REGIONE LOMBARDIA - Accompagnamento e formazione degli Enti Locali nella predisposizione di Piani d Azione Locali per l attuazione del Protocollo di Kyoto nell ambito dei processi di Agenda 21 Locale Tecniche di efficienza energetica nel miglioramento dell involucro Dott. Arch. Paola Morè Politecnico di Milano 26 Gennaio 2007 Corso di aggiornamento 1
IL BILANCIO ENERGETICO DELL EDIFICIO 2
PARETI OPACHE E TRASPARENTI A CONFRONTO 3
CARATTERISTICHE DEI MATERIALI ISOLANTI La conducibilità termica λ varia con la temperatura. In edilizia si considera costante. λ [W/mK] VETRO 1,4 GRANITO 2,79 GOMMA 0,13 MATTONE 1-1,8 CALCESTRUZZO 1,4 PINO 0,11 ABETE 0,14 SABBIA 0,27 NEVE 0,049 GHIACCIO 1,88 LATERIZIO ORDINARIO 0,72 INTONACO 0,25-0,72 Polistirene Lana minerale Lana di vetro Fibre di legno FIBRA DI VETRO 0,046 POLISTIRENE 0,027 SUGHERO 0,039 Sughero 4
ISOLANTE: COSTO e PRESTAZIONE 35 1,6 30 Spessore Costo Trasmittanza 1,4 Costo ( /m2) 25 20 15 10 1,2 1 0,8 0,6 0,4 Trasmittanza parete (W/m2 K) 5 0,2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Spessore isolante (cm) 0 5
SOLUZIONI TECNOLOGICHE A CONFRONTO Laterizio tradizionale Laterizio porizzato Gasbeton Parete S & R Legno lamellare Legnobloc 6
SOLUZIONI TECNOLOGICHE A CONFRONTO Sistemi costruttivi completi EuroBrick Normablok U = 0,37 W/m 2 K Sp. = 38cm U = 0,343 W/m 2 K Sp. = 32cm U = 0,45 W/m 2 K Sp. = 32cm 7
CARATTERISTICHE PRESTAZIONALI A CONFRONTO W/mqK 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 Laterizio tradizionale Laterizio porizzato Gasbeton Blocchi svizzeri 30 0,865 0,638 0,369 0,911 0,151 0,329 0,546 0,152 25 1,003 0,845 0,453 1,070 0,183 0,432 0,722 0,196 20 1,358 1,149 0,534 1,454 0,251 0,000 1,090 0,244 S&R Legnobloc Laterizio rettificato Legno lamellare 8
INCREMENTO DEI VALORI DELLA TRASMITTANZA Metri 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Base 0,46 0,37 0,30 0,25 0,20 0,15 Laterizi tradizionali 0,00 0,06 0,08 0,10 0,13 0,17 0,24 Laterizi porizzati 0,00 0,06 0,08 0,10 0,13 0,16 0,23 Gasbeton 0,00 0,02 0,04 0,06 0,09 0,12 0,20 Blocchi svizzeri 0,00 0,06 0,08 0,11 0,13 0,17 0,24 Laterizi rettificati 0,00 0,05 0,07 0,10 0,12 0,16 0,23 9
INDICI DI COSTO A CONFRONTO 300 Base 0,46 0,37 0,30 0,25 0,20 0,15 250 200 Indice di costo 150 100 50 0 Blocco poriz 33 Blocco poriz 28 Blocco poriz 23 Cls cellulare 33 Cls cellulare 26 Cls cellulare 22 Svizz 33 Svizz 28 Svizz 23 Blocco legno-cem 33 Blocco legno-cem 28 Blocco rettif 33 Blocco rettif 28 Blocco rettif 23 S&R Trasmittanza [W/m2K] Base 99,23 82,76 71,00 89,52 78,15 71,05 100,00 88,95 83,25 100,90 96,91 87,16 77,40 68,13 160,46 0,46 145,08 137,24 135,81 89,52 78,15 108,26 159,64 148,59 148,05 100,90 96,91 115,73 123,26 127,77 160,46 0,37 158,87 152,71 146,12 89,52 115,36 125,54 169,95 158,90 158,36 100,90 134,12 141,65 142,20 138,08 160,46 0,30 169,18 163,02 156,43 135,37 137,80 135,85 180,26 174,36 173,82 129,48 151,40 151,95 152,51 153,55 160,46 0,25 184,64 173,33 171,89 154,31 153,26 151,32 195,72 183,67 184,13 155,39 166,87 167,42 167,97 163,85 160,46 0,20 205,26 193,95 187,36 169,78 168,73 166,78 216,34 205,29 204,75 176,01 187,53 188,04 188,59 184,47 172,84 0,15 241,35 230,03 223,44 204,81 204,81 208,02 252,42 241,38 240,84 212,09 223,57 218,97 219,52 220,56 185,10 10
POSIZIONE DELL ISOLANTE Temperatura interna = 20 C Temperatura esterna = -10 C +20 C +15 C +10 C +5 C +17,5 C +18,5 C 0 C -5 C -10 C 11
ISOLAMENTO NELL INTERCAPEDINE 12
ISOLAMENTO NELL INTERCAPEDINE 13
ISOLAMENTO A CAPPOTTO 14
ISOLAMENTO A CAPPOTTO 15
ISOLAMENTO A CAPPOTTO: CARATTERISTICHE E VANTAGGI Miglioramento del comfort abitativo in tutte le stagioni Assoluta stabilità del rivestimento nel tempo con eliminazione totale di fenomeni negativi come crepe e lesioni che costituiscono le ragioni del degrado delle facciate Correzione dei ponti termici Eliminazione totale di fenomeni di condensa e muffe all'interno dell'edificio Protezione delle strutture dell edificio dal degrado dovuto agli sbalzi termici 16
