AICARR JOURNAL NR 4/2010 by AiCARR

riscaldamentoenergia ISSN:2038-2723

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La rivista dei professionisti deLL’HvaC&r

sustainablE BUilDing, loW energY BUilDing, nEt zEro energY BUilDing

Edifici nEt zEro, quanto si può andarE in alto? Divario tra prestazioni attese e prestazioni reali dossiEr • protocolli di sostEnibilità a confronto sostenibilità Degli eDifici. cosa significa? comfort tErmico Ed Edifici ad alta EfficiEnza software per il progetto sostenibile mensile – POsTe iTAliAne sPA – POsTA TArgeT mAgAzine - lO/COnV/020/2010.

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organo Ufficiale aiCarr

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SONO TRASCORSI TRE ANNI!

I tre anni di presidenza sono davvero volati! A metà dicembre è avvenuto il passaggio delle consegne al nuovo Presidente e alla sua squadra. In quell’occasione è stato proposto un bilancio dettagliato del triennio e chi vorrà potrà trovarlo nel sito. In questo editoriale c’è solo lo spazio per tratteggiare alcune delle attività svolte o solo intraprese. Una premessa è importante: nonostante la crisi economica, l’AICARR è vitalissima, come testimoniato dalla crescita dei Soci, sia individuali che della Consulta industriale e dal moltiplicarsi delle attività. Agli inizi del triennio la prima novità è stata l’organizzazione del nostro Convegno Internazionale biennale al di fuori della Mostra Convegno di Milano. È stato un grande successo che contiamo si ripeta il prossimo anno quando la sede sarà Baveno sul Lago Maggiore. Questo non ha impedito una presenza importante e qualificata in Mostra Convegno nel 2010 con ben 4 mezze giornate dedicate ad argomenti di grande attualità, dalle pompe di calore alle tematiche della sicurezza (antincendio e antisismica) fino alla diagnosi energetica degli edifici, di cui dirò fra poco. Inoltre sono stati proposti i consueti seminari di aggiornamento tecnico con un’ottima partecipazione. Il Convegno Internazionale ha mostrato i primi risultati di una politica “estera” tesa a rinsaldare i rapporti che si erano molto affievoliti nel tempo con le grandi organizzazioni internazionali: l’ASHRAE, la REHVA, l’IIR; prova ne è stata la partecipazione al convegno di Presidenti o Direttori generali delle tre importanti associazioni. Prova ne è anche la testimonianza diretta del Presidente ASHRAE nel video preparato da AICARR nel cinquantenario dell’Associazione. L’evento è stato celebrato in un clima di grande simpatia con la testimonianza di tutti i Past President.

Una serie di vicende di cui ho a sua tempo riferito hanno portato ad un grande cambiamento nella rivista ufficiale dell’Associazione: la realizzazione di una nuova rivista, la cui testata è di proprietà AICARR, con una nuova veste tipografica e con una tiratura tripla della precedente. AICARR Journal vede con questo numero la sua quarta uscita e nel 2011 sarà a tutti gli effetti l’organo dell’Associazione con 8 numeri all’anno. Il successo e gli apprezzamenti sono stati fin qui davvero lusinghieri. Tutti i Soci hanno avuto la nuova edizione della Miniguida, notevolmente ampliata e con un formato che consentirà la sua riedizione completa con invio a tutti a cadenza quadriennale. Dovrei ora parlare delle novità organizzative nell’ambito dei Delegati Territoriali, oppure dei Seminari Itineranti che hanno visto la presenza di AICARR in ogni regione italiana con le qualificate relazioni sulla diagnosi energetica degli edifici. Dovrei poi parlare del sito AICARR totalmente rinnovato e dal quale gli Associati possono aver una gran mole di informazioni e che per come è organizzato non potranno che aumentare. E ancora delle riunioni svolte sempre più spesso in modo “virtuale” con l’ausilio dei collegamenti remoti e con risparmio di tempo ed economico, e di tante altre innovazioni. Ma lo spazio disponibile per l’Editoriale è ormai alla fine. È giusto dedicarlo ai ringraziamenti al Consiglio e in particolare alla Giunta che hanno svolto la loro fondamentale attività senza discontinuità per l’intero triennio fino al passaggio delle consegne. Grande merito va attribuito anche allo staff del personale della segreteria che ha sempre operato con efficacia ed entusiasmo. La valutazione di questo triennio la lascio com’è giusto agli Associati. Ho fatto come meglio potevo ed auguro al nuovo Presidente e alla sua squadra buon lavoro! Renato M. Lazzarin, Presidente AiCARR

GUIDA ALLA LETTURA Verso edifici ad energia “quasi” zero L’obbligo previsto nella nuova Direttiva 2010/31/CE di costruire, a partire dal 2021 per i privati e dal 2019 per gli enti pubblici, esclusivamente edifici ad energia “quasi-zero” pone una riflessione sulle migliori tecniche edilizie adottate fino ad oggi. Infatti la Direttiva chiede agli Stati Membri (art. 5) di fissare livelli ottimali di prestazione energetica tenendo in considerazione anche i costi. L’Europa non sembra dunque indirizzare la progettazione verso il sovradimensionamento dei componenti dell’involucro, ma verso un vero sistema edificio-impianti, il cui fabbisogno energetico sia tale da poter essere compensato dall’energia prodotta da fonti rinnovabili in situ, annullando (o quasi) il fabbisogno di energia primaria di origine fossile. Dalla lettura di questo numero di AiCARR Journal si comprenderà che tale obiettivo non richiede maggiori investimenti, né maggior impiego di materiali, ma una vera progettazione integrata che coinvolga da subito architetti, impiantisti e consulenti energetici.

Pubblicità Quine Srl 20123 Milano – Via Spadari, 3 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 72016740 Traffico, Abbonamenti, Diffusione Rosaria Maiocchi Periodico mensile – Organo ufficiale AiCARR

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Art Director Marco Nigris

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Grafica e Impaginazione Fuori Orario - MN Hanno collaborato a questo numero Cristina Becchio, Meiring Beyers, Federico Maria Butera, Stefano Paolo Corgnati, Drury Crawley, Francesca Romana d’Ambrosio Alfano, Enrico Fabrizio, Marco Filippi, Joel Good, Ducan Phillips, Daniele Guglielmino, Santi Pless, Luca Alberto Piterà, Luca Rollino, Paul Torcellini, Michele Vio

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Tiratura del presente numero: 10.000 copie

Editoriale 3

Novità prodotti 78

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AiCARR Informa 73

INTERVISTA Sostenibilità degli edifici. Cosa significa?

Marco Filippi fa chiarezza sui differenti modi di declinare la sostenibilità nel costruito a cura di Marco Zani

NET ZERO ENERGY BUILDING Quattro modi per intendere gli NZEB Non esiste una definizione univoca di edificio ad energia zero. di Drury Crawley, Santi Pless e Paul Torcellini

Verso edifici del lavoro a zero energia

Fare progetti progressivamente “meno sbagliati” è il proposito della banca dati degli edifici a zero energia del DOE di Drury Crawley, Santi Pless e Paul Torcellini

PROGETTARE Confronto tra prestazioni attese e prestazioni reali Un edificio del terziario a Budapest e uno residenziale nelle Marche progettati con l’obiettivo di renderli ad energia zero. Ma entrambi consumano più di quanto non producano di Federico Maria Butera

PROGETTARE IN CLIMI CALDI Edifici net Zero, quanto si può andare in alto?

Negli Emirati Arabi si tende a costruire sempre più in alto. Eppure la decisa propensione alla verticalità non sembra la scelta più sostenibile in un clima caldo-umido di Ducan Phillips, Meiring Beyers e Joel Good

EDIFICI AD ALTA EFFICIENZA Comfort termico e temperatura operativa

Come valutare le condizioni di comfort termico considerando la reale differenza tra temperatura dell’aria e temperatura media radiante di Francesca Romana d’Ambrosio Alfano e Michele Vio

DOSSIER - SISTEMI DI RATING PER LA VALUTAZIONE DELLA SOSTENIBILITÀ DEGLI EDIFICI Confronto tra i protocolli di sostenibilità Caratteristiche, applicabilità, dinamiche di processo di Cristina Becchio, Stefano Paolo Corgnati, Marco Filippi, Daniele Guglielmino

Rating system e sostenibilità energetica degli edifici

Requisiti quantitativi o qualitativi

Software per il progetto sostenibile

I possibili approcci al progetto energeticamente efficiente nel contesto del processo edilizio di Marco Filippi Valutazione dei protocolli di certificazione per il progetto sostenibile di Enrico Fabrizio, Daniele Guglielmino, Luca Rollino

Disamina degli strumenti software disponibili per il calcolo dei requisiti energetico-ambientali dei rating system di Enrico Fabrizio, Daniele Guglielmino, Luca Rollino

NORMATIVA PER LE RINNOVABILI Recepimento italiano della direttiva RES Lo schema del decreto legislativo approvato dal Governo per il recepimento della direttiva 2009/28/CE sulle fonti rinnovabili A cura di Luca Alberto Piterà

Sostenibilità degli edifici.

Cosa significa? a cura di Marco Zani

Marco Filippi fa chiarezza sui differenti modi di declinare la sostenibilità nel costruito e di come questi influenzino la progettazione. Ne emerge che serviranno nuove figure professionali specifiche e una sempre maggiore disponibilità del committente/ utente a leggere il “costo globale” dell’edificio piuttosto che il suo solo “costo di costruzione”

MARCO FILIPPI Marco Filippi è ingegnere meccanico e professore ordinario presso il Politecnico di Torino, di cui è attualmente vice-rettore. Insegna Fisica tecnica ambientale (illuminazione, acustica e climatizzazione) presso la I Facoltà di Architettura ed è e coordinatore del Dottorato di ricerca “Innovazione tecnologica per l’Ambiente costruito”. Nel Dipartimento di Energetica, guida il gruppo di ricerca TEBE (Technology Energy Building Environment – www.polito.it/tebe). In passato ha operato professionalmente come progettista di impianti di climatizzazione e oggi è

consulente di enti pubblici e privati sui temi dell’energia e dell’ambiente. Dal 1993 al 1995 è stato presidente dell’AICARR – Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria Riscaldamento Refrigerazione e attualmente è membro del Comitato Scientifico del Green Building Council Italia. È autore di oltre trecentocinquanta pubblicazioni a carattere scientifico, didattico e divulgativo e di recente ha curato il volume “Certificazione energetica e verifica ambientale degli edifici” edito da Flaccovio.

LA SOSTENIBILITÀ NELLA STORIA Con il movimento ambientalista degli anni ’60, annunciato dal libro Silent Spring (1962) di Rachel Carson e corroborato dal Rapporto sui limiti dello sviluppo (1972) del Think Tank denominato “Club di Roma”, ci fu una presa di coscienza che l’utilizzo umano delle risorse naturali stava raggiungendo un livello di allarme. L’interesse internazionale nei confronti dello sviluppo globale, fortemente connesso allo stato di povertà dei paesi in via di sviluppo, risultò evidente nel successivo programma di sviluppo sostenibile dell’ONU. Nel 1994, l’ICLEI (International Council for Local Environmental Initiatives) ha fornito un’ulteriore definizione di sviluppo sostenibile: “sviluppo che offre servizi ambientali, sociali ed economici di base a tutti i membri di una comunità, senza minacciare l’operabilità dei sistemi naturale, edificato e sociale da cui dipende la fornitura di tali servizi”.

Professor Filippi, può dare una definizione di sostenibilità? Il termine trae la sua origine dall’ecologia, dove la sostenibilità di un ecosistema è intesa come la capacità di mantenere nel futuro processi ecologici, biodiversità e produttività, utilizzando le risorse naturali ad un ritmo tale

Nel 2001, l’UNESCO ha ampliato il concetto di sviluppo sostenibile indicando che “la diversità culturale è necessaria per l’umanità quanto la biodiversità per la natura. (…) La diversità culturale è una delle radici dello sviluppo inteso non solo come crescita economica, ma anche come un mezzo per condurre una esistenza più soddisfacente sul piano intellettuale, emozionale, morale e spirituale”. In questa visione, la diversità culturale diventa il quarto pilastro dello sviluppo sostenibile, accanto al tradizionale equilibrio delle tre E: ecologia, equità, economia. Il nuovo concetto di sviluppo sostenibile proposto dall’UNESCO ha contribuito a generare approcci multidisciplinari sia nelle iniziative politiche che nella ricerca. Per alcuni la sostenibilità è contemporaneamente un’idea, uno stile di vita, un modo di produrre; per altri è poco più che una vacua parola in voga.

che possano rigenerarsi naturalmente. Con riferimento alla società, indica l’equilibrio fra il soddisfacimento delle esigenze presenti senza compromettere la possibilità delle future generazioni di soddisfare le proprie (Rapporto Brundtland, 1987). Più sinteticamente: la “sostenibilità” è la caratteristica di un processo o di uno stato che può essere mantenuto ad un certo livello indefinitamente. Tuttavia negli anni sono state date della

Secondo S.Latouche, M. Pallante e i movimenti facenti capo alla teoria della Decrescita, il concetto di sviluppo sostenibile è di per sé criticabile poiché è impossibile pensare uno sviluppo economico basato su continui incrementi di produzione di merci in sintonia con la conservazione dell’ambiente. In particolare essi sostengono che le società occidentali che seguono l’ottica dello sviluppo sostenibile si trovano ora di fronte al paradossale problema di dover consumare più del necessario pur di non scalfire la crescita dell’economia di mercato, con conseguenti innumerevoli problemi ambientali: sovrasfruttamento delle risorse naturali, aumento dei rifiuti, mercificazione dei beni. A loro modo di vedere lo sviluppo sostenibile è una teoria superata, non più applicabile alle moderne economie mondiali.

sostenibilità differenti interpretazioni, poiché la definizione di “sistema sostenibile” dovrebbe inglobare in sé la totalità delle attività umane e la sua attuazione rientra nella sfera d’azione della politica. Quali sono le influenze del concetto di sostenibilità nella progettazione edilizia? In ambito edilizio la sostenibilità può essere

LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE

È frutto di un processo di progettazione consapevole e strutturato attraverso l’integrazione di saperi diversi. Un esempio di costruzione sostenibile è il piccolo quartiere BedZED (Beddington Zero Energy Development) a Sutton, a sud di Londra, realizzato tra il 2000 e il 2002: • 87 case, 17 appartamenti, 1405 metri quadrati commerciali • Involucro super-isolato ad alta capacità termica • Cogenerazione a bio-combustibile proveniente da scarti di verde urbano • Fotovoltaico per alimentare vetture elettriche (car-sharing) • Informatizzazione dei servizi • Tetti verdi • Camini a vento • Recupero acque piovane e fitodepurazione • Materiali certificati e riciclo dei rifiuti

intesa, in termini generali, come lo sviluppo di un processo di progettazione controllato e strutturato attraverso l’integrazione di saperi diversi, tale da fornire un prodotto in grado di soddisfare le esigenze dell’utente (come la qualità dell’ambiente interno) con il minimo impiego di risorse naturali sia in fase di costruzione che in fase di esercizio e con un significativo contenimento degli impatti ambientali. Stiamo parlando di una costruzione in cui si cerca di contenere l’impiego di energia e acqua e le emissioni di inquinanti in tutto il ciclo produttivo: nella estrazione e produzione dei materiali da costruzione, nel trasporto degli stessi sul luogo del cantiere; nella costruzione dell’edificio, nell’uso dell’edificio, nella manutenzione, nel riciclaggio dei materiali e nella dismissione finale.

Come rientra la sostenibilità energetica in questo modello? Con riferimento allo specifico tema dell’energia la sostenibilità può essere riferita alla potenziale longevità di un modello di produzione, distribuzione e utilizzazione dell’energia in relazione alle risorse energetiche disponibili. Pertanto, nell’ambito di una progettazione edilizia orientata alla sostenibilità, quando si affronta il tema della “sostenibilità energetica” occorre

considerare le quantità di energia primaria non rinnovabile che vengono impiegate: negli edifici le entità più significative sono certamente quella inglobata nei materiali da costruzione (al netto dell’energia ricavabile a fine vita) e quella connessa all’uso dell’edificio. La prima è determinata dai tipi di materiali impiegati, mentre

Evoluzione del concetto di costruzione sostenibile

LA PROGETTAZIONE SOSTENIBILE SECONDO ASHRAE

In termini progettuali nella ASHRAE Green Guide (2006) si afferma che la progettazione di un edificio sostenibile deve essere tale da raggiungere elevati livelli prestazionali, validi per l’intero ciclo di vita della costruzione, in tema di: • minimizzazione del consumo di risorse naturali attraverso un più efficiente sfruttamento delle risorse naturali non rinnovabili, del suolo, dell’acqua e dei materiali da costruzione, e attraverso lo sfruttamento delle energie rinnovabili in sito al fine di ottenere un consumo netto di energia nullo; • minimizzazione delle emissioni che impattano negativamente sugli ambienti confinati in cui viviamo e sull’atmosfera del pianeta (il particolato aerodisperso, le piogge acide e tutte le emissioni che influiscono sulla qualità dell’aria interna, sull’effetto serra e sul riscaldamento globale); • minimizzazione dello scarico di rifiuti solidi e liquidi (scarti, rifiuti domestici, liquami e acque meteoriche) e contenimento delle infrastrutture necessarie per la loro rimozione; • minimizzazione dell’impatto negativo sugli ecosistemi locali; • massimizzazione della qualità degli ambienti confinati (qualità dell’aria, comfort termico, visivo ed acustico).

Il Life Cycle Assessment è uno strumento atto a valutare i carichi ambientali associati a un prodotto, processo o attività attraverso l’identificazione e la quantificazione dell’energia, dei materiali usati e dei residui rilasciati all’ambiente (norma ISO 14040-1)

IL BILANCIO AMBIENTALE – LCA

La Life Cycle Assessment, normalmente indicata con l’acronimo LCA è una metodologia inquadrata nella normativa ISO 14000 che consente di stimare gli impatti ambientali nei confronti della salute umana, della qualità dell’ecosistema e dell’impoverimento delle risorse, di definire un quadro completo delle interazioni con l’ambiente e di informare il decisore in merito alle opportunità di miglioramento al fine di raggiungere le migliori soluzioni per intervenire sulle condizioni ambientali. Essa è basata sui bilanci ambientali; il principio è quello di decostruire un’opera a partire dalla provenienza delle materie prime con cui vengono realizzati materiali e unità tecnologiche fino alla dismissione e recupero o deposito in discarica delle singole componenti. Quando si vuole dare enfasi alle potenzialità di recupero post-dismissione, l’espressione utilizzata per definire questo processo è anche from cradle to cradle (dalla culla alla culla). Esistono molte opzioni per condurre una analisi LCA e si trovano strumenti che vengono messi a disposizione da enti pubblici o da società private a scopo commerciale. In USA il National Institute for Standards and Technology (NIST) con il supporto dell’Environmental Protection Agency (EPA) ha sviluppato lo strumento BEES (Building for Environmental and Economic Sustainability). Mentre strumenti prodotti da società private e disponibili in Europa sono ad esempio gli inglesi BOUSTEAD e ENVEST2, l’olandese SIMAPRO e il tedesco GABI.

la seconda è determinata dalle caratteristiche della domanda e dell’efficienza dei sistemi energetici a servizio dell’edificio. Quale è il limite da non superare? Non è facile dare una risposta su quali siano i valori di riferimento, poiché non è facile definire i limiti dello sviluppo in termini quantitativi: siamo certi però che dobbiamo consumare meno energia possibile e che, per produrla, dobbiamo ricorrere, dove possibile, a fonti energetiche rinnovabili.

CONCEPT DESIGN DI UN EDIFICIO ENERGETICAMENTE EFFICIENTE

Quando si intende progettare un edificio energeticamente sostenibile, è importante distinguere le strategie progettuali finalizzate alla riduzione della domanda energetica dell’edificio, della domanda energetica del sistema impiantistico a servizio dell’edificio e, infine, della dipendenza energetica dalla rete. Infatti, con riferimento allo schema di Figura 1, tratto dalla proposta di norma ISO PWI 12655 “Presentation of real energy use in buildings”, il progettista che si appresta ad affrontare la progettazione energetica di un edificio deve avere ben presente che il sistema energetico con il quale ha a che fare è essenzialmente suddiviso in tre moduli funzionali: • un primo modulo è costituito dal sub-sistema edificio, che esprime una domanda di energia Eb • un secondo modulo è costituito dal sistema impiantistico di cui l’edificio è dotato, che esprime una domanda di energia Et (comprensiva di Eb) • una terzo modulo è costituito dal sistema di produzione/ trasformazione dell’energia di cui è dotato l’edificio (o un insieme di edifici), che esprime la domanda energetica Ed (comprensiva di Et). Sulla carta la progettazione del primo modulo funzionale è quasi interamente delegata alla figura professionale dell’architetto (che interagisce con l’utente/committente) mentre ai progettisti di impianti sono interamente delegate le progettazioni del secondo e terzo modulo; di fatto non poche sono le sinergie possibili e proficue. La progettazione deve essere orientata a: • rendere minima la domanda di energia Eb, attraverso il condizionamento dei comportamenti dell’utente e le azioni sull’involucro edilizio; • rendere minimo il rapporto fra i termini Et ed Eb in modo da poter soddisfare la domanda di energia espressa dall’edificio con il minimo consumo di energia, attraverso non solo un adeguato accoppiamento fra tipologia edilizia e tipologia impiantistica, una corretta regolazione del sistema impiantistico e il contenimento dei consumi energetici per la distribuzione dei fluidi, ma anche attraverso lo sfruttamento delle energie rinnovabili disponibili in situ; • rendere minimo il rapporto fra i termini Ed ed Et in modo da poter soddisfare la domanda di energia espressa dal sistema impiantistico a servizio dell’edificio con il minimo consumo di energia, attraverso una ottimale configurazione delle centrali energetiche e corrette modalità di esercizio (conduzione e manutenzione).

