in funzione dei costi Vautazione tecnico-economica ipotesi di intervento Analisi dei dati relativi allo stato di fatto Arch. Mena Viscardi_16/30 kwh/mq DISPERSIONI ANNUALI 0.00-5.00-10.00-15.00-20.00-25.00-30.00-35.00-40.00-45.00-50.00 Pareti esterne Pareti verso logge Tetto Pavimento su portico Vetrata Criticità principali 1. Elevate dispersioni 2. Elevato consumo di gas per il riscaldamento, 3. Elevato consumo di gas per la produzione di ACS 4. Elevati consumi elettriciper l illuminazione 5. Basso livello di benessere termoigrometrico per gli utenti kwh/mq CONSUMI ANNUALI GAS + ENERGIA ELETTRICA 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 Cause 1. Ridotta resistenza termica delle chiusure verticali opache e trasparenti 2. Infiltrazioni attraverso le chiusure verticali trasparenti 3. Impianto di illuminazione ad elevato consumo energetico 0.00 Elettricità Gas (Riscaldamento) Gas (ACS) 8

Individuazione criticità e potenzialità Arch. Mena Viscardi_17/30 Dal confronto tra le prestazioni energetiche dell involucro e gli standard di legge (riferimenti normativi: DAL 156 RER, DGR 1362/2010, DGR 1366/2011) si riscontra che le criticità dell organismo edilizio risiedono nella carenza delle prestazioni energetiche dei suoi componenti di involucro Criticità (punti di debolezza) Potenzialità (punti di forza potenziali) Percorso di riqualificazione energetica integrata FASE 2 Arch. Mena Viscardi_18/30 Audit energetico-ambientale-sismico Elaborazione dati e caratterizzazione Individuazione criticità e potenzialità Sviluppo di ipotesi di intervento - Riduzione consumi - Riduzione FASE emissioni 2 - Impiego FER - Miglioramento comfort Selezione ipotesi più efficace livelli ottimali in funzione dei costi Vautazione tecnico-economica ipotesi di intervento 9

Interventi migliorativi Arch. Mena Viscardi_19/30 Strumenti di ausilio alla progettazione Interventi a breve termine Involucro, parte trasparente Involucro, parte opaca Strategie passive Impianti (Illuminazione) FER (fotovoltaico) Interventi a medio-lungo termine Impianti (generatore) (caldaie installate nel 2001) Interventi migliorativi sull involucro Obiettivo: contenimento fabbisogno Arch. Mena Viscardi_20/30 Infissi prestanti in legno lamellare con doppio/triplo vetro bassoemissivo, tenuta all aria e buon comportamento invernale ed estivo Interventi a breve termine Int. 1 - Sostituzione infissi Int. 2 - Isolamento copertura Int. 3 - Realizzazione cappotto esterno Int. 4 Attivazione ventilazione naturale per effetto camino nel vano scala Intervento 1 Intervento 2 Controllo trasmittanza copertura con lastre isolanti in XPS (<esigenze riscaldamento, > benessere) Intervento 4 strategie passive per il miglioramento del comfort estivo (<esigenze raffrescamento, > benessere) Intervento 3 Controllo trasmittanza pareti con lastra isolante in EPS con grafite (<esigenze riscaldamento, > benessere) 10

Interventi migliorativi sugli impianti e FER Obiettivo: incrementare l efficienza e aumentare la sostenibilità Arch. Mena Viscardi_21/30 Sostituzione prevista a medio termine Mantenimento attuali generatori Interventi a breve termine Riduzione ricorso fonti fossili Sfruttamento FER per illuminazione spazi comuni Intervento 5 Int. Int. 5 - Adozione di Solare fotovoltaico per produzione EE 6 - Sostituzione corpi illuminanti del vano scala con apparecchi/lampade ad elevata efficienza Intervento 6 Riduzione consumi energia elettrica Ipotesi di PROGETTO Arch. Mena Viscardi_22/30 A B Sostituzione degli infissi (doppio vetro) Cappotto pareti esterne/verso logge Isolamento del solaio copert. Isolamento del solaio su portico Sostituzione degli infissi (doppio Riduzione consumi energia netta per RISCALDAMENTO - 16% Riduzione consumi energia netta per RISCALDAMENTO - 43% C vetro) Cappotto pareti esterne/verso logge Isolamento del solaio copert. Riduzione consumi energia netta per RISCALDAMENTO - 59% Isolamento del solaio su portico Riduzione consumi energia primaria RISC. + ACS - 55% Sostituzione degli infissi (triplo C + vetro) Cappotto pareti esterne/verso logge Isolamento del solaio copert. Isolamento del solaio su portico Riduzione consumi energia netta per RISCALDAMENTO - 63% 11