ISOLAMENTO A CAPPOTTO Maggiore temperatura superficiale interna, minore temperatura dell aria, minori dispersioni <13 C (18 C) 23 C 19 C (18 C) 17 C> 1,50m 17
CARATTERISTICHE E VANTAGGI DELL ISOLAMENTO A CAPPOTTO Eliminazione rischio di condensazione Eliminazione ponti termici Massima INERZIA TERMICA Elevata temperatura di parete Quiete termica 18
PASSIVHAUS Soluzione di isolamento a cappotto, fiera Klimahouse, Bolzano 2006. 19
I SISTEMI BASATI SUL LEGNO Assonometria di un sistema costruttivo tipico in legno. 20
I SISTEMI BASATI SULL ACCIAIO Sistema Profilhaus: conosce un buon successo commerciale in Germania e si caratterizza per l omogeneità dei profili utilizzati (sia per le pareti che per i solai e le coperture). Gli strati di completamento sono applicati direttamente sui profili portanti. 21
ALCUNI ESEMPI Casa passiva a Chignolo d Isola, Brandolini Valdameri Vanoncini S.p.A. La casa realizzata a Chignolo d Isola nel 2002 rappresenta un caso di studio interessante sia in termini energetici (è la prima Passivhaus italiana) che costruttivi (uso avanzato di tecniche S/R). 22
FUNZIONIE LIMITI DEI SISTEMI VETRATI Gli elementi vetrati devono da una parte garantire il contatto con l esterno dall altra invece costituire una barriera in modo da creare condizioni interne agli ambienti il più possibile confortevoli per gli occupanti Illuminazione naturale dell interno risparmio energetico e comfort; possibilità di abbagliamento o di forti differenze di luminanza. Contatto paesaggio esterno psicologicamente importante per l uomo; dispersione di calore e ingresso di rumori non desiderati. Ventilazione dello spazio interno rifornimento O 2 e migliore IAQ; dispersioni di energia per eccessiva ventilazione. Penetrazione all interno degli ambienti della radiazione solare; carico termico non desiderato in periodo estivo. 23
INVOLUCRO EDILIZIO E RISPARMIO ENERGETICO Per impostare una corretta strategia di risparmio energetico primo e fondamentale passo è non disperdere energia: minori dispersioni invernali minori carichi estivi Minore consumo e spesa per il riscaldamento e per il raffrescamento La progettazione corretta dei sistemi vetrati risulta estremamente importante nel contenimento del fabbisogno energetico degli edifici: Clima freddo: soprattutto le dispersioni invernali da tenere sotto controllo Clima caldo o edifici con elevati carichi termici: carichi solari da tenere sotto controllo Clima moderato: sono da tenere sotto controllo sia le dispersioni che i carichi solari. 24
RIDUZIONE DELLE DISPERSIONI: VETROCAMERA Il vetro ha una conducibilità intorno a 1W/mK: non è un materiale isolante ma neppure conduttore; gli spessori delle lastre con cui si usa sono però limitati, 3-6 mm, per cui la resistenza termica risultante è bassa, 0,04-0,06 m 2 K/W. La trasmittanza U per una lastra semplice 3 mm con gli usuali valori per i coefficienti di adduzione (a i =8 W/m 2 K, a e =23 W/m 2 K) è sui 5.7 W/m 2 K. Per aumentare le proprietà di isolamento si sono introdotte le cosiddette vetrocamere ossia una coppia di lastre con interposta un intercapedine riempita di gas il quale presenta bassa conducibilità - aria, argon, xenon, kripton. 25
RIDUZIONE DELLE DISPERSIONI: VETROCAMERA Sigillante secondario Distanziatore metallico Sigillante primario distanziatore: garantisce la resistenza meccanica in alluminio, metallo, polimeri rinforzati sigillante primario (polisobutilene): mastice di adesione tra i pannelli vetrati garantisce la tenuta dell intercapedine sigillante secondario (polisolfuro): costituisce una seconda sigillatura e connessione tra i vari componenti essiccante (zeolite): adsorbe il vapor d acqua, evita la condensa all interno dell intercapedine 26