Energia Eb In esercizio, la responsabilità della domanda di energia Eb dipende non solo dalle condizioni climatiche esterne e dalle caratteristiche dell’edificio progettato (isolamento termico dell’involucro edilizio, protezioni solari, permeabilità all’aria dei serramenti, …), ma anche dal comportamento dell’utente (profilo di occupazione degli ambienti, utilizzo delle apparecchiature, apertura delle finestre, …) e dai livelli di prestazione ambientale richiesti (temperatura, umidità relativa, illuminamento, …).

Schema del bilancio energetico di un sistema edificio – impianti secondo la proposta di norma ISO PWI 12655 “Presentation of real energy use in buildings”

Energia Et La responsabilità dell’incremento della domanda di energia Et rispetto a Eb è certamente attribuibile alle caratteristiche degli impianti a servizio dell’edificio, in particolare alla loro adeguatezza nei confronti del comportamento energetico dell’edificio e alla loro “intelligenza”, più o meno distribuita. Lo sfruttamento delle energie rinnovabili in sito gioca comunque un ruolo rilevante nel soddisfare la domanda e nel ridurre il valore di Et fino a renderlo negativo. Energia Ed La responsabilità dell’incremento della domanda di energia Ed rispetto a Et è attribuibile alla configurazione del sistema energetico a servizio degli impianti ed alla sua efficienza energetica. Se generatori di calore e gruppi frigoriferi ad alta efficienza, così come sistemi di cogenerazione e trigenerazione contribuiscono a minimizzare tale incremento, le pompe di calore, usufruendo di energia sottratta al terreno o alle falde acquifere, fanno sì che Et divenga anche minore di Ed. Guardando al ciclo annuale, per gli edifici “a energia netta zero” il consumo di energia Ed è praticamente nullo, mentre per gli edifici “a energia positiva” esso è algebricamente negativo, nel senso che l’edificio produce più energia di quanta ne consumi. Affermare che il consumo energetico annuo Ed è nullo o negativo non vuole dire che è nulla la potenza impegnata istantaneamente e quindi non si deve confondere l’edificio “a energia netta zero” con l’edificio “off

grid”, cioè l’edificio non connesso a reti energetiche in grado di fornire combustibili fossili (rete gas), calore (teleriscaldamento) o energia elettrica.

CONCEPT DESIGN ENERGETICO Ridurre la domanda energetica dell’edificio (Eb) • “condizionamento” dei comportamenti dell’utente • involucro edilizio ad elevate prestazioni Ridurre la domanda energetica del sistema impiantistico a servizio dell’edificio (Et) • adeguato accoppiamento fra tipologia edilizia e tipologia impiantistica • corretta regolazione del sistema impiantistico • contenimento dei consumi energetici per la distribuzione dei fluidi • sfruttamento delle energie rinnovabili disponibili in situ Ridurre la dipendenza energetica dalla rete (Ed) • ottimale configurazione delle centrali energetiche.

Per quanto riguarda l’energia impiegata nell’uso (climatizzazione, produzione di acqua calda sanitaria, ventilazione, illuminazione, usi elettrici obbligati), si devono perseguire soluzioni edilizie e impiantistiche che consentano di raggiungere bassi livelli di consumo (come ad esempio nelle Passivhaus per quanto riguarda il riscaldamento invernale), ma il vero obiettivo è realizzare edifici con una domanda di energia così ridotta da essere soddisfatta dalla produzione di energia in situ da fonti rinnovabili (come ad esempio nello Zero-Energy Building). Come si può certificare la sostenibilità edilizia? La certificazione della sostenibilità di un edificio può essere affrontata secondo un duplice approccio: il primo, certamente più rigoroso, consiste in un’analisi dettagliata che prende in esame l’intero ciclo di vita dell’edificio; il secondo, più pragmatico, considera soltanto l’energia consumata annualmente, escludendo a priori i processi di produzione e smaltimento di quanto costruito. Vede allora positivamente i sistemi di rating ambientale? Il secondo approccio sta trovando riscontro su scala internazionale all’interno di procedure a carattere volontario (condivise cioè fra committenti e progettisti) denominate Rating System, le quali fanno riferimento, ove possibile, alle normative

tecniche e ai codici di buona pratica esistenti nei diversi paesi in cui vengono applicate. Ad esempio lo Standard ANSI/ASHRAE 90.1:2007, che descrive una procedura di simulazione della prestazione energetica dell’edificio che tiene conto di tutti gli usi finali dell’energia presenti all’interno dell’edificio stesso, è assunto quale riferimento dai Rating System LEED e BREEAM. Non ritiene invece percorribile un approccio basato sul ciclo di vita? L’analisi del ciclo di vita (LCA) dell’edificio, a partire dall’energia impiegata nella estrazione e produzione dei materiali fino all’energia messa in gioco nella sua dismissione finale, risulta ancora estremamente onerosa. La difficoltà principale è insita nel reperimento dei dati necessari ad eseguire le valutazioni, occorre una quantità di informazioni tale che al momento, a meno di alcuni database in fase di progressivo aggiornamento, non è possibile ottenere da produttori, fornitori e installatori. L’applicazione dei Rating System citati richiede lo sviluppo di professionalità specifiche? La necessità di affrontare simulazioni energetiche complesse e di verificare che il processo edilizio nel suo insieme si sviluppi in coerenza con gli obiettivi progettuali, in particolare per quanto riguarda gli obiettivi di consumo energetico, introducono nella pratica della progettazione, della costruzione e della gestione del costruito un

elemento nuovo: l’inserimento di nuovi soggetti professionali in grado di affrontare e risolvere, sia in fase di progetto che in fase di esecuzione e di esercizio, le questioni connesse alla valutazione in condizioni dinamiche e alla misura in esercizio delle prestazioni energetiche di un edificio. Crede che questo aspetto influisca negativamente sui costi? Non vi è dubbio che la maggiore complessità procedurale necessaria per conseguire un’elevata efficienza energetica del costruito comporta voci di costo aggiuntive. L’effettiva applicabilità dei principi di sostenibilità energetica alla pratica costruttiva corrente non può che passare attraverso una sempre maggiore disponibilità del committente/utente a leggere il “costo globale” dell’edificio piuttosto che il suo solo “costo di costruzione” (corrispondente alle spese da sostenere nelle fasi di progetto e costruzione), cioè a tenere in debito conto i costi evitati nel corso della vita utile dell’edificio (maggiori spese per consumi energetici, manutenzione ecc.).

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Daikin estende l’applicazione Inverter a tutti i sistemi idronici: residenziali, civili e industriali. E combina i più alti livelli di efficienza energetica e stagionale a qualsiasi regime di carico, grazie a soluzioni tecnologiche innovative, come per la gamma EWAD-C. Nella gamma VRV spiccano alcune novità assolute come il VRV a CO2, il primo sistema che utilizza l’anidride carbonica, ed il VRVIII-Q Replacement, la soluzione al phase-out dell’R-22. Con questo sistema è possibile sostituire le vecchie unità esterne VRV a R-22 con le nuove a R-410A, mantenendo le tubazioni e le unità interne. Per maggiori informazioni contattare l’Agenzia Daikin di zona o visitare il sito www.daikin.it.

NZEB, COSA SONO?

Quattro modi per intendere gli NZEB Progetto europeo Daikin. Realizzato a Herten (Germania), nZEB sarà dotato di una vera e propria smart grid che gestirà l’afflusso di energia in base alla domanda in tempo reale. L’edificio prevede anche una soluzione con doppia pompa di calore: una alimenta il sistema di riscaldamento radiante a pavimento e un sistema aggiuntivo con pompa di calore air to air per aria primaria, recupero di calore e free-coling. Dato il basso fabbisogno dell’edificio, le pompe di calore sono alimentate con energia prodotta dal fotovoltaico.

è un punto fondamentale per il successo di qualunque progetto di edificio net zero energy. In senso ampio, uno NZEB è un edificio residenziale o commerciale con fabbisogni energetici enormemente ridotti. In questo tipo di edificio, i fabbisogni energetici sono bilanciati grazie a tecnologie che sfruttano efficientemente le fonti energetiche rinnovabili. Tuttavia, questa definizione generale lascia largo spazio all’interpretazione e a fraintendimenti presso i committenti, gli architetti e le altre figure in gioco nell’ambito della progettazione di uno NZEB. Risulta quindi essenziale, per meglio definire efinire in modo omogeneo le aspettative

What is a Net Zero Energy Building?

An NZEB is a residential or commercial building with greatly reduced energy needs. In such a building, efficiency gains enable the balance of energy needs to be supplied with renewable energy technologies. But this broad definition leaves plenty of room for interpretation and for misunderstanding among the owners, architects, and other players in an NZEB project. Agreeing to a common definition of NZEB boundaries and metrics is essential to develop design goals and strategies. Keywords: NZEB, renewable, energy, in situ, building, definition

Non esiste una definizione univoca di edificio ad energia zero. Il punto di partenza sono i fabbisogni, estremamente ridotti, ma molteplici sono le strategie di sfruttamento dell’energia presente in situ di Drury Crawley, Santi Pless e Paul Torcellini *

scopi e strategie di progettazione, mettersi d’accordo su una definizione comune delle unità di misura e dei limiti dei NZEB. Per fare maggiore chiarezza sull’argomento, il Laboratorio Nazionale delle Energie Rinnovabili ha creato due riferimenti bibliografici fondamentali: Zero Energy Buildings: A Critical Look at the Definition (Agosto 2006), che fornisce quattro definizioni di NZEB: sito net zero energy, fonte net zero energy, costi net zero energy, emissioni net zero energy [1], e la pubblicazione Energy Buildings: A Classification System Based on Renewable Energy Supply Options (Luglio 2009) che classifica i NZEBS sulla base della fonte di energia rinnovabile utilizzata.

Energia in Situ Al top del sistema di classificazione c’è il NZEB:A, un edificio che compensa tutti i consumi energetici con energie da fonti rinnovabili disponibili strettamente all’interno della pianta dell’edificio. Nella parte più bassa della classificazione c’è invece il NZEB:D, un edificio che ottiene la definizione di NZEB attraverso una combinazione di fonti rinnovabili disponibili in situ e crediti energetici acquistati da fonti rinnovabili esterne al sito in cui sorge. La Tabella 1 ed il riquadro “Definizioni di Net Zero Energy Buildings” riassumono le quattro definizioni nell’ambito NZEB e le quattro classificazioni riguardanti le modalità di reperimento dell’energia.

Non esiste la “migliore” definizione o il miglior modo di ottenere energia: ognuno di essi ha vantaggi e svantaggi. Piuttosto, l’approccio per ogni progetto dovrebbe essere scelto in modo da soddisfare gli obiettivi del committente. Ma, al di sopra di tutte le definizioni e classificazioni di NZEB, rimane comune un concetto: prima contenere i fabbisogni (strategie demand-side), poi la fornitura dalla rete (strategie supply-side).

Supply Side – Demand Side L’utilizzo di fonti rinnovabili disponibili in situ, piuttosto che esterne, permette di minimizzare l’impatto ambientale globale di un NZEB, perché riduce l’energia necessaria al trasporto ed alla trasmissione nonché le perdite di conversione. Le tipologie tipiche di produzione supply-side includono: fotovoltaico, teleriscaldamento, eolico, idroelettrico, biomasse. Oltre a misure di efficienza, le strategie demand-side possono includere fonti rinnovabili che non possono essere né commercializzate,

NZEB, COSA SONO? né esportate, né vendute: si pensi al riscaldamento solare passivo, alla luce naturale, ai pre-riscaldatori solari dell’aria di ventilazione, ed ai bollitori solari di acqua calda. * Drury Crawley, PhD., Membro ASHRAE; Santi Pless, Membro Associato ASHRAE; e Paul Torcellini, Ph.D., P.E., Membro ASHRAE Solar One. Verrà costruita a Manhattan – New York la nuova sede zero energia di Solar One. L’edificio, denominato Solar Two, utilizzerà solamente tecnologie rinnovabili per produrre l’energia di cui ha bisogno. Ad esempio, sul tetto verrà installato un impianto fotovoltaico che produrrà 99 mila kWh all’anno.

Articolo tratto da Ashrae Journal settembre 2009: Getting to net zero – What is a Net Zero Energy Building?

Definizioni Net Zero Energy Building

Sito Net zero energy: Un sito NZEB produce al suo interno almeno tanta energia rinnovabile quanta ne usa durante l’anno Fonte Net Zero Energy: Una fonte NZEB produce (o acquista) almeno tanta energia rinnovabile quanta ne utilizza durante l’anno Costi NZEB: nel concetto di costo NZEB, i ricavi che il proprietario ottiene dalla vendita di energia rinnovabile prodotta nel proprio edificio ed esportata verso la rete sono almeno uguali alla spesa affrontata per l’acquisto di energia dalla rete durante l’anno. Emissioni NZEB: un edificio a zero emissioni produce (o acquista) energia rinnovabile a zero emissioni in quantitativo tale da bilanciare le emissioni annue dell’edificio. Anidride carbonica, ossidi di azoto, di zolfo, sono tipiche emissioni che un NZEB può bilanciare. Per calcolare le emissioni totali, l’energia importata ed esportata deve essere moltiplicata per gli appropriati moltiplicatori basati sulle emissioni delle società di fornitura e sulle emissioni nel sito (se presenti).

Bibliografia

Tabella 1. La classificazione degli edifici net zero energy attraverso il tipo di fornitura dell’energia rinnovabile. Tutti i NZEB devono ridurre i consumi energetici attraverso strategie di efficienza energetica e tecnologie edilizie demand-side che sfruttano le fonti rinnovabili. (Esempi: Illuminazione naturale, isolamento, riscaldamento solare passivo, impianti HVAC efficienti, ventilazione naturale, raffreddamento evaporativo, pompe geotermiche, raffreddamento con acqua di mare). Inoltre, devono utilizzare energie rinnovabili di tipo supply-side in accordo con una delle quattro classificazioni di NZEB. La terza colonna di questo prospetto commenta, per ogni classificazione, la possibilità di ottenere le definizioni di sito, fonte, emissioni e costi NZEB. Classificazione ZEB

Energie rinnovabili, opzioni supply-side

Definizione ZEB applicabile

Opzioni di fornitura nel sito

NZEB-A

Uso di fonti rinnovabili reperibili all’interno della pianta dell’edificio e direttamente connesse all’impianto elettrico o di acqua calda/refrigerata dell’edificio. (Esempi: fotovoltaico, solare termico, eolico sull’edificio)

Applicabile: Sito, Fonte, Emissioni Difficilmente applicabile: Costo Se i moltiplicatori di fonte ed emissioni per uno ZEB:A risultano elevati durante il periodo di utilizzo dell’energia mentre sono bassi durante il periodo in cui lo ZEB esporta energia verso la rete, ottenere una posizione ZEB per fonti ed emissioni potrebbe essere difficile. Ottenere la qualificazione costi ZEB potrebbe essere difficile perché questo aspetto risulta legato alle politiche locali di compravendita dell’energia.

NZEB-B

Uso delle fonti energetiche rinnovabili come descritto per i ZEB:A ed inoltre: Uso di fonti rinnovabili disponibili nel sito dell’edificio e connesse direttamente all’impianto elettrico od all’impianto di distribuzione dell’acqua calda/refrigerata dell’edificio. (Esempi: fotovoltaico, solare termico idroelettrico a basso impatto ed eolico collocati nella zona parcheggi, in spazi adiacenti all’edificio, ma non fisicamente installati sull’edificio)

Applicabile: Sito, Fonte, Emissioni Difficilmente applicabile: Costo Se i moltiplicatori di fonte ed emissioni per uno ZEB:B risultano elevati durante il periodo di utilizzo dell’energia mentre sono bassi durante il periodo in cui lo ZEB esporta energia verso la rete, ottenere una posizione ZEB per fonti ed emissioni potrebbe essere difficile. Ottenere la qualificazione costi ZEB potrebbe essere difficile perché questo aspetto risulta legato alle politiche locali di compravendita dell’energia.

Opzioni di fornitura fuori sito

NZEB-C

Uso delle fonti energetiche rinnovabili come descritto per i ZEB:A e ZEB:B ed inoltre: Uso di fonti rinnovabili disponibili fuori dal sito ma che permettono la produzione di energia all’interno del sito e connesse all’impianto elettrico od all’impianto di distribuzione dell’acqua calda/refrigerata dell’edificio. (Esempi: Biomasse, pellets in legno, etanolo o biodisel che possono essere importati dall’esterno per produrre energia elettrica e calore nel sito)

Applicabile: Sito Difficilmente applicabile: Fonte, Costo, Emissioni La posizione fonte od emissioni ZEB:C può essere difficile da raggiungere se si utilizzano rinnovabili carbon neutral, come trucioli di legno oppure se il NZEB ha moltiplicatori sfavorevoli di fonte ed emissioni. Ciò può accadere se il ZEB esporta energia in momenti in cui la società energetica ha impatto basso relativamente a sorgente ed emissioni, mentre importa energia in momenti in cui tale impatto è elevato. Gli edifici ZEB:C tipicamente non raggiungono una posizione ZEB per i costi, in quanto i materiali rinnovabili devono essere acquistati per poter essere trasportati nel sito, pertanto può essere molto difficile recuperare queste spese da qualsivoglia utile ottenuto dalla produzione di energia da fonti rinnovabili.

NZEB-D

Uso delle fonti energetiche rinnovabili come descritto per i ZEB:A, ZEB:B e ZEB:C ed inoltre: Acquisto all’esterno di fonti energetiche recentemente certificate, così come previsto da GREEN-E2 o qualunque altro programma di certificazione delle energie rinnovabili. Per mantenere lo status di ZEB bisogna continuare ad acquistare energia da queste nuove fonti. (Esempi: Crediti di emissioni provenienti da impianti eolici, fotovoltaici, o altre tipologie di acquisto “verde”. Tutti gli acquisti off-site devono essere certificati come energie rinnovabili recentemente aggiunte. [2] Un edificio può anche scegliere di negoziare con la società di fornitura dell’energia installando fuori dal sito dell’edificio stesso impianti fotovoltaici od eolici presso zone con buona esposizione al vento o solare. Con questo approccio, è l’edificio che possiede l’impianto acquistando crediti energetici. La società energetica od un terzo invece provvede alla manutenzione dell’impianto)

Applicabile: Fonte, Emissioni Difficilmente applicabile: Sito, Costi Un edificio ZEB:D può essere qualificato rispetto a fonte ed emissioni se riesce ad acquistare abbastanza energia rinnovabile e contemporaneamente ad avere fattori di fonte ed emissioni favorevoli. Non può essere qualificato come sito e costi ZEB.

NZEB PER IL TERZIARIO Edificio sperimentale. Gli obiettivi energetici del Laboratorio Nazionale di Energie Rinnovabili del DOE (NREL) presso Golden, Colorado, sono il raggiungimento di 284 MJ/m²anno, la classificazione Leed Platinum ed un risparmio energetico del 50%.