Percorso di riqualificazione energetica integrata FASE 3_1 Arch. Mena Viscardi_23/30 Audit energetico-ambientale-sismico Elaborazione dati e caratterizzazione Individuazione criticità e potenzialità Sviluppo di ipotesi di intervento - Riduzione consumi - Riduzione emissioni - Impiego FER - Miglioramento comfort Selezione ipotesi più efficace livelli ottimali in funzione dei costi Vautazione tecnico-economica FASE economica 3_1 ipotesi di intervento Valutazione tecnico-economicaeconomica Arch. Mena Viscardi_24/30 Procedura COSTI-BENEFICI originale in 3 FASI FASE 1 Input Dati generali Generale Descrizione stato attuale Descrizione dell intervento Consumi FASE 2 Input Procedura Sintesi Dati Tecnici (intervento, kwh evitati, CO2 evitati) Sintesi Dati Costi (investimento, costi variabili, costi smaltimento) Sintesi Dati Benefici (costi evitati,incentivi/contributi/agevolazioni) FASE 3 Elaborazione dati OUTPUT Costi Benefici Ritorno degli investimenti (PbP, VAN, TIR, VAN/I) Benefici ambientali (TEP evitati, CO2 evitate, "Lavoro alberi" equivalenti, Litri di petrolio evitati) Ricorso a capitali terzi 12

Percorso di riqualificazione energetica integrata FASE 3_2 Arch. Mena Viscardi_25/30 Audit energetico-ambientale-sismico Elaborazione dati e caratterizzazione Individuazione criticità e potenzialità Sviluppo di ipotesi di intervento - Riduzione consumi - Riduzione emissioni - Impiego FER - Miglioramento comfort Selezione ipotesi più efficace livelli FASE ottimali 3_2 in funzione dei costi Vautazione tecnico-economica ipotesi di intervento Selezione ipotesi più efficace Arch. Mena Viscardi_26/30 A B C Sostituzione degli infissi (doppio vetro) Cappotto pareti esterne/verso logge Isolamento del solaio copert. Isolamento del solaio su portico Sostituzione degli infissi (doppio vetro) Cappotto pareti esterne/verso logge Isolamento del solaio copert. Isolazmento del solaio su portico Fabbisogno - 61 kwh/m ANALISI 2 a ECONOMICO-FINANZIARIA C AUMENTO COSTO EN. COSTANTE MIGLIORI PRESTAZIONI: ENERGETICHE AMBIENTALI FINANZIARIE PBT da Procedura originale Semplice Attualiz.* 10 14,5 * Tasso di sconto reale del 5% Altri indici da Procedura originale 65,44kWh/m 2 a TIR 6,9% VAN 144.698 VAN/I 0,18 MAGGIORE EFFICACIA COMPLESSIVA 126,81 kwh/m 2 a C + Sostituzione degli infissi (triplo vetro) Cappotto pareti esterne/verso logge Isolamento del solaio copert. Isolazmento del solaio su portico I VANTAGGI PER L AMBIENTE Soluzione C TEP EVITATE/ANNO 58 EMISSIONI CO 2 EVITATE (T CO 2 ) 66 "LAVORO ALBERI" EQUIVALENTI 329 LITRI DI PETROLIO EVITATI ANNO 67.960 13

Ipotesi di intervento sugli impianti Arch. Mena Viscardi_27/30 Interventi a medio termine IPOTESI 1 (in assenza di riqualificazione dell involucro): sostituzione di una delle due caldaie esistenti (la più usata) con un cogeneratore a metano (Potenza elettrica 190 kwe e Potenza termica 245 kwt) IPOTESI 2 (a seguito della riqualificazione dell involucro): sostituzione di entrambe le caldaie esistenti con un cogeneratore a metano (Potenza elettrica 65 kwe e Potenza termica 112 kwt) (di taglia più piccola rispetto all ipotesi 1) ed una caldaia a condensazione a metano (Potenza termica 300 kw) (di taglia più piccola rispetto all esistente) Contributi, incentivi, agevolazioni Assistenza per l individuazione e l ottenimento di contributi, incentivi ed agevolazioni attivabili per le diverse tipologie di intervento di riqualificazione energetica (Sgravi fiscali, Conto energia, TEE per ESCO) Analisi dei tempi di ritorno Arch. Mena Viscardi_28/30 IPOTESI 1 (in assenza di riqualificazione dell involucro): una caldaia esistente (la meno usata) + un cogeneratore IPOTESI 2 (a seguito della riqualificazione dell involucro): cogeneratore (di taglia più piccola rispetto all Hp 1) + una caldaia a condensazione (di taglia più piccola) E PIU CONVENIENTE INTERVENIRE PRIMA SULL INVOLUCRO E POI SUGLI IMPIANTI 14

Settori di attività del Laboratorio Larcoicos Arch. Mena Viscardi_29/30 Assistenza tecnica e consulenza per: Edifici efficienti e sostenibili Riqualificazione energetica ed ambientale degli edifici Riqualificazione energetica ed ambientale aziendale Diagnosi e certificazione energetica Interventi con impiego di solare fotovoltaico Interventi con impiego di FER integrate Strumenti operativi personalizzati Linee guida per interventi di riqualificazione energetica Repertorio di soluzioni tecnologiche Contributi, incentivi, agevolazioni Assistenza tecnica e consulenza per l ottenimentodi incentivi, agevolazioni, contributi Prodotti innovativi Assistenza tecnica e consulenza per lo sviluppo di prodotti innovativi Grazie per l attenzione! e-mail: m.viscardi@bo.icie.it Tel: 051-42174 15