RIDUZIONE DELLE DISPERSIONI: IL TELAIO Per garantire elevate prestazioni del sistema è necessario utilizzare telai ad elevate prestazioni: legno materiali polimerici (PVC) con anima in metallo profilato metallico (alluminio,acciaio) con taglio termico misto metallo legno e metallo polimero PVC-Alluminio Alluminio con taglio termico PVC 27
RIDUZIONE DELLE DISPERSIONI: IL TELAIO MATERIALE TELAIO Poliuretano PVC profilo vuoto Materiale Legno Metallo TIPO DI TELAIO Con anima di metallo e spesso più di 5 mm Con due camere Con tre camere d [mm] 20 30 40 50 70 100 130 160 4 6 8 10 12 15 20 U F [W/(M 2 K)] 2,6 2,1 1,9 U f [W/( m 2 K)] 2,60 2,20 2,00 1,90 1,65 1,42 1,22 1,10 4,2 3,7 3,5 3,3 3,2 3,1 3,1 28
ALCUNI VALORI DI RIFERIMENTO PER U UNI10345-prENISO10077 Windows, doors and shutters Thermal transmittance: calculation method EN673 - Glass in building - Determination of thermal transmittance (U value): Calculation method Ug (W/m 2 K) Aria Argon Kripton Lastra singola 5.7 Lastra doppia 2.8 2.7 2.5 Lastra tripla 1.9 1.7 1.6 Laterizio 30 cm 1 Valori calcolati secondo EN673 per vetri con spessore di 6mm e intercapedini con spessore di 12mm. 29
P ARAMETRI SINTETICI-ENERGIA-F S Rapporto tra l energia globale trasmessa oltre la lastra e quella incidente su di essa. Si considera sia l energia direttamente trasmessa che quella assorbita e scambiata per radiazione e convezione con l interno. I t + c I a Fs = g = = te + I c a Il fattore solare è anche indicato come total solar energy transmittance TSET, e Solar heating gain coefficient SHGC. Per lastre non trattate il valore di c viene di solito assunto pari a 0,3; con ricoprimenti bassoemissivi si può arrivare a 0,5. 30
TIPOLOGIE DI SISTEMI VETRATI: BASSOEMISSIVI Prestazioni depositi superficiali di metalli o ossidi metallici: ε < 0,3 trasmittanza vetro-vetro: U = 1,0 2,0 W/m²K guadagno solare: F = 50 70% coefficiente di trasmissione visibile: t v = 70 75% 31
TIPOLOGIE DI SISTEMI VETRATI: CONTROLLO SOLARE Prestazioni trasmittanza vetro-vetro: U= 2,0 W/m²K guadagno solare: F = 40 50% coefficiente di trasmissione visibile: t v = 50 65% depositi superficiali di metalli o ossidi metallici: vetri colorati in massa Grandi superfici vetrate, particolari condizoni geografiche o di esposizione con eccessivo surriscaldamento e discomfort luminoso 32
ISOLAMENTO DELL INVOLUCRO: IL D.lgs 192/05 AII.C Tabella 2.1 Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture opache verticali espressa in W/m 2 K Tabella 3.1 Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture opache orizzontali di copertura espressa in W/m 2 K Zona clim. Dall 1 gennaio 2006 Dall 1 gennaio 2008 Dall 1 gennaio 2010 Zona clim. Dall 1 gennaio 2006 Dall 1 gennaio 2008 Dall 1 gennaio 2010 A 0,85 0,72 0,62 A 0,80 0,42 0,38 B 0,64 0,54 0,48 B 0,60 0,42 0,38 C 0.57 0.46 0.40 C 0,55 0.42 0.38 D 0,50 0,40 0,36 D 0,46 0,35 0,32 E 0,46 0,37 0,34 E 0,43 0,32 0,30 F 0,44 0,35 0,33 F 0,41 0,31 0,29 Tabella 3.2 Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture opache orizzontali di pavimento espressa in W/m 2 K Zona climatica Dall 1 gennaio 2006 Dall 1 gennaio 2008 Dall 1 luglio 2010 A 0,80 0,74 0,65 B 0,60 0,55 0,49 C 0,55 0,49 0.42 D 0,46 0,41 0,36 E 0,43 0,38 0,33 F 0,41 0,36 0,32 33
TRASMITTANZA LIMITE [ W/m 2 K] 2008 2010 ZONA CLIMATICA A B C D E F A B C D E F Struttura Sp. [m] Blocco Svizzero 0,33 0,28 0,23 0,33 Blocco porizzato Blocco rettificato 0,28 0,23 0,33 0,28 0,23 0,32 CLS cellulare 0,26 0,22 Blocchi legno-cem. 0,33 0,28 0,3 Pareti a secco 0,25 0,2 34
SERRAMENTI: IL D.lgs 192/05 Tabella 4. Valori limite della trasmittanza termica U delle chiusure trasparenti comprensive degli infissi espressa in W/m 2 K Zona climatic a Dall 1 gennaio 2006 Dall 1 gennaio 2008 Dall 1 gennaio 2010 A 5,5 5,0 4,6 B 4,0 3,6 3,0 C 3,3 3,0 2.6 D 3,1 2,8 2,4 E 2,8 2,5 2,2 F 2,4 2,2 2,1 35