Verso edifici del lavoro a zero energia P

er ridurre le emissioni di CO2 e, allo stesso tem-

po, ottenere ritorni economici, una soluzione prospettata dalla politica è rappresentata dall’adozione su larga scala di NZEB (Net Zero Energy Building), edifici ad elevata efficienza energetica che utilizzano tecnologie rinnovabili per produrre energia in quantitativi sufficienti a bilanciare quella prelevata dalla rete. Ma quanto è realistica questa visione? Quanto gli NZEB sono vicini a conseguire gli obiettivi fissati in fase di progetto? Quanto costa progettare e realizzare un edificio a zero energia? Grazie ai dati forniti volontariamente dal Zero Energy Buildings Database del DOE – Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, ora è possibile dare una risposta preliminare a queste domande, in particolare riguardo a ciò che permette di realizzare il net zero. Con questi investimenti – uniti alle misure e verifiche dettagliate che li seguiranno – i ricercatori raggiungeranno una comprensione maggiore delle migliori pratiche e tecnologie per l’ottenimento di elevate prestazioni; inoltre, otterranno dati e costi di esercizio per un caso commerciale concreto. La mole di dati raccolti permetterà di realizzare modelli sempre più precisi per il calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici, conferendo, quindi, una maggiore

Come osservò Stewart Brand, “ogni edificio si basa su una previsione. Ogni previsione è sbagliata”. Fare previsioni progressivamente “meno sbagliate” nel tempo – in particolare sull’efficienza energetica degli edifici – è il proposito della banca dati degli edifici a zero energia del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) di Drury Crawley, Santi Plesse Paul Torcellini *

affidabilità alla progettazione net zero energy. Al momento, è ancora presto per la raccolta e, soprattutto, per l’analisi dei dati di efficienza energetica. Ma è già chiaro che gli edifici commerciali ad elevata prestazione energetica – che siano NZEB, o “quasi NZEB” – possono essere costruiti in maniera efficiente dal punto di vista dei costi, realizzando ambienti produttivi per gli occupanti, riducendo i costi di esercizio, ed aumentando la competitività degli immobili.

Sottostime dei consumi Le prime esperienze del DOE hanno riguardato il monitoraggio di sei edifici ad elevata efficienza energetica, non progettati, però, per

raggiungere l’obiettivo net zero. Da una prima analisi è risultato che tutti questi edifici ottenevano risparmi significativi di energia e di costi nelle condizioni effettive di esercizio, ma nessuno di loro raggiungeva i livelli di risparmio previsti in fase di progetto. Le cause sono da ricercare, innanzitutto, nelle previsioni troppo ottimistiche fatte dai progettisti in merito ai comportamenti ed all’uso degli impianti da parte degli occupanti. Ma non solo. Indubbiamente, alcune delle

NZEB PER IL TERZIARIO sottostime sono legate all’incertezza della progettazione stessa ed alla previsione dei rendimenti. L’analisi comunque ha rilevato che il consumo energetico era più elevato di quello previsto, mentre la produzione di energia da fonte rinnovabile fotovoltaica era più bassa rispetto a quanto pronosticato dalle simulazioni. In particolare, a non fornire il contributo atteso è stata la luce naturale, il che vuol dire un impiego maggiore di energia elettrica per l’illuminazione rispetto alla previsione. [8] Scopo base del database degli edifici ad energia zero è proprio quello di contenere queste incertezze e favorire gli investimenti in edifici net zero.

Database degli edifici Attualmente, il database immagazzina dati provenienti da otto edifici commerciali, volontariamente riportati dai rispettivi proprietari e progettisti. Alcuni data set provengono da simulazioni e riguardano strutture ancora da costruire; altri includono dati sia di progetto che di esercizio. Ogni caso di studio fornisce i dettagli sulle tecnologie di efficienza energetica e rinnovabili utilizzate, opinioni sulla/e definizione/i di NZEB utilizzata/e, informazioni in merito ai costi ed ai finanziamenti e tavole di progetto. In generale, gli edifici commerciali che forniscono dati misurati sono molto piccoli (meno 1300 m²) e sono caratterizzati da uno o due piani. La nuova generazione di edifici a zero energia includerà, invece, edifici commerciali più vasti, scuole ed uffici più grandi.

Adam Joseph Lewis Center. Progettato per essere un edificio zero energia, il Lewis Center di Oberlin (Ohio) genera la propria elettricità sul posto attraverso un tetto fotovoltaico da 60 kW e un sistema da 100 kW ubicato sopra il parcheggio.

NZEB e terziario: il progetto del DOE

All’interno del progetto “Net-Zero Energy Commercial Building”, autorizzato durante il Congresso per l’indipendenza energetica and Security Act del 2007 (EISA 2007), il DOE ospita associazioni chiave del settore dell’edilizia commerciale come: la Retailer Energy Alliance (settore dettaglianti) (17%), la Commercial Real Estate Energy Alliance (settore immobiliare) (21%) e la Hospital Energy Alliance (settore ospedaliero) (17%). [1,2,3] EISA 2007 ha inoltre autorizzato l’Iniziativa Net-Zero Commercial Building a perseguire l’obiettivo Zero Energia per tutti i nuovi edifici commerciali entro il 2030, specificando un ulteriore obiettivo zero energia per il 50% degli edifici commerciali entro il 2040 e per il 100% entro il 2050. Grazie al supporto tecnico dei laboratori del DOE, ognuna di queste associazioni si impegna a progettare e costruire nuovi edifici che siano almeno il 50% più efficienti rispetto ai requisiti dettati dallo Standard ASHRAE 90.1-2004 e a ristrutturare quelli esistenti per ottenere un risparmio energetico di almeno il 30% superiore rispetto agli standard.

Interpretare il concetto di NZEB Nodi fondamentali nella ricerca della precisione nella misura dell’efficienza energetica sono le definizioni. Cosa intende la gente con efficienza energetica net zero? Utilizziamo lo stesso linguaggio e le stesse assunzioni? Appare dunque fondamentale allineare obiettivi, aspettative e metodologie di misura. Concettualmente, un

Getting to net zero

Energy consumption in commercial building sector will continue to increase until buildings can be designed to use energy efficiently and produce enough energy to offset their growing energy demand. United States DOE has set an aggressive goal to create the technology and knowledge base for cost-effective net zero energy commercial buildings by 2025, and we are gratified to have many industry leaders joining us in this quest. It is already clear that high-performance commercial buildings – some NZEBs, some “almost NZEBs” – can be constructed cost effectively, providing productive environments for occupants, reducing operating costs, and enhancing the competitiveness of commercial properties. Here is a synopsis of what we’ve learned so far. Keywords: NZEB, DOE, commercial, building, modelling, photovoltaic

Strumenti per lo sviluppo dei NZEB

Di recente, gli obiettivi NZEB sono stati fissati dall’Unione Europea (UE) con la rifusione della direttiva sull’efficienza energetica degli edifici. Gli Stati Membri devono assicurare che tutti gli edifici di nuova costruzione producano tanta energia quanta ne consumano sul posto dal 2018 per gli edifici pubblici e 2021 per quelli privati. Anche le società di professionisti della progettazione edile e alcune realtà politiche hanno riconosciuto l’importanza dei NZEB, tanto che stanno abbracciando questa strategia come chiave per il raggiungimento degli obiettivi energetici e di emissioni. Diversi gli strumenti che potrebbero essere utilizzati per raggiungere questi scopi: • Report ASHRAE Vision 2020 [4], documento che contiene i requisiti per sviluppare entro il 2020 gli strumenti capaci di garantire edifici net zero energy che siano commercialmente realizzabili entro il 2030. Il recente Convegno ASHRAE sugli edifici net zero energy ha messo in evidenza più di 25 poster [5] aventi come tema i NZEB, quelli che in esercizio funzionano a zero, o molto vicino allo zero energia, ed altri a vari stadi di progetto o costruzione. • La Sfida AIA 2030 [6] richiama alla riduzione progressiva dei consumi energetici, cominciando con una riduzione del 50% per i consumi degli edifici esistenti, ed incrementando il risparmio fino al 2030, quando i nuovi edifici saranno ad emissioni zero. Le società di architettura, grandi e piccole, stanno cominciando a prendere l’impegno volontario di adottare obiettivi di risparmio energetico nella progettazione edilizia e di implementare passi successivi per l’ottenimento dell’obiettivo zero emissioni.

NZEB è un edificio che non ha debiti energetici e impatto ambientale quando è in esercizio; è un edificio altamente efficiente, in grado di soddisfare il suo bilancio energetico con tecnologie rinnovabili, producendo almeno tanta energia quanta ne prende dalla rete elettrica. È possibile avere un NZEB anche indipendente dalla rete, con fabbisogni energetici di riserva forniti da fonti rinnovabili come pellets di legno o biodisel. Per portare questo concetto ad una definizione misurabile e verificabile, il Laboratorio per le Energie Rinnovabili ha sviluppato una serie di criteri (si veda articolo a pag.12) sulla base di esperienze reali e dei dati contenuti nel Database Zero

NZEB Edificio sperimentale per controllare costi e prestazioni

Un esempio in costruzione è rappresentato dalle nuove Strutture a Supporto della Ricerca (RSF) del Laboratorio Nazionale di Energie Rinnovabili del DOE (NREL) presso Golden, Colorado. Questa struttura, che comprende uffici amministrativi, esecutivi e centro elaborazione dati di 20253 m², farà affidamento solamente sulle energie rinnovabili, disponibili in copertura e nella zona parcheggio (Classificazione NZEB:B). In esercizio, gli obiettivi energetici dell’edificio sono 284 MJ/ m²anno, il raggiungimento della classificazione Leed Platinum ed un risparmio energetico del 50%. Includendo gli obiettivi di efficienza energetica nel processo di progettazione/costruzione, il NREL sta tentando di assicurare che i modelli utilizzati possano rappresentare quanto effettivamente costruito. Per esempio, per assicurare che l’isolamento termico realizzato rappresenti il valore di resistenza termica del modello energetico sono previste riunioni pre-costruzione ed installazione con lo scopo di posizionare gli isolamenti in modo da minimizzare i ponti termici. Il NREL ha specificato anche, per le apparecchiature, i valori dei carichi da utilizzare nei modelli. Il gruppo di progettazione seguirà anche le fasi di acquisto, controllo ed esercizio delle apparecchiature.

National Renewable Energy Laboratory. La struttura farà affidamento solo sulle energie rinnovabili, disponibili in copertura e nella zona parcheggio. Il Laboratorio Nazionale di Energie Rinnovabili del DOE comprende uffici amministrativi, esecutivi e centro elaborazione dati di 20253 m²

Energy Buildings. Per arrivare ad una definizione condivisa, tutte le parti coinvolte nel progetto di un NZEB devono porsi due domande:

“Come soddisferemo i consumi?” Alcuni progetti si propongono di ottenere il target zero energia nel sito, altri prevedono l’acquisto di energie rinnovabili per incrementare la parte ottenuta dalle rinnovabili in sito. In altri casi il costo energetico costituisce un fattore predominante, pertanto i costi connessi all’energia acquistata devono essere bilanciati dalle entrate

Crescita dei consumi energetici negli edifici

Gli edifici hanno un impatto significativo sui consumi energetici e sull’ambiente. Negli Stati Uniti gli edifici commerciali e residenziali utilizzano circa il 40% dell’energia primaria e, approssimativamente, il 70% dell’energia elettrica. L’energia utilizzata nel settore edilizio continua ad aumentare, innanzitutto perché i nuovi edifici sono costruiti più velocemente di quanto i vecchi vengano dismessi. Il consumo di energia elettrica nel settore dell’edilizia commerciale è raddoppiato tra il 1980 ed il 2000 e ci si aspetta che aumenti di un altro 50% entro il 2025. [10]

economiche provenienti dalla vendita dell’energia prodotta sul posto da fonti rinnovabili. Altro target può essere l’emissione zero di anidride carbonica, ossidi di azoto e biossido di zolfo.

energetiche rinnovabili esterne al sito (ad esempio le biomasse) per produrre potenza in esso od ancora l’acquisto di energia rinnovabile.

“Come scegliere tra le fonti rinnovabili?”

Influenza delle condizioni atmosferiche

Se un progetto mira ad un consumo energetico nullo nel sito, la scelta è limitata necessariamente alle fonti e tecnologie disponibili all’interno della pianta dell’edificio ed al sito in cui esso insiste. Altrimenti si può prevedere l’uso di fonti

La misura e la verifica in corso d’opera sono essenziali per ottenere tutti i benefici che possono derivare da un NZEB. Il DOE raccomanda che lo status di NZEB sia verificato e confermato ogni anno attraverso il monitoraggio delle bollette dell’energia. Realisticamente, un edificio potrebbe essere progettato per rispettare una o più definizioni di NZEB, ma potrebbe non raggiungere una posizione di consumo zero nell’effettivo esercizio di ogni anno. Qualche NZEB potrebbe, infatti, ricadere nella categoria quasi-zero a causa delle condizioni meteorologiche, di particolari condizioni legate all’edificio, della

NZEB

modalità di esercizio od ancora di altri fattori. Quindi, un NZEB ben funzionante potrebbe diventare un “quasi zero” in anni con eventi meteorologici straordinari: in questa situazione si troverebbe ad avere carichi in riscaldamento e raffrescamento al di sopra della media e contemporaneamente risorse di energia solare ed eolica ridotte.

Necessità di adeguare la rete Il DOE ed i laboratori nazionali stanno studiando le potenzialità di ottenimento del target net zero energy anche per il settore residenziale e universitario. Un altro campo di studio, iniziato in collaborazione con le aziende dell’energia, riguarda l’impatto a lungo termine dei NZEB sulla produzione di energia. Le società di fornitura dell’energia sono, ovviamente, preoccupate di quanto una realizzazione su larga scala di NZEBs possa influenzare la stabilità della rete. Ciò che è stato possibile evincere dall’esercizio dei primi NZEB, è che i picchi di domanda per questi edifici sono molto più pronunciati che negli edifici tradizionali. [8] Poiché ai NZEB gran parte dell’energia viene garantita da grandi impianti fotovoltaici, i picchi di richiesta alla rete elettrica si verificano durante la notte, al mattino presto o in giornate particolarmente nuvolose. Pertanto, una grossa fetta della ricerca dovrà essere rivolta alle modalità di accumulo dell’energia in questo tipo di edifici ed alla valutazione degli effetti della loro diffusione su larga scala. Ovviamente, se questi edifici fossero costruiti integrando sistemi di accumulo (che permetterebbero di ottenere profili di carico più piatti e fattori di carico migliori), le aziende energetiche sarebbero più propense ad accettare la diffusione su larga scala degli NZEB. * Drury Crawley, PhD., Membro ASHRAE; Santi Pless, Membro Associato ASHRAE; e Paul Torcellini, Ph.D., P.E., Membro ASHRAE

Articolo tratto da Ashrae Journal settembre 2009: Getting to net zero

Bibliografia

1. Retailer Energy Alliance. www.eere.energy.gov/buildings/retailer. 2. Commercial Real Estate Energy Alliance. www.eere.energy.gov/buildings/real_estate/. 3. Hospital Energy Alliance. www.eere.energy.gov/buildings/hospital/. 4. “ASHRAE Vision 2020.” 2008. www.ashrae.org/doclib/20080226_ashraevision2020.pdf. 5. ASHRAE Net Zero Conference. 2009. Poster Presentations. www.ashrae.org/events/page/2198. 6. AIA 2030 Challenge. www.aia.org/about/initiatives/AIAB079458. 7. Unione Europea (EU) direttiva 2010/31/CE 8. Torcellini, P., et al. 2006. “Lessons Learned from Case Studies of Six High-Performance Buildings.” NREL Report No. TP-550-37542.Golden, Colo.: National Renewable Energy Laboratory. www.nrel.gov/docs/fy06osti/37542.pdf. 9. U.S. Department of Energy. Zero Energy Buildings Database. zeb.buildinggreen.com. 10. EIA. 2005. Annual Energy Review 2004. Washington: U.S. Departmentof Energy, Energy Information Administration. www.eia.doe.gov/emeu/aer/contents.html.

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PROGETTI

Due edifici a energia zero Un edificio del terziario a Budapest e uno residenziale nelle Marche sono stati progettati con l’obiettivo di renderli a energia zero. Dopo oltre un anno di monitoraggio risulta, in entrambi i casi, che gli edifici consumano più di quanto non producano. Un’analisi ragionata delle cause condotta da chi era coinvolto in prima persona nel processo di progettazione di Federico M. Butera

L’

Europa (e non solo l’Europa) si avvia a una trasformazione radicale della sua edilizia nuova nel corso di questo decennio: bisognerà prepararsi per imparare a costruire, con costi accettabili, edifici “a energia quasi zero” come recita l’aggiornamento della Direttiva sulle prestazioni

energetiche degli edifici. Ottenere questo risultato non è facile, per numerose ragioni: dalla resistenza al cambiamento di tutti gli attori che sono coinvolti nel mondo delle costruzioni alla necessità di introdurre nuovi saperi nella progettazione, nella esecuzione, nel collaudo e

nella gestione degli edifici. Si tratta di nuovi saperi legati alla messa in opera delle conoscenze nell’ambito della termofisica degli edifici, dell’illuminazione naturale, dell’impiantistica, delle tecnologie

confronto fra le prestazioni attese e quelle reali di conversione dell’energia, rinnovabile o no. Questi nuovi saperi devono essere prima di tutto formati e poi accettati nel processo che va dalla progettazione alla gestione dell’edificio. Si prefigura un salto di qualità che vede crescere la quantità di conoscenza da integrare nell’opera edile, non fosse altro che per il fatto che un edificio a energia quasi zero realizzato con successo in un qualche posto, non può essere replicato tale e quale neanche a pochi chilometri di distanza. La ottimizzazione dei costi e delle prestazioni impone l’adattamento alle condizioni locali e ai modelli d’uso. Tutti questi problemi sono emersi, direttamente e indirettamente, nelle due esperienze delle quali chi scrive è stato direttamente partecipe: la ristrutturazione di

un Centro Conferenze a Budapest e la progettazione di una palazzina residenziale nelle Marche. Esperienze, alcuni risultati delle quali sono descritti nel seguito, che dimostrano la necessità di farle e che permettono di guardare un po’ più criticamente a tanti proclamati edifici sostenibili,

sulle cui prestazioni non è fornita alcuna evidenza sperimentale; esse suggeriscono inoltre la necessità di cominciare a prepararsi fin d’ora all’edificio a energia quasi zero, che costituisce non una piccola variante degli edifici di oggi, ma una trasformazione radicale.

Two zero-energy buildings: a comparison between the expected and actual performance

A residential building in central Italy and an office building in Budapest have been designed with the aim of making them zero energy, able to supply the entire heat and electricity through renewable sources. In both cases, the energetic design has been accompanied by a careful optimization of the thermal performance of the building, through the use of dynamic simulation models. After more than a year of data collection the real power consumption results higher than expected: the buildings consume more than they produce. There are varied reasons for this lack of coincidence between the predictions and measured results, but the main causes can be identified in the different modes of use of the building, and the significant weight of the power consumption due to pumps and fans. This last factor deserves a thorough. The plant design choices results no longer consistent with the reduced heat load imposed by law. Also, the low quality of plant construction and the lack of attention paid in the final testing, calibration the various components influenced the plant efficiency. The article led to compare the results of simulations carried out in the design phase with the measured data, with a degree of disaggregation that allows the readers to draw general conclusions. Keywords: ????, ????

Centro Conferenze del Regional Environmental Center

Il contesto Il nuovo Centro Conferenze del Regional Environmental Center (REC) di Szentendre (Budapest, Ungheria) è il risultato di una Tabella 1 – Dati geografici e climatici di Budapest Latitudine 47°40' N – Longitudine 19°04' E – Altezza slm 134 m Temp. media Umidità media Radiaz. globale orizz. (°C) (%) (kWh/m²)

Gen

-1,6

0,9

Feb

1,1

1,7

Mar

5,6

2,8

Apr

11,1

4,3

Mag

15,9

5,2

Giu

19,0

5,7

Lug

20,8

5,9

Ago

20,2

5,0

Set

16,4

3,6

Ott

11,0

2,3

Nov

4,8

1,2

Dic

0,4

0,7

ristrutturazione che aveva l’obiettivo di realizzare un edificio a energia zero. I dati geografici e climatici della località in cui sorge l’edificio sono riportati in Tabella 1. Il vecchio Centro Conferenze (fig. 1) consumava molta energia, non raggiungeva standard adeguati di comfort e non era più in grado

di soddisfare le crescenti esigenze del REC. Uno studio di fattibilità, che aveva l’obiettivo di riorganizzare la distribuzione interna e di aggiungere nuovi spazi (per raggiungere una superficie utile totale di circa

Figura 1 – Il vecchio Centro Conferenze del Regional Environmental Center a Szentendre

Figura 2 – Piante e viste del Centro Conferenze del REC (in alto facciata esposta a est, in basso facciata esposta a ovest).

800 m²), identificando al contempo i mezzi più adeguati per ridurre i consumi energetici e innalzare lo standard di comfort, mostrò che era possibile trasformare il Centro Conferenze del REC in un emblematico esempio di ristrutturazione sostenibile. Questa sfida fu raccolta dal REC, e il fine del progetto di ristrutturazione del Centro Conferenze diventò quello di raggiungere l’obiettivo di avere un edificio a zero consumo di energia di origine.

un edificio capace di soddisfare le esigenze più impegnative in ordine all’estetica, alla funzionalità e al comfort, con consumi energetici talmente bassi da poter essere soddisfatti con energia rinnovabile prodotta localmente. Nel nuovo Centro Conferenze l’involucro, la distribuzione interna e i sistemi energetici sono stati totalmente riprogettati (fig. 2), mirando a una completa integrazione reciproca: un modello esemplare di ristrutturazione sostenibile, in cui vengono impiegate le migliori tecniche architettoniche e le più efficienti tecnologie di conversione dell’energia.

La metodologia e le scelte progettuali

È stato messo in atto un processo progettuale che ha visto dialogare ed integrarsi – fin dall’inizio – l’architetto, l’impiantista e l’esperto energetico. L’integrazione fra le competenze ha portato alla messa a punto di un diverso approccio progettuale, ritenuto specificamente adeguato al caso in esame: invece di iniziare dalla forma si è partiti dalle funzioni, e in particolare si è scelto di partire dalla progettazione delle superfici vetrate, in termini di forma e dimensione, con l’obiettivo di massimizzare l’illuminazione naturale. Non si è seguito l’altro possibile approccio, quello di

Per raggiungere l’obiettivo prefisso sono state adottate due strategie: minimizzazione della domanda di energia e uso delle risorse energetiche disponibili localmente. Le due strategie sono state messe in atto mediante l’impiego di tecnologie e tecniche disponibili sul mercato, integrandole in modo tale che il risultato finale è

Prima le funzioni, poi la forma

massimizzare gli apporti solari, a causa dell’infelice orientamento dell’edificio, che si allunga in direzione nord-sud, esponendo quindi le facciate principali a est e ovest. Una volta definite le dimensioni e la forma delle superfici vetrate, sono state ottimizzate, mediante simulazioni dinamiche, le trasmittanze dei componenti opachi e trasparenti. Il processo di ottimizzazione, che tiene conto tanto del carico termico invernale che di quello estivo, ha portato ai valori riportati in tabella 2). Si può notare che i valori trovati non sono bassi come ci si potrebbe aspettare in un clima rigido come quello di Budapest; ciò è dovuto al fatto che, oltre un certo grado di isolamento, quel più che si guadagna in inverno si perde d’estate, dato che l’edificio durante le notti, che sono solitamente fresche, non riesce a disperdere il calore. Tabella 2 – Trasmittanze componenti di involucro Trasmittanza (W/m² K) Muri perimetrali

0,20

Vetro

1,5

Infisso

1,7

Tetto

0,22

Solaio inferiore

0,3

Separate le funzioni della finestra per ridurre l’abbagliamento Seguendo un processo di prova-e-sbaglia supportato dall’impiego di software specifici per la valutazione del comfort luminoso, si è arrivati alla configurazione di facciata di fig. 2, che: 1. Massimizza la “daylight autonomy” degli ambienti, cioè il numero di ore in cui non è necessario fare uso di illuminazione artificiale, riducendo i consumi di energia elettrica. 2. Garantisce l’eliminazione dell’abbagliamento. 3. Minimizza i costi della facciata. La forma, la posizione e la dimensione delle superfici vetrate deriva dalla decisione iniziale di separare le due funzioni della finestra: illuminazione naturale e visione del mondo esterno. Questa separazione permette, fra l’altro, di ridurre o addirittura eliminare il problema dell’abbagliamento. Il nastro vetrato posto in alto, a filo con il soffitto chiaro, in congiunzione con la mensola sottostante (light shelf), permette di illuminare più in profondità gli ambienti ed eliminare la vista diretta del sole in quasi tutti gli ambienti. Sotto il nastro vetrato sono state disposte le finestre, dimensionate in modo da permettere il rapporto visivo con l’esterno. Anche nel caso in cui arrivi sole diretto, la finestra può essere oscurata per evitare l’abbagliamento, ma la luce naturale continua ad arrivare, diffusa, dall’alto e non occorre attivare l’illuminazione artificiale (fig. 3), contrariamente a quanto accade normalmente negli edifici con facciate interamente vetrate.

Funzionamento schermature esterne Allo scopo di minimizzare i consumi energetici e di massimizzare il comfort luminoso, gli elementi ombreggianti esterni sono mobili e automatizzati. L’intenzione era di avere un involucro dinamico capace di adattarsi alle condizioni ambientali interne ed esterne. In realtà, poi, ci si è limitati all’adattamento alle sole condizioni ambientali esterne. In particolare è stato previsto, per l’inverno, che le protezioni solari esterne delle finestre venissero riaperte ogni mattina automaticamente, per evitare che rimanessero chiuse anche in una giornata coperta qualora, per

Figura 4 – Schema funzionale del Centro Conferenze

Figura 3 – Illuminazione solo naturale anche con le protezioni solari usate per eliminare l’abbagliamento

evitare l’abbagliamento, fossero state azionate manualmente il giorno prima. Per l’estate, invece, si è previsto che le protezioni esterne delle finestre si chiudessero automaticamente quando la facciata fosse esposta alla radiazione solare diretta. Questa parte del progetto non è stata realizzata subito, per motivi di budget, ma successivamente si è rivelata necessaria a causa del cattivo uso dell’azionamento manuale da parte degli occupanti, malgrado fosse stato loro distribuito un manualetto che descriveva i comportamenti virtuosi da adottare.

Impiantistica Per l’illuminazione artificiale sono stati impiegati apparecchi illuminanti ad alta efficienza e a intensità regolabile, controllati in modo da integrare la luce naturale con la quantità che occorre. Sensori di presenza spengono le luci negli ambienti non occupati. Il sistema di riscaldamento e condizionamento degli uffici, della biblioteca e della sala riunioni si basa su soffitti radianti e aria primaria; nella sala conferenze, nell’area multifunzionale e nella sala riunioni la portata dell’aria fresca di rinnovo varia in funzione del numero di persone presenti, mediante sensori di CO2, evitando così sprechi di energia quando gli ambienti sono vuoti o semivuoti. Il calore e il freddo sono forniti da due pompe di calore geotermiche, con 12 sonde verticali profonde 100 metri. Nelle giornate in cui il carico di condizionamento è moderato, l’edificio è raffreddato in “free cooling”, utilizzando, mediante uno scambiatore, l’acqua fredda proveniente dalle sonde geotermiche. Quest’acqua viene inviata alle UTA, al posto di quella refrigerata dalla pompa di calore, che viene tenuta inattiva.

Le prestazioni energetiche previste

Le prestazioni energetiche effettive

Il consumo energetico totale annuo stimato per il riscaldamento e il condizionamento del nuovo edificio era di soli 30 kWh/m², contro un valore di oltre 300 kWh/m² del vecchio. Il consumo è stato valutato attraverso simulazioni dinamiche eseguite con Energy+. Nelle simulazioni è stato previsto un impiego discontinuo della sala conferenze e della sala multifunzionale, sulla base delle indicazioni fornite dalla committenza: solo 80 giorni l’anno, di cui 20 con un affollamento di 120 persone e 60 giorni con 40 persone. L’unica forma di energia usata nell’edificio è l’elettricità, per riscaldare, raffreddare, illuminare, alimentare i computer e tutte le altre apparecchiature elettriche. Essa è fornita da un sistema fotovoltaico (29,5 kWp) connesso alla rete, integrato nella facciata sud e in una pensilina sul tetto (fig. 4). Il risultato delle simulazioni è che nelle giornate soleggiate la produzione di energia elettrica è superiore ai consumi dell’edificio, e l’eccesso viene inviato in rete. Nelle giornate coperte e la sera, è la rete a fornire l’energia elettrica necessaria. Complessivamente, nel corso dell’anno l’eccesso di elettricità immessa in rete e la quantità assorbita si bilanciano. Secondo le previsioni di progetto, quindi, l’edificio è 100% solare.

Un sistema di acquisizione dati è stato installato, per la produzione fotovoltaica, nel febbraio 2008 e per i consumi elettrici nel dicembre 2009. La produzione di energia elettrica dell’impianto fotovoltaico, media nel biennio, è risultata del 9% superiore a quella simulata (30100 kWh invece di 27600). I consumi misurati, invece, sono risultati 4,5 volte superiori rispetto a quelli simulati (115 MWh contro 25, estrapolando i consumi dei mesi di agosto, settembre e ottobre 2010, non disponibili al momento della scrittura di questo articolo), e 3,8 volte più elevati della produzione fotovoltaica (fig. 5).

Figura 5 – Confronto fra i valori mensili simulati e misurati 18

MWh

Consumo misurato 8

Consumo simulato Produzione FV misurata

0 Novembre Dicembre

Gennaio

Febbraio

Marzo

Aprile

Maggio

Giugno

Luglio

Anni 2009-2010

Analisi della divergenza tra prestazioni attese e reali Il differente risultato tra le simulazioni energetiche effettuate in fase progettuale e il consumo misurato (115 MWh anziché 25 MWh stimati) non deriva da errori nelle simulazioni, ma da un diverso modo d’uso rispetto a quanto era stato previsto. Anzi, correggendo i consumi simulati, adeguandoli al reale modo d’uso, la corrispondenza fra le previsioni e le misure è del tutto soddisfacente. Le principali differenze fra i modi d’uso dell’edificio sono: 1. Ore di funzionamento dell’impianto (tab. 3). La grande diffe-

renza è dovuta a diversi fattori: a. Accensione più anticipata e più ritardata dell’impianto, rispetto alle previsioni. b. Sale conferenze e multifunzione attive tutti i giorni, anche se non utilizzate. c. Sale conferenze e multifunzione effettivamente utilizzate per molti più giorni all’anno di quanto previsto, perché spesso date in uso a soggetti terzi per eventi. d. Edificio attivo, e quindi impianto funzionante a pieno regime, anche nei week-end e nei giorni festivi.

2. Temperatura dell’aria. Nelle simulazioni si era previsto che la temperatura dell’aria venisse mantenuta a 20°C in inverno e 26°C in estate, tenendo anche conto dei soffitti radianti. In realtà gli occupanti hanno modificato la posizione del termostato assestandosi a un valore di circa 23°C sia in inverno che in estate. 3. Temperatura minima nelle ore di non occupazione. Si era previsto che questa temperatura fosse di 16°C. Nel funzionamento reale è stata spostata a 18°C. I consumi largamente superiori alle previsioni,

Tabella 3 – Ore di funzionamento dell’impianto previste ed effettive Simulato Effettivo Incremento (%) Ore/anno di funzionamento di uffici, biblioteca e sala riunioni

2000

4325

116

Ore/anno di funzionamento della Sala Conferenze e della sala multiservizi

640

3850

502

influenza degli ausiliari nel consumo di un edificio a zero energia

Apparecchiature e illuminazione; 24%

Nella fig. 6 emerge chiaramente la criticità del sistema di pompe, ventilatori e attuatori nel bilancio energetico di un edificio a bassa domanda di energia: la maggior parte dei consumi è dovuta proprio ad essi, ed è quindi a questo aspetto della progettazione impiantistica (nonché della realizzazione e del collaudo) che bisogna prestare la massima attenzione.

Apparecchiature e illuminazione; 18% Pompa di calore; 31%

Pompa di calore; 35%

Pompe, ventole, attuatori; 51%

Pompe, ventole, attuatori; 41%

Figura 6 – Distribuzione dei consumi finali di elettricità Il minor peso, nella simulazione, dei consumi delle pompe e dei ventilatori deriva principalmente dal fatto che il 7 luglio non era un giorno molto caldo, e quindi la pompa di calore lavorava a bassa potenza, ed era inoltre molto più basso della media annuale il ricorso alla illuminazione artificiale.

paradossalmente, sono il risultato del successo del progetto: la maggior parte delle differenze nel modo d’uso, infatti, deriva da: a. L’edificio è un richiamo per le sue caratteristiche di basso impatto energetico, e viene visitato da soggetti diversi: da delegazioni straniere a scolaresche locali (da questo deriva sia l’operatività dell’edificio nei giorni festivi che l’aumento della temperatura nelle ore di non occupazione, quest’ultima determinata dalla necessità di preservare le piante fiorite che

adornano permanentemente i diversi ambienti al fine di creare una atmosfera accogliente per i visitatori); b. La sala conferenze è molto apprezzata per il suo comfort e la sua funzionalità, e quindi richiesta in uso da terzi. Infine, la tendenza verso un modo di vestire sostanzialmente invariato estate-inverno negli uffici, e verso preferenze di condizioni ambientali sempre più nord americane, con conseguente preferenza per una temperatura costante di

23°C, più alta di quella prevista in inverno e più bassa in estate. La buona rispondenza fra le simulazioni (se adeguate agli effettivi modi d’uso) e le misure è confermata dalla distribuzione dei consumi finali di elettricità, come mostrato in fig. 5, in cui è confrontata la torta dei consumi medi annuali simulati e quella dei consumi del 7 luglio 2010.

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Leaf House Il contesto La Leaf House è una palazzina a tre piani, con sei appartamenti (quattro da 86,5 m² e due da 58,5 m²), per un totale di 477 m², situata a Angeli di Rosora, nelle Marche (fig. 7). L’edificio è parte di un progetto più ampio, la Leaf Community, promosso da un imprenditore marchigiano che opera nel campo delle misure, controlli e regolazione. La Leaf Community comprende già un impianto mini-idraulico da 38 kW, una casa colonica riscaldata con caldaia a biomassa proveniente dalla cura della vegetazione lungo le rive di un corso d’acqua adiacente, la prossima realizzazione di un edificio per uffici, laboratori e produzione a basso/nullo impatto energetico, oltre a pre-esistenti edifici che sono stati soggetti a misure di efficienza energetica e corredati di impianti fotovoltaici. I dati geografici e climatici del sito sono riportati in Tabella 4.

Le scelte progettuali L’edificio, che è orientato a sud, è stato progettato con l’intenzione di ridurre al minimo la domanda di energia per la climatizzazione. In Tabella 5 le trasmittanze dei componenti di involucro. Nel tetto sono integrati 150 m² di pannelli fotovoltaici per un totale di 19,8

Figura 7 – La Leaf House

Tabella 4 – Dati geografici e climatici di Angeli di Rosora Latitudine 43°47' N – Longitudine 13°07' E – Altezza slm 130 m Temp. media Umidità media Radiaz. globale orizz. (°C) (%) (kWh/m²) Gen

4,3

81,2

1,3

Feb

5,4

75,1

2,3

Mar

8,1

73,2

3,4

Apr

11,0

73,1

4,5

Mag

16,6

69,9

5,9

Giu

20,9

61,7

6,6

Lug

23,4

57,5

6,6

Ago

23,2

61,8

5,6

Set

17,9

74,3

4,1

Ott

14,3

80,7

2,6

Nov

9,1

84,6

1,4

Dic

5,4

84,7

1,1

kW e nella facciata 18 m² di collettori termici per la produzione di acqua calda.

climatizzazione invernale ed estiva (fig. 8). In estate interviene un deumidificatore per ogni appartamento. Nelle giornate estive meno estreme il pavimento radiante viene raffreddato in free cooling, usando acqua raffreddata, invece che dalla pompa di calore, attraverso scambio termico col pozzo geotermico. Il sistema di ventilazione meccanica è dotato di recuperatore di calore e un sensore di CO2

Impiantistica L’impianto di climatizzazione è a pompa di calore geotermica (tre sonde profonde 100 m) e pavimenti radianti per la

Tabella 5 – Trasmittanze componenti di involucro Trasmittanza (W/m² K) Muri perimetrali Vetro (vetro + infisso)

0,15 1,33 1,41*

Tetto

0,25

Soletta su terreno

0,41

*A seconda della dimensione, cioè del rapporto vetro/infisso

Il basso valore delle trasmittanze dei muri e dei vetri, più basso di quello usato per l’edificio di Budapest, deriva dal fatto che l’edificio era stato già progettato con l’intenzione di certificarlo in classe A e oltre, senza fotovoltaico, e la valutazione delle trasmittanze necessarie per ottenere il risulatato era stata basata sul metodo usato per la certificazione energetica. Ne è risultato un sovradimensionamento delle capacità isolanti dei muri e dei vetri.

Figura 8 – Schemi impianti. A sinistra, funzionamento invernale (pavimento e aria caldi); a destra, funzionamento estivo (pavimento e aria freddi)

per appartamento che attiva una serranda di regolazione che lascia passare la portata necessaria in funzione della presenza di persone e del loro numero, indirettamente misurati dalla concentrazione di CO2. L’aria esterna attraversa un canale sotterraneo, preriscaldandosi in inverno e preraffreddandosi in estate, se la temperatura del terreno è rispettivamente maggiore o minore di quella dell’aria.

Figura 9 – Monitor per il controllo dei consumi In ogni appartamento è presente un monitor touch screen che permette di leggere, per ogni ambiente, sia i consumi in tempo reale che la serie storica, al fine di indurre comportamenti virtuosi negli occupanti.

Gli appartamenti sono forniti di una ricca dotazione di apparecchiature elettroniche (cordless, televisore, decodificatore, WiFi, ecc.) ed elettrodomestici di classe A+ (lavabiancheria, lavastoviglie, frigorifero, forno elettrico e a microonde, cucina a induzione, ecc.).

Infine, allo scopo di fare arrivare la luce naturale in due bagni che, per la loro posizione, non potevano essere provvisti di finestra, sono stati utilizzati dei tubi di luce. Non tutti gli appartamenti sono dotati di piastra a induzione per cucinare, in alcuni si usa il gas.

Monitoraggio in tempo reale Al fine di tenere sotto controllo tutti i parametri leggibili nei monitor di ogni appartamento e gli altri relativi al funzionamento dell’impianto, sono stati installati 1200 sensori collegati a un sistema di acquisizione dati, a sua volta collegato con un computer.

Tabella 6 – Consumi energetici e produzione Consumi

Simulati

Misurati* kWh

Apparecchiature elettriche/elettroniche

12000

10354

Climatizzazione + ACS

6450

19884

Sistema di monitoraggio

----

6715

Totale

18450

36953

Impianto fotovoltaico

24750

25650

Impianto ACS

5890

4230

Produzione

I consumi di gas non vengono presi in considerazione, quindi i consumi energetici a cui si fa riferimento nel seguito sono tutti elettrici. Anche i consumi per riscaldamento, condizionamento e ACS sono riportati a consumo elettrico attraverso il sistema a pompa di calore.

* 1 gennaio 31 dicembre 2009

Le prestazioni simulate e quelle misurate Poiché, come è noto, i valori di consumo di energia primaria ottenuti usando il metodo di calcolo previsto per la certificazione (UNI TS 11300), non possono considerarsi attendibili in edifici ad alta prestazione energetica e con sistemi di controllo sofisticati (trattandosi di un metodo semi-stazionario), si è proceduto ad una simulazione dinamica utilizzando il software Design Builder. È stata anche eseguita una valutazione della produzione annua dell’energia elettrica del tetto fotovoltaico e dei collettori termici mediante il software Retscreen. I risultati sono sintetizzati nella Tabella 6, dove sono anche riportati i valori annuali misurati. Va notato che ciascuno dei quattro appartamenti più grandi è stato occupato, nel corso del 2009, da due persone; uno con minore continuità degli altri. Gli altri due, i più piccoli, sono stati occupati solo occasionalmente. Ciò si riflette, soprattutto, nei consumi di acqua calda e, in misura minore, in quelli delle apparecchaiture elettriche (fig. 10).

Considerazioni I consumi reali totali (climatizzazione e usi elettrici), anche se depurati da quelli relativi al sistema di monitoraggio (che non ci sarebbero in una palazzina normale), sono più alti di quelli simulati, oltre una volta e mezza, malgrado due degli appartamenti non siano stati occupati continuamente e un terzo sia stato usato poco e tenuto a temperatura

più bassa; c’è da dire, però, che le simulazioni sono state effettuate ipotizzando 20°C negli ambienti, in inverno, mentre nella realtà gli occupanti hanno operato sul termostato, portando la temperatura a 21-22°C; questo fattore, tuttavia può giustificare solo in piccola parte la differenza.

Il consumo elettrico imputabile alla climatizzazione e alla produzione di acqua calda è risultato, dalle misure, superiore a quello delle apparecchiature elettriche ed elettroniche domestiche. Le simulazioni, invece, avevano dato una previsione opposta (fig. 11). Si tratta di un risultato che non corrisponde alle aspettative, e non solo perché le simulazioni avevano fornito una distribuzione molto diversa. È Infatti facilmente prevedibile che, a causa della riduzione dei consumi per la climatizzazione e la produzione di acqua calda, finiscano per prevalere quelli dovuti agli usi elettrici domestici.

LE MotIvAzIonI dEI MAggIoRI ConsuMI Queste divergenze fra i valori simulati e misurati, le evidenze derivanti dalle altre esperienze, e la mancata copertura totale dei consumi con la

Figura 10 – Consumi finali 2009 di elettricità (kWh) per appartamento (n. 1, 2, e 4 occupati con continuità; n. 3 per un periodo di tempo inferiore; n. 5 e 6 occasionalmente).

App. 6

App. 5

App. 4

Riscaldamento e condizionamento Acqua Calda Sanitaria

App. 3

App. elettriche/elettroniche App. 2

App. 1

1000

2000

3000

4000

5000

6000

kWh

Figura 11 – Distribuzione consumi finali di energia elettrica; confronto fra valori simulati e misurati (depurati dei consumi per il monitoraggio)

Apparecchiature elettriche/ elettroniche; 34%

Climatizzazione + ACS; 66%

Figura 12 – Distribuzione dei consumi finali di energia primaria negli appartamenti di Abundance Climatizzazione + Le Soleil e ACS; 28% Solarsiedlung (valori medi) Apparecchiature elettriche/ elettroniche; 72%

analogie di consumo con alTri nzeb

Del resto, questa previsione è confermata in altri casi di edifici a energia zero, o quasi, di cui erano disponibili i dati misurati di consumo, quali Abondance Le Soleil a Montreal, in Germania. Nel primo caso si tratta di tre appartamenti da 96 m² che occupano una parte di una palazzina di tre piani. L’intero consumo energetico annuale è soddisfatto da un impianto fotovoltaico sistemato sul tetto dell’edificio. Il secondo caso invece è relativo ad alcuni edifici di un insediamento a energia quasi zero a Friburgo. Sono stati analizzati i consumi di 20 appartamenti situati in quattro palazzine ed è stata fatta la media. La distribuzione dei consumi finali dei due casi, che coincide, è riportata in fig. 12. Risulta evidente che i consumi di energia primaria per alimentare le apparecchiature elettriche ed elettroniche sono di gran lunga maggiori di quelli destinati alla climatizzazione, in analogia a quanto risultava dalle simulazioni eseguite per la Leaf House.

produzione hanno indotto ad avviare un attento esame dei dati disponibili, per individuare le cause dei consumi anormalmente alti di energia. Fra le cause non possono certamente essere annoverate le dispersioni termiche dell’involucro, in quanto molto basse. sovrastima dEi guadagni solari Probabilmente, invece, nella realtà sono molto inferiori i guadagni solari, rispetto alle previsioni, a causa della scelta di tende interne non molto maneggevoli nell’uso, che inducono gli occupanti a lasciarle sempre abbassate, attenuando

quindi il positivo effetto della radiazione solare in inverno. Si tratta comunque di quantità che, seppure aggiunte agli effetti della più alta temperatura interna, non giustificano l’entità dei maggiori consumi. pErformancE dEll’impianto Il nodo sta nell’impianto di climatizzazione, le cui prestazioni sono molto al di sotto delle più pessimistiche previsioni. Con ogni probabilità la causa risiede nel sistema di regolazione (le pompe e i ventilatori sono con inverter) e nelle prestazioni della pompa di calore. Resta il fatto, comunque,

che il consumo di energia primaria fossile della Leaf House è di soli 21 kWh/m² per tutti i servizi energetici, esclusa la cucina, e che la produzione fotovoltaica supera di oltre 5.000 kWh/anno il consumo di energia elettrica per la climatizzazione, anticipando di oltre un decennio le prescrizioni della nuova direttiva europea sugli edifici a energia quasi zero (se la definizione viene letta nel modo meno restrittivo).

lezione appresa Perché gli NZEB non costano, ma potrebbero costare cari

Le conclusioni di Federico Maria Butera sul caso in esame indicano una strada per giungere preparati agli obblighi della direttiva 2010/31/CE sugli edifici a zero energia. Un percorso tecnico e temporale che servirà a tracciare la necessaria curva di apprendimento per progettisti e utenti. Professor Butera, Lei è stato direttamente coinvolto nella progettazione energetica di questi edifici. Sebbene i risultati disattendono le premesse iniziali c’è comunque una lezione da apprendere? Numerose sono le evidenze che derivano dai due casi esaminati e numerosi sono i suggerimenti. Il massiccio uso La prima evidenza è che – se è vero che ormai prodei software per la gettare un edificio a bassa domanda di energia per la certificazione porta a climatizzazione non è più, apparentemente, un gran progettare gli involucri problema – in realtà non è un problema solo se lo si come thermos. fa costare tanto, cioè se non si è capaci di ottimizzarlo e ci si limita a trattare l’involucro come un thermos. Ritiene che le nuove pratiche progettuali eccedano con l’isolamento? Purtroppo questa è in genere la regola, e ciò deriva, oltre che dalla limitata diffusione delle competenze necessarie per progettare in modo ottimale l’involucro di un edificio, anche dall’impiego – per la progettazione – dello stesso metodo di calcolo imposto per la certificazione. Quindi sconsiglia l’utilizzo dei software di certificazione per la progettazione. L’uso di questo metodo porta generalmente a sovradimensionare l’isolamento delle superfici opache e trasparenti, rispetto ai valori ottimali. Ne derivano alti costi di costruzione e conseguentemente lunghi tempi di ritorno dell’investimento. Una progettazione integrata, che vede fin dall’inizio confrontarsi l’architetto, lo strutturista, l’impiantista e l’esperto energetico – lo si è dimostrato con il Centro Conferenze del REC – dà luogo a maggiori costi molto limitati che si ripagano in tempi assolutamente ragionevoli. Secondo Lei ci sarebbe un’errata percezione dei maggiori costi legati all’efficienza. La riluttanza del settore immobiliare ad abbracciare l’efficienza energetica nell’edilizia deriva principalmente dai costi eccessivi e non remunerativi che vengono solitamente, ed erroneamente, proposti. Se non viene rivisto il modello corrente del processo progettuale, la messa in atto dell’obbligo europeo di costruire edifici quasi a energia zero avrà un costo inutilmente elevato per la collettività. Nell’analisi dei casi è risultato di particoSe non viene rivisto il lare rilevanza il consumo degli ausiliari, modello corrente del come pompe e ventilatori. processo progettuale, Fino a quando i consumi energetici per la produzione o la sottrazione di calore, a causa della scarsa la messa in atto dell’obbligo europeo qualità dell’involucro, erano molto elevati, il consumo degli ausiliari era una frazione di scarso rilievo. di costruire edifici Migliorando gli involucri, le cose cambiano, e in ediquasi a energia fici in cui la domanda di energia sia per riscaldare che zero avrà un costo inutilmente elevato per raffreddare è molto ridotta – grazie all’alta qualità dell’involucro – quei consumi che prima erano per la collettività. marginali diventano centrali. Se, però, comincia a cambiare la pratica progettuale degli involucri, non lo stesso – o almeno non alla stessa velocità – avviene per gli impianti. Perché la pratica progettuale impiantistica sarebbe rimasta indietro? Si continua ad usare regole progettuali inadeguate, quale quella che prevede un salto di temperatura di 5°C in estate, o di 10°C in inverno nei terminali e negli scambiatori di calore in genere; se questa regola come suggerisce l’ASHRAE Greenguide, venisse sostituita da una che prevede un salto, rispettivamente, di 10 e 20°C, la portata necessaria di fluido si dimezzerebbe, ed è noto che la potenza della pompa (o del ventilatore) cresce con il cubo della portata; si otterrebbero, quindi, notevolissimi risparmi energetici. Naturalmente, non è detto che si debba andare per forza a 10 e a 20°C di salto, perché ci sono altri fattori

Ringraziamenti

Un ringraziamento va a Ferenk Andras, del REC, per le preziose informazioni fornite e, riguardo alla Leaf House, a Davide Nardi Cesarini e Maddalena Spallacci, del Gruppo Loccioni, per la disponibilità e l’assistenza prestata.

limitanti, specie in funzionamento estivo. Occorre però rimettersi, con serietà e umiltà, a ottimizzare caso per caso, cioè a progettare sul serio invece che affidare il compito a un software che prepara anche la copertina elegante della relazione tecnica (oltre alla relazione stessa). Eppure anche il comportamento degli occupanti ha influito nei maggiori consumi. Questo è un aspetto che va tenuto in grande conto. Numerose ricerche hanno messo in evidenza larghissime variazione di consumi in abitazioni identiche e con lo stesso numero di abitanti, e in edifici per ufficio molto simili. È sempre più necessario che l’edificio sia corredato di un manuale di uso, e che gli occupanti Si continuano ad usare regole progettuali siano sempre più coscienti degli effetti energetici inadeguate, quale dei loro comportamenti e del modo con cui usano i sistemi di climatizzazione. Esperienze come quel- quella che prevede un le sopra descritte dovrebbero essere moltiplicate: salto di temperatura di quello degli edifici a energia zero è un territorio an- 5°C in estate, o di 10°C cora tutto da esplorare, e occorre costruire la curva in inverno nei terminali e negli scambiatori. di apprendimento. Come ritiene possibile riuscire ad addestrare gli occupanti? È quanto si sta facendo in Gran Bretagna con un programma specifico, già finanziato con una prima tranche di 60 milioni di sterline, per realizzare edifici e villaggi zero carbon. Occorre un programma, per prepararsi al 2020, quando non ci sarà più spazio per edifici che non siano a energia quasi zero. Il programma, fra l’altro, farebbe chiarezza sui tanti proclami di edifici a energia zero, quando – al massimo – vengono compensati con le rinnovabili solo i consumi per la climatizzazione, ignorando tutti gli altri. Il programma, inoltre, dovrebbe imporre la misura delle prestazioni e la loro disponibilità pubblica, per interrompere l’attuale incontrollata crescita di quello che gli anglosassoni hanno battezzato greenwash, cioè tinteggiare di verde quello che è di colore diverso. Cioè, in altre parole, progettare e realizzare edifici uguali a quelli di prima, ma ammantandoli di una campagna di comunicazione che li veicola come verdi. Un altro tema caldo sembra essere quello delle apparecchiature elettriche ed elettroniche. Oggi negli edifici per ufficio gran parte dei consumi di energia primaria è dovuto ai computer; nelle case sono gli elettrodomestici, il televisore, la miriade di gadget elettronici di cui Stiamo assistendo amiamo circondarci. In un edificio con un buon inal greenwash, cioè volucro e un buon impianto, oltre il 50% dei consumi di energia primaria serve per alimentare le tinteggiare di verde edifici progettati apparecchiature elettriche ed elettroniche. Non è e costruiti come un tema che possa essere trascurato, anche perché quelli di prima ha un notevole impatto sulla applicazione della direttiva sugli edifici a energia quasi zero; bisognerà decidere se il bilancio da azzerare includa o no i consumi delle apparecchiature elettriche, il cui consumo è fortemente condizionato dai comportamenti, anche più della climatizzazione. Quale è il passo ulteriore per gli edifici a zero energia? La rivincita dell’intelligenza sulla forza bruta dello spreco. Mi riferisco ai sistemi di regolazione e controllo (Building automation) che permettono di gestire al meglio – in funzione delle condizioni istantanee interne ed esterne – tanto l’impianto che l’involucro, che ormai si avvia ad essere sempre più dinamico. Sistemi avanzati di building automation sono condizione necessaria per il raggiungimento della condizione quasi energia zero a costi di investimento accettabili.

Bibliografia

• M. Cellura et al., The Evaluation of Energy Performances of a Net Zero Energy Building: an Italian Case Study, atti Eurosun 2010, Graz • M. Heinze, K. Voss, Goal: Zero Energy Building Exemplary Experience Based on the Solar estate Solarsiedlung Freiburg am Schlierberg, Germany, Journal of Green Building, Vol. 4, No. 4 • ASHRAE, ASHRAE Greenguide, The Design, Construction, and Operation of Sustainable Buildings, Elsevier 200

Progettare in climi caldi

Net Zero Energy Building

a produzione locale di energia e l’efficienza di conversione della stessa sono fattori critici per l’ottenimento di un edificio a consumo zero, che prevede sempre il contributo di energia rinnovabile. Il fabbisogno zero, come inteso

da chi scrive, è basato su una richiesta annuale dalla rete elettrica pari a zero, senza considerare alcuna penalità legata ad accumuli o temporanei prestiti di energia dalla rete locale. Partendo da questa impostazione, l’attenzione progettuale

Aida Tower. Completata nel 2006, l’Abu Dhabi Investment Authority Tower è uno degli edifici più alti della città (185 m e 40 piani). Caratterizzato dalla presenza di una facciata “attiva” composta da tre strati: un vetro bassoemissivo, una pelle con doppi vetri esterni ed un singolo vetro interno, l’edificio, proprio grazie a questa innovazione, possiede un elevato coefficiente di ombreggiamento e un ridotto carico di raffreddamento.

deve comprendere non solo l’edificio e i suoi carichi, ma anche il potenziale energetico del sito. Nel Medio Oriente, la forte insolazione farebbe presupporre che sia possibile ottenere dall’irraggiamento solare tutta l’energia

Cos’è un edificio zero energia?

Non esiste una definizioni univoca di edifici net zero. In linea generale è possibile definire un edificio “zero energia” quando utilizza tecnologie rinnovabili per produrre energia in quantitativi sufficienti a bilanciare quella prelevata dalla rete. In poche parole, i fabbisogni energetici dell’edificio devono essere soddisfatti dall’energia disponibile nel sito. Questa definizione corrisponde al livello minimo di target in quanto non tiene conto dell’energia accumulata nei materiali edilizi e nella struttura, né della qualità dell’energia prodotta. Oltre a tener conto dell’energia prodotta, i progettisti per realizzare un edificio zero energia devono considerare anche il consumo energetico degli occupanti, un’informazione non sempre evidente. Inoltre, incidono su questa definizione anche la scelta del tipo di facciata e degli impianti meccanici.

Progettare in climi caldi

Quanto si può andare in alto?

Skyline night in Abu Dhabi

necessaria all’edificio. Come si vedrà più avanti, questo è possibile solo per specifiche tipologie di edificio, sebbene i consumi energetici possano essere

drasticamente abbassati già a partire dai fabbisogni dell’involucro, degli occupanti e dall’efficienza degli impianti. Nelle righe che seguono, viene presentato uno studio parametrico per valutare di quanti

L’Emirato di Abu Dhabi ha fatto dell’innovazione in campo architettonico uno dei pilastri del suo sviluppo. Engineering di livello internazionale hanno in poco tempo trasformato questo angolo assolato del mondo in una Manhattan del Medio Oriente. Eppure la decisa propensione alla verticalità non sembra la scelta più sostenibile in un clima caldo-umido di Ducan Phillips, Meiring Beyers e Joel Good

Gli autori

Ducan Phillips, Ph.D., P.Eng., è direttore associato senior e direttore di progetto e Meiring Beyers, Ph.D., è direttore associato e direttore di progetto presso la Rowan Williams Davies & Irwin (RWDI), Guelph, ON, Canada. John Good è uno specialista presso la RWDI a Vancouver, BC, Canada.

How High Can You Go?

To determine whether the combination of building type, façade and site conditions permits a net zero energy building, screening level calculations must be done. For example, in a particular location, can a net zero energy building be one story? Two stories? Using standard assumptions on internal gains, and a high performance building façade, the maximum height of a zero energy building in Abu Dhabi, UAE, is approximately two stories, according to modeling done by the authors. This pre- sumes that the solar collector area is the same as the footprint of the building. If internal gains are aggressively reduced, then a three-to-five story, net zero energy building might be possible. Keywords: NZEB, Abu Dhabi,CPC, Stories, Building, Renewables

piani può essere un edificio a energia zero in un clima caldo. Il clima di Abu Dhabi è caldo-umido. Molte altre regioni del mondo hanno climi simili, comprese altre nazioni del Medio Oriente, dell’Asia e del Nord America. Quindi, i calcoli sono applicabili ad altre aree. Sebbene sia possibile fare stime simili per zone del mondo più secche e fredde, lo scopo di questo lavoro è focalizzato sull’effetto della scelta della fonte rinnovabile in climi molto caldi e umidi.

Progettare in climi caldi

Torre pendente. Non sarà più la Torre di Pisa a detenere il primato di torre più inclinata. A strappare il record al monumento italiano è il grattacielo Capital Tower che da gennaio svetta nella città di Abu Dhabi. Secondo quanto rilevato dai commissari, infatti, il grattacielo pende quasi cinque volte di più rispetto al campanile di Piazza dei Miracoli.

Consumi energetici dell’edificio

intenso potenziale energetico sfruttabile proveniente dal vento. Modello energetico Il primo passo del calcolo preliminare consiste nello stimare il fabbisogno energetico dell’edificio. A questo scopo è stato creato un modello energetico globale per poter prevedere i carichi e, grazie ad un software di simulazione pubblico

La progettazione di NZEB (Net Zero Energy Building) focalizza l’attenzione su tecnologie che possono essere integrate completamente nella struttura dell’edificio già a livello progettuale. Nel caso analizzato si intendono i contributi provenienti da celle fotovoltaiche e concentratori solari, perché il sito valutato non ha un Tabella 1. Apporti annui (sensibili). (kWh/m²anno) Caso Descrizione del caso

Occupanti Apparecchiature Illuminazione Finestre Muri Totale

Caso Facciata e apporti*, nessuna 1 schermatura solare

6,7

23,4

32,2

31,9

2,4 96,5

Caso Facciata e apporti*, 1 m di 2 aggetti e schermi laterali

6,7

23,4

32,2

17,8

3,0 83,0

Caso Facciata e apporti*, 1,5 m di 3 aggetti e schermi laterali

6,7

23,4

32,2

15,1

3,0 80,4

Caso Apporti*, miglioramento dei vetri, 4 nessun dispositivo di schermatura solare

6,7

23,4

32,2

23,0

2,8 88,0

Caso Apporti*, miglioramento delle superfici 5 vetrate,1 m di aggetti e schermi laterali

6,7

23,4

32,2

13,3

3,2 78,8

Caso Apporti*, miglioramento delle superfici 6 vetrate,1,5 m di aggetti e schermi laterali

6,7

23,4

32,2

11,4

3,2 76,9

interni ridotti del 25%. Caso Apporti Miglioramento superfici vetrate, 7 1,5 m di aggettidelle e schermi laterali

6,7

17,5

24,1

3,9

3,2 55,5

interni ridotti del 50%. Caso Apporti Miglioramento superfici vetrate, 8 1,5 m di aggettidelle e schermi laterali

6,7

11,7

16,1

3,9

3,2 41,6

e gratuito, è stato creato un modello di edificio-uffici dalla tipica conformazione a torre. La pianta dell’edificio è stata modellata con forma squadrata, di dimensioni 46 m di lunghezza e 4 m di larghezza, con un’altezza da pavimento a soffitto di 4 m. È stato scelto un rapporto superfici vetrate-superfici opache pari al 30% e le superfici vetrate sono state distribuite omogeneamente sulle quattro

Figura 1. Carichi termici totali in raffrescamento e riscaldamento per usi finali (kWh/m² anno).

*Raccomandazioni Standard ASHRAE 90.1-20004

Riduzione carichi interni e apporti della facciata. Per un ambiente uffici a pianta estesa, gli apporti in uno spazio sono dominati dalle finestre (per trasmissione solare e conduzione termica), dall’illuminazione e dai carichi provenienti dalle apparecchiature. Quando si impiegano opportune schermature solari, gli apporti provenienti dalle finestre possono essere ridotti in maniera significativa. Comunque, gli apporti interni all’ambiente non mutano. Questo dato mostra quanto sia importante, nella progettazione di un edificio che si propone come target il consumo zero, focalizzare l’attenzione sulla riduzione degli apporti interni e sul miglioramento della facciata. Per esempio, se gli apporti provenienti dalle apparecchiature e dall’impianto di illuminazione possono essere ridotti del 25%, usando schermi solari opportuni (Caso 7), gli apporti annui si riducono a 5,16 kWh/ft²anno (55,5 kWh/m²anno). Se, addirittura, si riducono gli apporti interni del 50% (Caso 8), gli apporti totali si riducono a 3,87 kWh/ft²anno (41,6 kWh/m²anno). Tra i metodi per la riduzione di questi apporti si ricordano: l’uso di impianti di illuminazione efficienti, di sensori di illuminazione (in funzione della luce naturale o dell’occupazione degli ambienti), di apparecchiature Energy Star, la minimizzazione dei carichi di energia elettrica in condizioni di standby delle apparecchiature.

Progettare in climi caldi Assunzioni per la simulazione

Alcune assunzioni si rendono necessarie per effettuare confronti tra fabbisogni e consumi e mostrare quanta energia solare arriva presso il sito di interesse in confronto al quantitativo di energia richiesto per alimentare l’edificio. Il fabbisogno di energia dell’involucro include le perdite per trasmissione, i carichi solari, nonché il contributo latente e sensibile dovuto alle infiltrazioni. Il fabbisogno di energia legato agli occupanti include invece il carico sensibile e latente ad essi associato ed i ricambi di aria esterni. Infine, le efficienze degli impianti asserviti all’edificio includono l’efficienza dei componenti meccanici installati e le strategie di controllo e configurazione. Inoltre, si assume che la qualità dell’energia prodotta sia equivalente al fabbisogno di energia dell’edificio: questo implica che acqua calda a bassa temperatura ed elettricità abbiano un valore equivalente. Si è anche assunta l’ipotesi che i carichi relativi all’illuminazione ed alle apparecchiature siano solamente di tipo sensibile, sebbene realisticamente ci si possa aspettare componenti latenti provenienti da apparecchiature di ufficio e da cucina, per esempio. Infine, le efficienze degli impianti asserviti all’edificio includono l’efficienza dei componenti meccanici installati e le strategie di controllo e configurazione. È stata fatta un’assunzione in merito alle portate di infiltrazione, poste pari a 0,25 ach; per la determinazione dei carichi di ventilazione ed infiltrazione si è fatto riferimento alla norma 90.1-2007 (5,30 cfm [2,5 l/s] per persona e 0,64 cfm [0,3 l/s]). Per i calcoli relativi all’acqua calda sanitaria, si è considerato un fabbisogno giornaliero per persona pari ad 1 gallone (3,7 l), riscaldato da 86°F (30°C) fino alla temperatura di mandata dell’acqua calda di 140°F (60°C). La densità di occupazione si è valutata assumendo 276 ft² (25 m²) a persona.

esposizioni. Inizialmente l’edificio è stato modellato in modo da rispettare i requisiti minimi della Norma ASHRAE 90.1-2004 nei climi caldi (Zona climatica ASHRAE tipo 4B). Gli apporti interni iniziali sono stati stabiliti usando le raccomandazioni della Norma ASHRAE 90.1-2004 in merito a densità di occupazione, scheduling di occupazione, illuminazione e carichi ed apporti provenienti dal funzionamento delle apparecchiature. L’edificio per uffici è stato simulato per un anno tipico in un clima caldo rappresentativo, usando i dati climatici provenienti dall’IWEC di Abu Dhabi. Il modello base è stato simulato per otto scenari rappresentativi del caso base precedentemente descritto ed anche di casi in cui è stata prevista una schermatura solare e il miglioramento delle superfici vetrate (Tabella 1). I risultati di queste simulazioni sono rappresentati nella Tabella 1 e nella Figura 1. Stima consumi energetici annui A valle della determinazione degli apporti interni per mezzo del modello, si è passato a stabilire il valore, per ogni scenario considerato, dei consumi energetici annui. Per fare ciò sono stati stimati i consumi associati alle infiltrazioni, alla ventilazione, al fabbisogno di acqua calda sanitaria (ACS), assunti uguali per ogni scenario; questi sono poi stati sommati ai carichi sensibili in raffrescamento (dispersioni relative agli occupanti, alle

finestre, alle pareti) ed ai carichi provenienti dalle apparecchiature elettriche (illuminazione ed impianti). Infine, è stato calcolato un fabbisogno equivalente totale di elettricità dell’edificio usando un valore di COP del gruppo frigorifero pari a 5. Il consumo energetico equivalente così calcolato è mostrato in Figura 2. Andare oltre la facciata Se si fa riferimento alla facciata come esclusivo elemento pilota per il calcolo del fabbisogno energetico di un edificio, non si può ottenere un edificio net zero energy. Nel momento in cui si scelga di realizzare una facciata ad elevata prestazione energetica, che effettivamente riduca gli apporti solari ed i carichi provenienti dalle infiltrazioni, comunque, un grossa parte del carico proveniente dalle apparecchiature elettriche e dall’impianto di illuminazione artificiale deve essere indirizzato

Figura 2. Fabbisogno energetico totale dell’edificio (equivalente elettrico [kWh/m²anno]). I vari casi sono descritti in Tabella 1.

I risultati di questa figura sottolineano che l’impatto energetico proveniente dalle infiltrazioni risulta equivalente a quello di una facciata dalle elevate prestazioni energetiche (in raffrescamento). Inoltre, il contributo al carico proveniente dal fabbisogno di aria esterna risulta dello stesso ordine di grandezza della somma dei carichi provenienti dalle apparecchiature elettriche e dei carichi della facciata in raffrescamento.

verso l’ottimizzazione dell’uso della luce naturale, il controllo interno dell’illuminazione artificiale e l’uso di apparecchiature efficienti. I definitiva, ciò vuol dire che i progettisti devono, oltre che focalizzare l’attenzione alla diminuzione dei valori dei carichi provenienti dalla facciata, anche concentrarsi nella riduzione dei carichi interni e latenti.

Disponibilità di energia rinnovabile La radiazione solare disponibile ad Abu Dhabi fa dell’energia solare l’ovvia prima scelta per la produzione di energia da fonti rinnovabili. Con le velocità relativamente basse del vento della regione, l’energia ottenibile dal vento è tipicamente minore rispetto all’energia solare per una stessa area di tetto sfruttata, se si considera, ad esempio l’installazioni di micro turbine eoliche montate in copertura. [2] È stata considerata

Nation Towers. Costruite in acciaio e vetro, le Nation Towers di Abu Dhabi, una volta completate, avranno una superficie di circa 278.709 metri quadrati. Al loro interno, oltre alle boutiques di lusso, sarà presente anche un hotel 5 stelle di 350 stanze.

Progettare in climi caldi Tabella 2. Radiazione solare annua calcolata disponibile sulla superficie del collettore (efficienza 100%). Radiazione annua ricevuta (kWh/m²)

Figura 3. Media annua dell’energia solare giornaliera disponibile.

Collettore solare

Inseguimento lungo un asse Senza inseguimento

Collettore piano, orizzontale

2802

2204

Collettore piano 24° Tilt

2934

2364

Collettore piano, orizzontale, radiazione solare diretta

2088

1590

Collettore piano, 24° Tilt, radiazione solare diretta

2199

1723

In Tabella 2 sono mostrati i valori della radiazione solare prevista per diverse configurazioni dei collettori solari. Questi calcoli assumono un’efficienza di captazione pari al 100% e considerano trascurabili le riduzioni alla produzione di potenza annua causate dall’ombreggiamento proveniente da collettori od edifici adiacenti. Inoltre, questi calcoli confermano i valori annui o giornalieri medi riportati precedentemente e mostrati in Figura 3. In Tabella 2 sono mostrati anche i valori della componente della radiazione solare diretta incidente sulle stesse superfici, al fine di identificare la componente solare disponibile per l’impiego di tecnologie di concentrazione solare.

La Figura 3 mostra i valori di irradiazione solare media giornaliera per la regione di interesse per un collettore solare disposto a sud con un’inclinazione di 24°. Un valore tipico della radiazione solare media giornaliera ed annua disponibile per questa regione è dell’ordine di 558 kWh/ft² (6000 kWh/m²) o 204 kWh/ft² (2190 kWh/ m²) rispettivamente, considerando la superficie captante orizzontale. Per calcolare l’energia solare disponibile per differenti orientazioni delle superfici captanti e per diversi schemi di impianto solare, gli autori hanno utilizzato uno strumento di modellazione dell’impianto HVAC in abbinamento con lo stesso archivio dati meteorologici IWEC3 utilizzato per la simulazione energetica dell’edificio.

energetico dell’edificio all’aumentare dei piani, interrompendo l’analisi quando si raggiunge il valore zero energia dalla rete elettrica. Questo, in definitiva, riduce il calcolo al rapporto tra l’energia solare disponibile annualmente (kWh/m²) per ogni tecnologia discussa ed il fabbisogno energetico totale proveniente dalla simulazione degli scenari considerati (kWh/m²). Tale rapporto è il numero di piani ammessi per poter ottenere un edificio a consumo zero in un sito in cui è possibile sfruttare tutta la copertura dell’edificio per installare apparecchiature di captazione solare per produrre energia elettrica o sua equivalente. In Tabella 4 ed in Figura 6 si mostra il numero di piani per le diverse tipologie di edificio considerate ed accoppiate con le tre tecnologie solari discusse in precedenza. I risultati mostrano che la massima altezza per un edificio caratterizzato da un’efficienza standard (casi da 1 a 6) va da due a tre piani. Nel caso in cui si riducano gli apporti interni (apparecchiature ed illuminazione), l’edificio può essere anche di quattro o cinque piani, a seconda delle ipotesi fatte.

più appropriata una tecnologia che potesse essere facilmente integrata su una data area della copertura e valutate tecnologie di conversione solare per identificare un intervallo di efficienze di conversione, fortemente influenzate dalle differenti tecnologie fotovoltaiche. Una grande parte del tetto può essere coperta da celle fotovoltaiche lasciando spazio utile per l’accesso e la manutenzione. Si è assunto, per questa analisi, un fattore di copertura del tetto del 75%.

Verso l’edificio a consumo zero Lo scopo di questo studio è stabilire il numero di piani che può essere supportato da una tecnologia che produce energia sfruttando una fonte rinnovabile (solare) installata in copertura. Un modo per semplificare ciò, sta nel fare il bilancio tra la potenza solare disponibile e il fabbisogno

Conclusioni Per determinare se una tipologia edilizia, in base a specifiche condizioni ambientali, è

Tabella 4. Numero effettivo di piani per pareggiare la produzione di

energia da fonti rinnovabili (solare) con impianti installati sul tetto.

adatta al fine di ottenere edifici a zero energia è necessario svolgere calcoli preliminari. Attraverso la giusta combinazione tra facciata dell’edificio, illuminazione naturale, infiltrazione ed altri parametri, è possibile ottenere un edificio zero energia anche ad Abu Dhabi, città desertica degli Emirati Arabi caratterizzata da elevate escursioni termiche, con caldo torrido di giorno e condizioni di fresco notturno. Unico accorgimento suggerito: l’edificio dovrà avere un’altezza massima di due piani. Qualora i carichi interni venissero ridotti drasticamente sarebbe però possibile avere edifici a zero energia anche tra i tre e i cinque piani. Da ricordare che non è la progettazione dell’involucro o l’uso di energie rinnovabili a determinare l’altezza migliore per un edificio zero energia, ma il confronto tra il fabbisogno energetico e l’energia reperibile in situ.

Figura 6. Numero effettivo di piani per pareggiare la produzione di energia da fonti rinnovabili (solare) con impianti installati sul tetto.

Scenario di simulazione energetica dell’edificio (Opzione) Energia rinnovabile utilizzata

Fotovoltaico senza inseguimento

1,98

2,05

2,06

2,02

2,08

2,53

3,14

Fotovoltaico con inseguimento

2,46

2,55

2,56

2,51

2,58

2,59

3,15

3,90

Concentratori solari termici parabolici (PTSC) 3,45

3,57

3,58

3,52

3,62

3,63

4,41

5,46

Fino a due piani. I calcoli suggeriscono che anche in una zona con elevata esposizione solare, e nel caso di buona produzione solare termica, il numero massimo

di piani supportabili, per i casi da 1 a 6 e per una produzione di energia dal fotovoltaico, è due. Le prestazioni energetiche della facciata hanno un’influenza significativa sugli apporti solari trasmessi nell’edificio. Comunque, anche scegliere un’opportuna proporzione finestre-superfici opache ed ampie superfici schermanti per facciate ben esposte, non è sufficiente a creare edifici a consumo zero e che sfruttano fonti rinnovabili con più di tre piani. Una parte significativa del fabbisogno energetico è da attribuirsi al carico dovuto all’illuminazione dell’edificio ed al trattamento dell’aria esterna umida. Se si riesce ad ottenere una riduzione significativa (25% o 50%) di queste due componenti (simulazioni riferite ai casi 7 ed 8) è possibile incrementare il numero dei piani in numero tra quattro e cinque, ottenendo un edificio net zero energy.

Progettare in climi caldi Figura 4. Miglioramento dell’efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche dal 1975 al 2003 [4]. Fonte: NREL.

Valutazione tecnologie di conversione fotovoltaica (PV)

Efficienza (%)

L’efficienza di conversione dell’energia solare disponibile in energia termica utile Spectrolab Concentratori multi-connessione 36 Spectrolab o energia elettrica varia enormemente in funzione della tecnologia disponibile in Tre connessioni (2 terminali, monolitici) Due connessioni (2 terminali, monolitici) Japan commercio (In Figura 4, si mostra un confronto tra tecnologie PV [4]). La produEnergy 32 Celle al silicio cristallino NREL/ zione di energia elettrica utilizzando celle fotovoltaiche al silicio policristallino ha Spectrolab Monocristalline NREL Policristalline NREL un’efficienza che tipicamente varia tra il 16% ed il 20%; la tecnologia film sottile, 28 Si sottile che costituisce a volte la scelta più economica, può portare l’efficienza al 10%. Tecnologie film sottile UNSW Spire Cu (In, Ga)Se2 UNSW UNSW 24 Il nostro approccio in questo contesto è focalizzato su una valutazione di masNREL CdTe UNSW Cu(In,Ga)Se2 UNSW Si Amorfo; H (stabilizzato) Spire Stanford 14x concentration sima del come ottenere un edificio zero energia senza tener conto dei costi, UNSW Georgia Tech 20 PV emergenti ARCO Georgia Tech Sharp ma utilizzando tecnologie disponibili sul mercato. Per tale ragione, si è assunta Celle organiche WestingVarian NREL NREL NREL house NREL un’efficienza di conversione per le celle fotovoltaiche pari al 17%. La produttiNREL University 16 No. Carolina So. Florida Euro-CIS State University AstroPower NREL vità di queste celle diminuisce anche all’aumentare della temperatura esterna. I ARCO Boeing Solarex Kodak Boeing 12 Boeing coefficienti di perdita di potenza dovuti all’incremento di temperatura associati United AMETEK Solar Masushita Monosolar a queste celle si attesta solitamente tra il -0,3% ed il -0,4% per grado Kelvin. La United Solar Kodak Boeing AstroPower 8 Photon University temperatura effettiva della cella, che influenza l’efficienza di conversione, diRCA Solarex Boeing Energy California Berkeley Princeton University pende dalla radiazione solare incidente, localmente dalla temperatura di bulbo 4 of Maine University RCA RCA RCA Konstanz asciutto dell’aria e dalla velocità dell’aria in corrispondenza della cella ed anche RCA RCA NREL RCA 0 dall’esposizione al vento del pannello [5]. 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Sulla base dei dati meteorologici di Abu Dhabi e di un valore della temperatura della cella previsto in funzione di questi dati locali, si è stimato che l’efficienza di captazione della cella fotovoltaica può ridursi dal 17% al 15%. Per gli scopi di questo calcolo, infine, è stata utilizzata un’efficienza della cella pari al 15%. Concentratori fotovoltaici Sono disponibili altri moduli fotovoltaici ad efficienze superiori, come concentratori fotovoltaici che sfruttano lenti di Fresnel per concentrare la radiazione incidente su celle più piccole ad efficienza molto elevata. Tuttavia, per questa analisi, tale tipo di tecnologia emergente non è considerata. L’elettricità può essere prodotta anche attraverso un ciclo solare termico, ad esempio utilizzando collettori solari parabolici (per produrre olio o vapore surriscaldato) o specchi concentranti che indirizzano la radiazione su un motore Stirling. Valori tipici dell’efficienza di conversione per impianti a larga scala (conversione dell’energia solare in elettrica) è 17% e 31% per collettori parabolici ed impianti energetici Stirling rispettivamente. I collettori solari parabolici possono essere montati in copertura e connessi ad un impianto di trigenerazione che converte vapore ad alta pressione in elettricità usando un generatore turbina a vapore (Figura 5). Il calore residuo dalla turbina (vapore surriscaldato a pressione inferiore) può essere impiegato per alimentare un gruppo frigorifero ad assorbimento per produrre acqua refrigerata; l’ulteriore calore di scarto (condensato caldo a bassa pressione) può essere utilizzato per produrre acqua calda sanitaria, prima di essere mandato nuovamente ai collettori per essere nuovamente riscaldata. Questi impianti richiedono dispositivi di inseguimento solare che continuamente inseguono il sole in modo da far convergere la radiazione sul tubo collettore di assorbimento. Considerando che il vapore ad alta pressione può essere prodotto ad una temperatura di 608°F (320°C) e che la temperatura di ritorno del vapore ai collettori dovrebbe essere approssimativamente pari a 212°F (320°C), è auspicabile un’efficienza di Carnot di circa il 37%. L’efficienza effettiva della turbina, quando accoppiata con un impianto di recupero del calore ad assorbimento, si stima in 14%. Se si assume che le perdite dell’impianto termico e di assorbimento Collettori Fresnel Collettori Parabolici solare (riflettanza) ammontino al 25% della radiazione solare incidente e che il gruppo ad assorbimento abbia un coefficiente di prestazione (COP) pari ad 1,4 e richieda il 20% della sua potenza stimata in elettricità, si può mostrare che l’efficienza globale dell’impianto sia approssimativamente pari al 34% (conversione di energia solare in energia eletTabella 3. Valori assunti per l’efficienza di conversione trica). Ciò presuppone che l’energia elettrica equivalente richiesta da un gruppo frigorifero a compressione di vapore dell’energia da fonti rinnovabili. funzioni a COP 3. Per il momento non è stato valutato il confronto tra il bilancio di potenza termica, potenza elettrica ed acqua calda refrigerata prodotta con tale impianto e il fabbisogno medio di energia per edifici ad uso uffici (suddiTecnologia Efficienza di Fattore di rinnovabile conversione solare copertura del tetto visa in elettricità e fabbisogno in raffrescamento). La superficie di installazione e captazione di questo tipo di impianto dovrà essere inferiore a quella che sarebbe disponibile per i pannelli fotovoltaici, questo per tener conto dei requisiti di Celle fotovoltaiche 15% 0,75 manutenzione del sistema di captazione e dei componenti dell’impianto termico. In questo caso si assume, allora un Concentratori solari 34% 0,66 fattore di copertura del tetto pari a 66%. In Tabella 3 sono riassunti i valori di efficienza di captazione dei collettori sotermici parabolici lari usati per gli impianti di energia rinnovabile montati in copertura assunti per bilanciare i fabbisogni dell’edificio.

Bibliografia

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LA LEZIONE APPRESA I risultati ottenuti sottolineano un numero importante di conclusioni: • In un clima caldo, la facciata può essere responsabile approssimativamente per il 25%-30% dei carichi sensibili dell’edificio. Contemporaneamente, i bisogni degli occupanti come l’illuminazione, le apparecchiature e la ventilazione sono una proporzione significativa del fabbisogno energetico complessivo dell’edificio. Focalizzare l’attenzione sulla facciata per ottenere un edificio a consumo zero non è la migliore strategia. È altrettanto importante ridurre gli apporti interni ed i carichi latenti. • Per le topologie e le ipotesi presentate in questo articolo, l’altezza di un edificio che può raggiungere lo standard net zero energy è due o tre piani. Una configurazione diversa di edificio avrà un fabbisogno diverso e diversi livelli di generazione. • Le ipotesi poste permettono di ottenere un punto di partenza per mostrare quanta energia solare è disponibile in un determinato posto rispetto alla quantità di energia necessaria per far funzionare l’edificio. La realtà di questa analisi sottolinea che, da sola, la disponibilità di energia solare, non consente di ottenere edifici a consumo zero.

EDIFICI AD ALTA EFFICIENZA: comfort termico e temperatura operativa di Francesca Romana d’Ambrosio Alfano* e Michele Vio**

a necessità di risparmiare energia viene sempre più spesso associata a quella di garantire condizioni di comfort termoigrometrico. Si tratta di due obiettivi evidentemente prioritari: il primo per i motivi a tutti noti, il secondo perché il comfort termoigrometrico rappresenta uno degli aspetti del comfort globale, anche detto IEQ (Indoor Environmental Quality), che dovrebbe essere una caratteristica di tutti gli ambienti confinati destinati ad essere occupati dalle persone. Tutto ciò risulta di ancora maggiore interesse quando si parla di edifici a consumo zero, nei quali si potrebbe erroneamente pensare di conseguire il risparmio energetico a discapito delle condizioni di comfort.

Comfort termico e indice PMV Come sempre quando si ha a che fare con la sensorialità dell’essere umano, esistono due

diverse definizioni di comfort termico: una oggettiva e l’altra soggettiva. Dal punto di vista oggettivo, il comfort termico è definito come quella situazione in cui il bilancio di energia termica è soddisfatto in assenza di attivazione dei meccanismi di termoregolazione del corpo umano; dal punto di vista soggettivo, si parla di comfort termico quando la persona non sente né caldo né freddo e si dichiara soddisfatta nei confronti dell’ambiente termico. Secondo la norma UNI EN ISO 7730 (UNI, 2006), il comfort termico viene valutato mediante un indice di comfort globale, il PMV, o voto medio previsto, e quattro indici di discomfort locale, legati rispettivamente al rischio di corrente d’aria, alla differenza verticale di temperatura, alla temperatura del pavimento e all’asimmetria radiante, ovvero la differenza tra la temperatura delle superfici che si trovano davanti e dietro, a destra e a sinistra

La necessità di risparmiare energia non può andare a discapito delle condizioni di comfort termico che è strettamente legato alla progettazione dell’involucro edilizio e dell’impianto HVAC. Come valutare correttamente le condizioni di comfort termico considerando la reale differenza tra temperatura dell’aria e temperatura media radiante

IL COMFORT NELLE DIRETTIVE EUROPEE

La Direttiva Europea 89/106/CEE (Consiglio U.E., 1989) nell’Allegato I “Requisiti essenziali”, prescrive al punto 6 “Risparmio energetico e ritenzione di calore” che “L’opera ed i relativi impianti di riscaldamento, raffreddamento ed aerazione devono essere concepiti e costruiti in modo che il consumo di energia durante l’utilizzazione dell’opera sia moderato, tenuto conto delle condizioni climatiche del luogo, senza che ciò pregiudichi il benessere termico degli occupanti”. Questo concetto è stato ripreso dalla Direttiva Europea 2002/91/CE sul rendimento energetico nell’edilizia (Consiglio U.E., 2002) che, al punto 16 dell’introduzione, recita: “… Ciò dovrebbe contribuire ad evitare gli sprechi di energia e a mantenere condizioni climatiche interne confortevoli (comfort termico) in funzione della temperatura esterna”. Anche la recente Direttiva 2010/31/UE del 19 maggio 2010 sulla prestazione energetica nell’edilizia (rifusione) (Consiglio U.E., 2010), in vigore dallo scorso 9 luglio, al punto 8 dell’introduzione ribadisce: “Le misure per l’ulteriore miglioramento della prestazione energetica degli edifici dovrebbero tenere conto delle condizioni climatiche e locali, nonché dell’ambiente termico interno”.

e in alto e in basso rispetto alla persona che occupa l’ambiente. Il PMV è funzione delle 6 variabili da cui dipendono gli scambi termici uomo-ambiente, delle quali 4 sono legate all’ambiente (temperatura, velocità e grado igrometrico dell’aria e temperatura media radiante) e 2 sono legate al soggetto (metabolismo energetico, legato a sua volta all’attività delle persone, e resistenza termica dell’abbigliamento). La temperatura media radiante tiene conto della temperatura delle superfici che circondano il soggetto.

CALCOLARE L'INDICE PMV

Il PMV (Fanger, 1970) rappresenta una sintesi dei due approcci al problema del comfort termico, in quanto è basato sull’equazione di bilancio di energia sul corpo umano, espressa in riferimento all’unità di tempo, nell’ipotesi in cui l’energia termica sia in uscita dal corpo: M – W – (E + Eres + Cres + C + R + K) = S (1) con: M = metabolismo energetico, W; W = potenza meccanica, W; E = potenza termica ceduta per evaporazione dalla pelle, W; Eres = potenza termica ceduta nella respirazione come “calore latente”, W; Cres = potenza termica ceduta nella respirazione come “calore sensibile”, W; C = potenza termica ceduta per convezione, W; R = potenza termica ceduta per irraggiamento, W; K = potenza termica ceduta per conduzione, W; S = variazione di energia interna del corpo umano nell’unità di tempo, W; e la sua espressione: PMV = [0,303 exp(–0,036M) + 0,028] {M – W – C* – R* – Cres – Eres – E*} (2) è correlata alla (1) dal coefficiente statistico riportato nella prima parentesi, funzione a sua volta del metabolismo energetico; i termini con asterisco sono calcolati in condizioni di benessere termico. La (2) deriva da risultati di sperimentazioni effettuate su soggetti in camera climatica e tiene conto dei giudizi sull’ambiente termico da questi espressi in termini di voto sulla scala ASHRAE a 7 punti.

Classificazione degli ambienti termici La norma UNI EN ISO 7730 ha introdotto la classificazione degli ambienti in funzione dell’intervallo di PMV, ripresa dalla UNI EN 15251 (UNI, 2008), e degli indicatori del discomfort locale; le classi previste sono 3, come riportato in Tabella 1. In ambito ASHRAE è in preparazione una Linea Guida sulla qualità ambientale (d’Ambrosio et al., 2006; ASHRAE, 2010) che esamina le ricadute della percezione che l’uomo ha dell’ambiente sull’accettabilità di quest’ultimo

Velocità dell’aria. Maggiore è la velocità dell’aria, ovvero la conduttanza termica convettiva, maggiore è il peso della temperatura dell’aria e minore quello della temperatura media radiante.

Tabella 1. Classi di comfort secondo le norme UNI EN ISO 7730 e UNI EN 15251. Grandezza

Condizione UNI EN ISO 7730 classe A

classe B

classe C

-0,20 ÷ 0,20

-0,50 ÷ 0,50

-0,70 ÷ 0,70

ta,1.1 – ta,0.1

<2°C

<3°C

<4°C

Δtpr,0.6)h

<10°C

<13°C

Δtpr,0.6)v

<5°C

<7°C

DR<10

DR<15

19 ÷ 29°C

17 ÷ 31°C

PMV

UNI EN 15251 PMV

classe I

classe II

-0,20 ÷ 0,20

-0,50 ÷ 0,50

classe III

classe IV

-0,70 ÷ 0,70 <-0,70; > 0,70

Low energy buildings: thermal comfort and the operating temperature

The need to save energy is increasingly associated with the fact of ensuring thermal comfort conditions. These two goals are both a clear priority: the first one’s reason is universally known, but also the Hygrothermal comfort represents one of the great aspects of the overall comfort, also defined as IEQ (Indoor Environmental Quality), which should be a feature of all the confined spaces intended to be occupied by people. This aspect is of even greater interest when it comes to zero energy buildings, in which you might mistakenly think of achievieng energy savings at the expense of comfort conditions. So, this article analyzes the problem of the evaluation of thermal comfort conditions in environments characterized by air temperature values different from the mean radiant temperature. Keywords:thermalcomfort,operatingtemperature,nzeb, radiant temperature, glass surface, air temperature

Durante la stagione estiva, poiché il valore della temperatura superficiale interna dei vetri è più elevato di quello delle superfici opache, si riscontra una differenza tra la temperatura dell’aria e quella media radiante maggiore anche di 4°C.

e sottolinea la necessità di esaminare tutte le variabili che contribuiscono a determinare tale percezione. La norma UNI EN 15251 e la Linea Guida ASHRAE sono utili strumenti per il progetto, la costruzione, il commissioning, la gestione e la manutenzione degli edifici e costituiscono un primo riconoscimento a livello normativo dell’importanza dell’integrazione tra i vari elementi di comfort: termico, visivo e acustico e la qualità dell’aria.

Calcolo della temperatura operativa Come detto, il PMV, e quindi la sensazione di comfort termico, dipende sia dalla temperatura dell’aria che da quella media radiante, che determinano rispettivamente gli scambi convettivi e quelli radiativi. Generalmente si usa una combinazione lineare delle due temperature, detta temperatura operativa, to, secondo l’equazione (UNI, 2002): hrtr + hcta to = (3) hr + hc con: ta = temperatura dell’aria, °C; tr = temperatura media radiante, °C; hc = conduttanza termica convettiva, W/m²K; hr = conduttanza termica radiativa, W/m²K; La temperatura operativa corrisponde alla temperatura effettivamente sentita dalle persone e tiene conto dell’importanza relativa dei due fenomeni di scambio termico sulla sensazione di benessere. Il calcolo della temperatura operativa con la (3) richiede la conoscenza delle conduttanze termiche, radiativa e convettiva, ma, contrariamente a quanto si pensa, non è assolutamente complicato purché si conoscano i valori delle 6 variabili da cui dipendono gli scambi termici uomo-ambiente.

La to può anche essere calcolata, in modo semplificato, a partire dall’equazione (UNI, 2002): to1 = Ata + (1-A) tr (4) con: A funzione della velocità dell’aria come riportato in Tabella 2.

Formule semplificate Le equazioni (3) e (4) evidenziano un aspetto molto importante: più elevata è la velocità dell’aria, ovvero la conduttanza termica convettiva, maggiore è il peso della temperatura dell’aria e minore quello della temperatura media radiante. È il motivo per cui le persone, quando sono in auto in coda sotto il sole, tendono a indirizzare verso se stesse l’aria fredda in uscita dalle bocchette dell’impianto di condizionamento. Dal punto di vista impiantistico, questo aspetto va considerato molto bene nel caso di sistemi di climatizzazione a superfici radianti, il cui effetto benefico sul comfort termico potrebbe essere ridotto da una cattiva distribuzione dell’aria in ambiente. Solo nel caso in cui la velocità relativa dell’aria sia minore di 0,2 m/s o il valore assoluto della differenza tra la temperatura dell’aria e la temperatura media radiante sia minore di 4°C, si può utilizzare l’equazione ulteriormente semplificata (UNI, 2002): ta + tr to2 = (5) 2 La (3) può essere applicata solo utilizzando un programma di calcolo, in quanto le conduttanze Tabella 2. Valori del parametro A nella (4). var (m/s)

var < 0,2

0,5

0,2 ≤ var ≤ 0,6 0,6 < var <1,0 0,6

0,7

convettiva e radiativa dipendono tra l’altro dalla temperatura superficiale del corpo umano vestito, che va calcolata per iterazione, perché a sua volta funzione del metabolismo energetico e degli scambi termici per convezione e per irraggiamento. Dall’equazione (3) si ricava che ad uno stesso valore di to corrisponde un infinito numero di coppie di valori di ta e tr, per cui è evidente che la (4) e la (5) forniscono risultati approssimati. Da quanto detto e dall’esame delle tabelle emergono alcune considerazioni molto importanti per il progettista: innanzitutto, come prevedibile, la (5) porta a valori del PMV non corretti quando l’ambiente non è omogeneo (ta = tr). Inoltre, quando si utilizza la norma UNI EN 15251, ma in generale tutte le norme, non si può dare nulla per scontato: per esempio, in questo caso basta variare il valore della velocità dell’aria o considerare il valore della resistenza statica dell’abbigliamento invece di quello dinamico per ottenere valori errati del PMV. In ciascuno di questi casi, può addirittura variare la classe di comfort, valutata secondo la Tabella 1. I valori riportati nelle Tabelle 3 e 4 sono calcolati puntualmente; ovviamente, nella progettazione e/o nella verifica delle condizioni di comfort è possibile anche effettuare valutazioni spaziali, che richiedono l’utilizzo di software sofisticati (Vio, 2011).

Edifici ad alta efficienza e temperatura operativa Una corretta ed attenta valutazione della temperatura operativa è particolarmente importante nella progettazione degli edifici che presentano un’elevata percentuale di superfici vetrate: si pensi, per esempio, agli edifici a consumo zero, nei quali si tende a massimizzare l’illuminazione naturale (per ridurre i consumi elettrici per l’illuminazione artificiale) e/o a massimizzare gli apporti solari (Butera, 2010). Infatti, il valore della temperatura superficiale interna dei vetri è più elevato di quello delle superfici opache e nella stagione estiva si può facilmente ottenere

CONFRONTANDO LE NORME

La normativa vigente non aiuta a fare chiarezza, anzi. La UNI EN ISO 7730, nel programma di calcolo riportato nell’appendice D (normativa), impone l’utilizzo dell’equazione (3); nelle tabelle dell’appendice E, poi, riporta le tabelle per la valutazione del PMV nelle quali l’indice è però calcolato per ta = tr = to, condizione che si verifica molto raramente in ambienti con superfici esposte verso l’esterno, nei quali è probabile che nella stagione calda to sia maggiore di ta in inverno e che in quella fredda avvenga il contrario. Di conseguenza, a seconda che il PMV venga calcolato mediante il programma o valutato dalle tabelle, si possono ottenere valori dell’indice che ricadono in classi diverse proprio perché le due metodologie si basano su due diversi criteri (Alfano et al., 2004). Se poi si paragonano i risultati ricavati dalla UNI EN ISO 7730 con i requisiti previsti dalla UNI EN ISO 15251 (UNI, 2008), la confusione aumenta. A titolo di esempio, si considerano le temperature operative di progetto indicate nell’appendice A della norma UNI EN 15251, per gli edifici residenziali nella stagione estiva ed in quella invernale, così come indicato in Tabella 3. In Tabella 4 e in Figura 1 sono riportati i valori di PMV calcolati a partire dalla (3) e dalla (5) in modo che i valori di temperatura operativa siano uguali a quelli riportati in tabella 3. Per ciascun valore di temperatura operativa indicato dalla norma sono state considerate alcune coppie di valori di ta e tr che forniscono quel valore nel rispetto delle condizioni per cui è valida la (5), ottenendo così cinque set di dati, di cui quello centrale, evidenziato in grigio è quello riportato nella norma 7730. Ovviamente, il valore di temperatura operativa calcolato con la (3), e quindi il valore del PMV, dipende dalla coppia di valori di temperatura dell’aria e temperatura media radiante considerati, mentre quello calcolato con la (5) non varia. Si consideri per esempio il set di dati estivi per cui si ha to(5) = 25,5°C; tra il caso 1 ed il caso 4 c’è un rapporto tra i valori del PMV di 2,5 (-0,36 contro -0,14) con il passaggio di una classe (da B ad A); analogamente, per il set di dati invernale con to(5) = 20°C passando dal caso 7 al caso 9 si passa da una situazione di discomfort termico globale accettabile solo per poche ore all’anno (UNI, 2008) ad una situazione in classe C.

Tabella 3. Esempio di valori di temperatura operativa di progetto raccomandati nell’appendice A della norma UNI EN 15251. Le classi sono quelle indicate in Tabella 1. Temperatura operativa (°C) Esempio di Valore massimo per edificio/ Classe Valore minimo raccomandato il raffrescamento per il riscaldamento ambiente (stagione invernale) ≈ 1 clo (stagione estiva) ≈ 0,5 clo Edifici residenziali: (camere da letto, cucina, ecc.) attività sedentaria ≈ 1,2 met

21,0

25,5

20,0

26,0

III

18,0

27,0

Tabella 4. Valori del PMV ricavati a parità di temperatura Condizioni: M = 1,2 met, va = 0,15 m/s, φ = 0,55 in estate e φ = 0,44 in inverno; il valore della resistenza termica statica dell’abbigliamento è posto pari a 0,5 clo nella stagione estiva ed a 1,0 clo in quella invernale. estate inverno n. tr to(5) to(3) PMV classe ta tr to(5) to(3) PMV classe ta 1

23,5

27,5

25,3 -0,36

17,7

24,5

26,5

25,4 -0,29

17,8 -1,20 discomfort

25,5

25,5 -0,21

26,5

24,5

25,6 -0,14

18,2 -1,09 discomfort

27,5

23,5

25,8 -0,06

18,3 -1,03 discomfort

25,8 -0,18

19,7 -0,78 discomfort

25,9 -0,11

19,9 -0,73 discomfort

-0,03

26,1

0,04

25,5

10 28 24 26,3 0,12 Le classi corrispondenti a ciascun valore di PMV calcolato non sempre corrispondono a quelle individuate nella UNI 11 25 29 26,8 0,19 EN 15251: il motivo è che nella norma sono stati considerati valori del12 26 28 26,9 0,26 la velocità dell’aria dell’ordine di 0,01 m/s, valore non realistico neppure 13 27 27 27 27 0,33 quando vi sia solo convezione naturale (funzionamento invernale di impianti a radiatori o sistemi radianti). Per esempio, il caso 3 invernale, che 14 28 26 27,1 0,41 in Tabella 4 corrisponde alla classe IV (discomfort), in Tabella 3 è consi15 29 25 27,3 0,48 derato in classe III. Un altro esempio riguarda il caso 8, sia nella stagione estiva che in quella invernale: secondo la UNI EN 15251 ambedue le condizioni sono in classe II, mentre dalla Tabella 4 il caso estivo è in classe A (miglioramento di una classe), mentre quello invernale è in classe C (peggioramento di una classe), perché il valore della velocità dell’aria influisce positivamente in estate e negativamente in inverno. Per chi ha dimestichezza con le problematiche del benessere termico, si tenga anche presente che la norma UNI EN ISO 7730 impone di usare nel calcolo del PMV il valore dinamico dell’isolamento termico dell’abbigliamento e non quello statico, cosa che non viene ricordata nella UNI EN 15251; in particolare, in riferimento ai valori del PMV riportati in Tabella 4, si consideri che i valori dell’isolamento termico dinamico dell’abbigliamento sono 0,963 clo e 0,415 clo rispettivamente nella stagione invernale ed in quella estiva. Tradotto per chi, invece, ha poca dimestichezza con tali problematiche, la differenza tra l’isolamento termico statico e quello dinamico sta nel fatto che quest’ultimo è minore perché tiene conto del movimento (camminando, gli abiti si “gonfiano” e si “staccano” dal corpo). I valori di tabella 4 sono diagrammati anche in figura 1.

-1,15 discomfort

-0,68

20,2 -0,63

20,3 -0,57

20,7 -0,55

20,9 -0,50

-0,45

21,1 -0,39

21,3 -0,34

-1,25 discomfort

NOTA: Negli esempi di Tabella 4 non è stata considerata la dipendenza del PMV dalla velocità dell’aria, dal metabolismo e dalla resistenza termica dell’abbigliamento, in quanto l’analisi condotta è centrata sulla importanza della temperatura operativa. Non sono stati considerati i risultati ottenuti con la (4), che, non è praticamente mai usata, perché poco conosciuta; inoltre, per velocità relative dell’aria minori di 0,20 m/s (come nei casi esaminati), la (4) e la (5) coincidono.

Figura 1. Variazione del PMV all’aumentare della differenza tra il valore della temperatura media radiante e quello della temperatura dell’aria per M = 1,2 met, va = 0,15 m/s, φ = 0,50

a) nella stagione estiva (Icl,st = 0,50 clo)

b) nella stagione invernale(Icl,st = 1,0 clo)

CASE STUDY Superfici vetrate e comfort termico

Prendendo in esame (Vio, 2011) un locale di dimensioni 8 · 4 · 3 m³ con due pareti esterne a sud e ovest completamente vetrate, mentre tutte le altre pareti sono interne e si trovano alla temperatura superficiale di 26°C, uguale a quella dell’aria. Per quanto riguarda le pareti vetrate si considerino due casi distinti: il primo con vetri non assorbenti e schermi esterni, il secondo con vetri assorbenti senza schermi esterni. Si supponga che la trasmittanza dei vetri sia uguale nei due casi, così come il fattore di shading e che le temperature superficiali interne delle pareti vetrate siano quelle mostrate in Figura 2. Nelle ipotesi che la velocità dell’aria sia pari a 0,15 m/s, che l’attività svolta nell’ambiente sia di tipo sedentario, con M = 1,2 met, e che le persone, sedute, indossino un abbigliamento caratterizzato da 0,34 clo, l’andamento della temperatura operativa, e quindi del PMV, varia all’interno del locale ed è completamente diverso nei due casi considerati, come mostrato in Figura 3 dalla quale si ricava che con schermi esterni il 91% della superficie è in classe A, mentre in assenza degli schermi esterni la condizione peggiora notevolmente, perché le temperature superficiali dei vetri aumentano (38°C a ovest e 34,7°C a sud, anche se il carico in ambiente non cambia, se non marginalmente). In questo secondo caso, solo il 52% della superficie dell’ambiente si trova in classe A, il 22% della superficie si trova in classe B, il 10% si trova in classe C, mentre il restante 16% (in prossimità della parete ad ovest) è tutto in condizioni di discomfort termico.

Figura 2. Caratteristiche dell’ambiente in esame. Da (Vio, 2011).

Figura 3. Andamento spaziale del PMV Valutato a 0,60 m dal livello del pavimento (persone sedute) nel caso del locale di Figura 2 per Icl = 0,34 clo, M = 1,2 met, va = 0,15 m/s, φ = 0,50. Da (Vio, 2011). a) Schermi esterni

b) Vetri assorbenti

La schermatura ha un effetto diretto nel ridurre la temperatura radiante del vetro

una differenza tra la temperatura dell’aria e quella media radiante maggiore di 4°C, il che da una parte comporta un aumento della temperatura operativa e quindi del PMV, dall’altra determina l’inapplicabilità della (5). È chiaro che, dal punto di vista normativo, l’uso della (5) non è consentito, ma è altrettanto vero che, purtroppo, rientra nella prassi comune della progettazione.

Temperatura dell’aria o temperatura operativa? Quando si parla di temperatura ambiente si fa riferimento alla temperatura dell’aria o a quella operativa? La domanda non è banale, nel senso che la temperatura che può essere variata attraverso un impianto HVAC è quella dell’aria, ma la temperatura che le persone “sentono”, quindi in definitiva quella che determina le condizioni di comfort,

come detto, è proprio la temperatura operativa. A parere di chi scrive, quindi, la dizione “temperatura ambiente”, assolutamente giustificata fino a circa 30 anni fa, quando la cultura del comfort termico non era diffusa come oggi, andrebbe eliminata una volta per sempre dal glossario del settore e sostituita con

CASE STUDY classi di comfort in funzione della temperatura dell'aria

Per capire quanto l’utilizzo della temperatura dell’aria invece di quella operativa influenzi la classe di comfort, è stato calcolato il PMV per un ambiente in cui vengono svolte attività di tipo leggero (M = 1,2 met e 1,4 met) nella stagione estiva ed in quella invernale. I valori dei PMV sono riportati in Figura 4, dall’esame della quale risulta evidente che l’utilizzo della temperatura dell’aria invece di quella operativa nel calcolo delle condizioni di comfort porta a risultati profondamente diversi. In particolare, passando dalla condizione di ambiente termicamente omogeneo, nel quale l’uso di una temperatura piuttosto che dell’altra non cambia alcunché, a quella di ambiente termicamente non omogeneo, con ta ≠ tr, si ottengono valori del PMV talmente diversi tra loro da comportare passaggi addirittura di tre classi, come ad esempio avviene nel caso estivo ad una temperatura dell’aria compresa tra 23 e 24°C con metabolismo pari a 1,4 met, o tra 24 e 25°C con metabolismo pari a 1,2 met. Come si può vedere, si passa da una condizione di classe C, nel caso la temperatura radiante sia inferiore di 2°C rispetto alla temperatura dell’aria ambiente (esempio: ambiente con grandi superfici vetrate in ombra, giornata estiva fresca), fino alla classe A quando la temperatura radiante è superiore di 2°C rispetto a quella dell’aria (ambiente con grandi superfici vetrate al sole, giornata estiva calda). La situazione diventa speculare all’aumentare della temperatura dell’aria: l’ambiente con temperatura media radiante superiore alla temperatura dell’aria passa in classe C o addirittura IV (discomfort), mentre l’ambiente con temperatura media radiante inferiore alla temperatura dell’aria passa in classe A. Situazioni analoghe si presentano anche nel funzionamento invernale, anche se le curve meno inclinate smorzano l’effetto (il passaggio è tra due classi, non tre). Le figure sottolineano un aspetto molto importante: le curve del PMV al variare della temperatura dell’aria ambiente sono tanto meno ripide quanto maggiore è il valore della resistenza termica statica dell’abbigliamento (quindi quanto più si è vestiti pesanti, come in inverno) e quanto maggiore è il metabolismo.

“temperatura dell’aria” o “temperatura operativa”, a seconda dei casi. Da quanto si è detto fin qui, risulta chiaro che esiste qualche confusione nella scelta della temperatura da utilizzare nel calcolo dei carichi termici estivi ed invernali, con riflesso immediato sui consumi energetici per la climatizzazione, che dipendono dalla temperatura dell’aria. Nella stagione estiva, la temperatura dell’aria deve essere tanto più bassa quanto maggiore è il carico termico solare, in perfetta coerenza con le procedure di calcolo del fabbisogno di energia: l’azione del sole porta ad un aumento della temperatura media radiante, perché si scaldano le superfici, opache e trasparenti, rivolte verso l’esterno. A parità di temperatura operativa, quindi di comfort termico, la temperatura dell’aria deve diminuire. In inverno generalmente la temperatura media radiante

Figura 4. Andamento del PMV per attività leggera Nei calcoli il valore della resistenza termica statica dell’abbigliamento (UNI, 2004) è stato assunto pari a 0,50 clo nella stagione estiva e a 1,0 clo in quella invernale, la velocità dell’aria è stata posta pari a 0,15 m/s e la temperatura media radiante è stata fatta variare rispetto a quella dell’aria. Il grado igrometrico considerato è pari al 55% in estate ed al 40% in inverno, in linea con la nuova tendenza che porta a ridurre l’umidificazione invernale e la deumidificazione estiva per limitare il consumo energetico.

a) caso invernale

b)caso estivo

è inferiore a quella dell’aria, che deve quindi aumentare per mantenere inalterata la temperatura operativa. In ogni caso, pensare in termini di temperatura operativa fa comprendere meglio quale sia il peso dell’involucro edilizio nella determinazione dei fabbisogni termici. L’esempio precedente dell’ambiente con le due superfici vetrate è esemplare: scelte architettoniche errate possono influire in negativo sia sul comfort termico che sul consumo energetico. Inoltre, l’utilizzo della temperatura operativa porta a considerare l’effetto dei sistemi di climatizzazione ad elementi radianti.

Il ruolo dell’abbigliamento È esperienza comune e quotidiana che l’abbigliamento riveste un ruolo importante nella definizione della sensazione di comfort termico: tutti sappiamo che indossando o togliendo un capo di abbigliamento sentiamo più caldo o più freddo, così come tutti sappiamo che il tessuto di cui è costituito il capo, per esempio lana o cotone, è determinante. Tutto ciò è ovviamente legato alle caratteristiche termiche dei capi, in termini di resistenza termica. Ciò cui in genere non si pensa è che la resistenza termica dell’abbigliamento non coincide con quella dei tessuti, dalla

LEZIONE APPRESA È ormai acquisito che il risparmio energetico non può essere perseguito a discapito del comfort; tra l’altro, il comfort termico, dipendendo anche dalla temperatura dell’aria e da quella media radiante, è strettamente legato alla progettazione dell’involucro edilizio e dell’impianto HVAC. Purtroppo, molto spesso nella progettazione del sistema edificio-impianto, o semplicemente in quella dell’impianto, si assume che il valore della temperatura dell’aria sia uguale a quello della media radiante, cosa che non è sempre vera: si pensi al caso di pareti vetrate o a quello dei pannelli radianti. Per non parlare del fatto che nei dispositivi legislativi, normativi e contrattuali spesso si fa riferimento ad una generica “temperatura ambiente”, senza specificare se si intende quella dell’aria o quella operativa. Quando si progetta o si valuta il comfort termico, quindi, è indispensabile innanzitutto fare riferimento alla temperatura operativa, correttamente calcolata in funzione delle conduttanze, e non a quella dell’aria. Inoltre, va chiarito in maniera esplicita cosa si intende per temperatura “ambiente” soprattutto nei casi in cui la differenza tra la temperatura operativa e quella dell’aria può essere notevole.

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quale pur dipende, e non è l’unica proprietà da cui dipende la sensazione di comfort; si pensi al caso del K-way, che pur essendo caratterizzato da bassi valori di resistenza termica, determina una spiacevole sensazione di discomfort perché impermeabile al vapore. A questo proposito, va ricordato che uno dei limiti della teoria di Fanger (1970) è dovuto al fatto che tiene conto solo delle caratteristiche termiche degli abiti, senza considerarne la permeabilità all’aria e quella al vapore (Alfano et al., 1989; UNI, 2007). Da quanto detto, emerge chiaramente che c’è un legame diretto tra abbigliamento, sensazione di comfort e risparmio energetico. Non a caso, sono sempre più diffuse, soprattutto negli edifici pubblici, iniziative volte ad imporre ai lavoratori l’utilizzo di certi accorgimenti nel vestirsi: si pensi all’obbligo a non indossare la cravatta nella stagione estiva in alcuni uffici in Giappone. È evidente che all’imposizione andrebbe preferita una corretta educazione all’abbigliamento (Alfano e d’Ambrosio, 1991), ma va riconosciuto che il principio su cui tale imposizione si basa non è sbagliato. Ovviamente, il corretto uso dell’abbigliamento costituisce solo un elemento di regolazione personale, nel senso che non è pensabile delegare ad esso la realizzazione delle condizioni di comfort. Il sistema edificio-impianto deve essere sempre correttamente progettato e nella progettazione dell’impianto bisogna considerare anche la possibilità di non usare i valori di resistenza termica statica dell’abbigliamento media stagionale previsti dalla normativa (Icl pari a 0,50 clo nella stagione estiva e 1,00 in quella invernale), ma quelli realistici in funzione della destinazione d’uso dell’edificio e/o degli ambienti e, eventualmente, anche la possibilità di informare gli utenti sulla necessità e l’importanza di vestirsi in maniera corretta. * DIMEC, Università degli Studi di Salerno ** Studio Associato Vio, Venezia

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ABBIGLIAMENTO MASCHILE E FEMMINILE

Per meglio evidenziare il legame tra abbigliamento, comfort e risparmio energetico, in Figura 5 è riportato l’andamento spaziale del PMV, calcolato ad un’altezza di 0,60 m dal pavimento, che si ha nell’ambiente di Figura 3a) in estate al variare dell’abbigliamento per attività sedentaria, M = 1,2 met, va = 0,15 m/s, φ = 0,50, ta = 26°C. Se si confrontano i risultati in a), relativi ad un abbigliamento leggero maschile caratterizzato da Icl,st = 0,50 clo (biancheria, pantaloni, camicia a maniche lunghe, calzini, scarpe) con quelli in b), relativi ad un abbigliamento leggero femminile con Icl,st = 0,27 clo (biancheria, top, gonna, scarpe), risulta evidente come al variare dell’abbigliamento vari l’andamento del PMV e come il genere influisca sulla condizione di comfort: complessivamente, la percentuale di area della superficie che ricade nelle classi A e B è praticamente la stessa (88% per gli uomini e 86% per le donne), ma gli uomini hanno una sensazione tendente al caldo, le donne al freddo. Se la donna sostituisse il top con una tshirt a maniche lunghe o con una camicia a maniche lunghe, il valore di Icl,st salirebbe a 0,48 (UNI, 2004), diventando quindi praticamente uguale a quello dell’uomo, soprattutto se questi sostituisse alla camicia una maglietta, nel qual caso si avrebbe Icl,st = 0,46 clo. Se invece l’uomo indossasse anche la giacca, cosa che succede in molti uffici, il valore di Icl,st salirebbe a 0,75, che per la donna significa aggiungere anche un cardigan in cotone alla maglietta o alla camicia. Ne deriva che la differenza di abbigliamento tipico tra uomo e donna comporta inevitabilmente una differenza nella sensazione termica e che l’unico modo per annullare tale differenza è che le donne adeguino il loro abbigliamento alle necessità degli uomini, o viceversa.

Figura 5. Andamento spaziale del PMV per persone sedute (0,60 m da terra) nell’ambiente di Figura 2a) al variare dell’abbigliamento, per M = 1,2 met, va = 0,15 m/s, φ = 0,50, ta = 26°C. Da (Vio, 2011). a) Icl,st = 0,50 clo – Abbigliamento maschile leggero (biancheria, pantaloni, camicia a maniche lunghe, calzini, scarpe)

b) Icl,st = 0,27 clo – Abbigliamento femminile (biancheria, top, gonna, scarpe)

c) Icl,st = 0,75 clo – Abbigliamento maschile pesante (biancheria, pantaloni, camicia a maniche lunghe, giacca, calzini, scarpe)

Bibliografia • Alfano G., Cicolecchia S., d’Ambrosio F.R. 1989. The influence of the vapour permeability of clothing on thermal discomfort. ASHRAE Transactions, 92(2), 309-315. • Alfano G., d’Ambrosio F.R. 1991. Clothing: an essential individual adjustment factor for obtaining general thermal comfort. Environment International, 17(4), 205-209. • Alfano G., d’Ambrosio F.R., Palella B.I., Riccio G. 2004. Nuove normative nel settore del comfort termico. Atti Convegno Internazionale AICARR, 155174, Milano, marzo. • ASHRAE. 2010. Interactions affecting the achievement of acceptable indoor environments. Proposed New Guideline 10. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers. • Butera F.M. 2010. Due edifici a energia zero: confronto fra le prestazioni attese e quelle reali. AiCARR Journal, 4. • Consiglio U.E. 1989. Direttiva del Consiglio del 21 Dicembre 1988 relativa

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al ravvicinamento delle disposizioni legislative, regolamentari e amministrative degli Stati Membri concernenti i prodotti da costruzione. 89/106/ CEE. (G.U.C.E. 11 Febbraio 1989 – L40 e G.U.C.E. 30 Agosto 1993 – L220). Consiglio U.E. 2002. Direttiva del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16 dicembre 2002 2002/91/CE sul rendimento energetico nell’edilizia (pubblicata nella Gazzetta Ufficiale delle Comunità europee n. L 1 del 4 gennaio 2003) Consiglio U.E. 2010. Direttiva del Parlamento Europeo e del Consiglio 2010/31/UE del 19 maggio 2010 sulla prestazione energetica nell’edilizia (rifusione) d’Ambrosio Alfano F.R., Palella B.I., Riccio G. 2006. Thermal comfort design in indoor environments: a comparison between eu and usa approaches. Proceedings of International Conference Healthy Buildings, June 4-8. Fanger P.O. 1970. Thermal Comfort. New York: McGraw-Hill. UNI. 2002. Ergonomia degli ambienti termici – Strumenti per la

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misurazione delle grandezze fisiche. Norma UNI EN ISO 7726. Milano: Ente Nazionale di Unificazione Italiana. UNI. 2007. Ergonomia degli ambienti termici – Valutazione dell’isolamento termico e della resistenza al vapore acqueo dell’abbigliamento. Norma UNI EN ISO 9920. Milano: Ente Nazionale di Unificazione Italiana. UNI. 2006. Ergonomia degli ambienti termici – Determinazione analitica e interpretazione del benessere termico mediante il calcolo degli indici PMV e PPD e dei criteri di benessere termico locale. Norma UNI EN ISO 7730. Milano: Ente Nazionale di Unificazione Italiana. UNI. 2008 Criteri per la progettazione dell’ambiente interno e per la valutazione della prestazione energetica degli edifici, in relazione alla qualità dell’aria interna, all’ambiente termico, all’illuminazione e all’acustica. UNI EN 15251. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione. Vio M. La climatizzazione con sistemi radianti: guida alla progettazione. Editore Delfino. 2011.

DOSSIER Sistemi Rating DOSSIER SIStEmI DI RatIng

DOSSIER

Sistemi

di Rating per la valutazione della sostenibilitĂ degli edifici

DOSSIER sistemi di rating — Confronto protocolli

Confronto tra i protocolli di sostenibilità I protocolli di valutazione della costruzione sostenibile: caratteristiche, applicabilità, dinamiche di processo di Cristina Becchio, Stefano Paolo Corgnati, Marco Filippi, Daniele Guglielmino *

egli ultimi mesi alcune norme edilizie regionali hanno adottato sistemi per la valutazione della sostenibilità ambientale degli edifici, sebbene seguendo strade differenti. Umbria, Marche e Piemonte si sono mosse nell’alveo del protocollo ITACA, promosso dalla Conferenza delle Regioni e utilizzato da Sustainable Building Council Italia (SBC), ma altre regioni, come Alto Adige o Friuli, hanno adottato protocolli propri. Sul fronte del mercato privato si assiste invece ad una sempre maggiore attenzione verso il protocollo LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) sviluppato da

USGBC (United States Green Building Council). La frammentarietà presente sul piccolo panorama italiano si ritrova anche a livello internazionale dove i protocolli SBC, LEED e altri si scontrano con lo strumento sviluppato dall’anglosassone BRE (British Research Establishment), denominato BREEAM (British Research Establishment’s Environmental Assessment Method). Ciascuno di questi protocolli presenta contenuti, caratteristiche e modalità di impiego differenti che val la pena analizzare, focalizzando l’attenzione sulle criticità che si riscontrano nella loro applicazione e sulle figure professionali

Rating Systems for green buildings certification: features, applicability, practice

Following the Kyoto Protocol issues, real estate in Italy is changing towards a sustainable approach that can be defined as the design, the construction and operation of a built environment based on ecological principles and resource efficiency. In order to achieve this goal the project teams need to join a new expertise, able to simulate energy performance of buildings, evaluate indoor environmental conditions, and apply the requirements of green buildings rating systems during design and construction phases as well. In fact, in order to shift from conventional practices to high performance green buildings, a powerful role was, and it is still carried out by sustainable building rating systems such as SBC, LEED and BREEAM. Nowadays in Italy the ITACA protocol now used by Sustainable Building Council Italy (SBC) is widespread. LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) was launched by USGBC (United States Building Council) and BREEAM (British Research Establishment’s Environmental Assessment Method) is the oldest rating system, developed by BRE (British Research Establishment). These systems are now widely used to provide objective evaluation of building projects spurred by both actions by local authorities and public and private investors. The aim of this paper is to compare the contents, the main features and the expertise involved in the design and certification process. Keywords: green building, rating system, SBC, LEED, BREEM, certification

richieste in relazione alle procedure di valutazione adottate.

Dallo LCA ai metodi a punteggio La certificazione della sostenibilità di un edificio può essere effettuata secondo due logiche. Una prima, di maggior dettaglio, fa riferimento all’analisi LCA (Life Cicle Assessment), secondo cui la valutazione consiste in una quantificazione dell’energia inglobata dal fabbricato durante l’intero arco di vita, attraverso un’analisi che partire dalla produzione dei singoli componenti per arrivare al riuso dei medesimi al momento della dismissione. In luogo di tale approccio, considerevolmente oneroso e sinora più vicino alla realtà dei cicli produttivi industriali, hanno trovato una maggiore diffusione i metodi basati su protocolli contenenti schede di requisiti. Ad ogni singolo requisito corrisponde un punteggio (score) specifico: la somma dei diversi punteggi, associati ai relativi pesi restituisce un valore numerico, che esprime il livello di sostenibilità energetico-ambientale raggiunto.

DOSSIER sistemi di rating — Confronto protocolli Metodi qualitativi (metodi a punteggio)

Basati su liste di requisiti (criteria) a ciascuno dei quali viene attribuito un giudizio di valutazione su scala numerica (score). Si perviene ad un punteggio globale che esprime quanto è sostenibile l’edificio in esame (pagella ambientale)

I diversi requisiti (crediti) sono raccolti all’interno di macroaree dedicate a specifici temi. La maggiore semplicità di applicazione di tali sistemi ne ha agevolato la diffusione. Infatti tali protocolli costituiscono

Metodi quantitativi (bilanci ambientali)

Viene redatto un bilancio rigoroso di tutti gli effetti ambientali di un processo durante l’intero ciclo di vita (dalla culla alla tomba). Sono basati su un’analisi LCA (Life Cycle Assessment).

un supporto che riepiloga in modo puntuale i concetti che dovranno guidare il progetto che si intende sviluppare secondo una logica sostenibile. Inoltre, è possibile effettuare valutazioni intermedie durante le diverse fasi del processo, eseguendo le opportune analisi direttamente

all’interno del team di progetto. Dal punto di vista della committenza, sia essa pubblica o privata, l’applicazione corretta e completa di tali sistemi diventa uno strumento di controllo della qualità del processo, a tutela del risultato finale.

Cabot Circus. Nato dalla riqualificazione di un ex sito industriale, Cabot Circus prevede l’integrazione di diversi spazi dedicati (ristoranti, appartamenti, negozi ecc.) in un’unica area della città di Bristol. L’approccio sostenibile è stato uno dei punti di forza per la progettazione di questo spazio commerciale che ha conseguito il livello BREEAM Excellent.

DOSSIER sistemi di rating — Confronto protocolli Metodi per la certificazione della sostenibilità

Acronimo di British Research Establishment’s Environmental Assessment Method, è il primo nato dei sistemi a punteggio per la valutazione della sostenibilità. Sviluppato nel 1993 dal British Research Establishment. BREEAM propone schemi base per la redazione di strumenti procedurali utilizzabili secondo una logica territoriale riferita a tre ambiti: • ambito nazionale (Regno Unito di Gran Bretagna e Irlanda del Nord); • ambito europeo; • ambito internazionale. Nel primo ambito si prevedono procedure riguardanti destinazioni d’uso diverse, come illustrato nella Tabella I. Per quanto riguarda lo schema dedicato allo sviluppo di protocolli utilizzabili in altri ambiti (BREEAM International Bespoke), si prevede che tali protocolli vengano adattati al contesto territoriale in termini sia climatici che tecnologici. Nella Tabella II si fa riferimento al protocollo BREEAM GULF 2008. In particolare si annota che BRE riconosce una figura professionale denominata BREEAM Accredited Professional, in grado di fornire un supporto a partire dal concept fino alla cantierizzazione. La presenza di tale figura all’interno del processo viene riconosciuta in termini di crediti per la sezione innovazione (ad eccezione degli schemi di protocollo destinati ad edifici residenziali) e il suo profilo professionale è quello di un esperto conoscitore della procedura. Il BRE rimane comunque l’organo che ha facoltà di emettere la certificazione, che avviene accorpando due livelli: Design Stage (DS) e Post-Construction Stage (PCS). La valutazione in fase di progetto non costituisce una certificazione, ma solo una prima verifica. Per il rilascio effettivo del certificato è necessaria una seconda valutazione non più sul progetto esecutivo, ma sul progetto “as built”, come costruito (Tabella III). I livelli conseguibili, in ragione dei punteggi assegnati per ogni scheda e valutati secondo una specifica pesatura, sono riportati nella Tabella IV.

Tabella II – Definizione delle macroaree previste dalla struttura dei protocolli BREEAM (BREEAM Multi-residential 2008 – BES 5064: ISSUE 1.0) Denominazione della macroarea

Contenuto

Gestione e controllo del processo

Definizione delle attività di commissioning, di valutazione degli impatti ambientali del cantiere sul sito, della security

Comfort ambientale

Condizioni ambientali interne con riferimento ai temi di comfort acustico, termico, visivo e IAQ

Energia

Consumi energetici ed emissioni di CO2 in ambiente

Trasporti

Accessibilità al sito e trasporti

Acqua

Uso efficiente della risorsa acqua

Materiali

Aspetti ambientali legati alla scelta e all’uso di materiali

Rifiuti

Produzione di rifiuti e attività di riciclo

Uso del suolo

Scelta del sito, valorizzazione della biodiversità

Inquinamento

Inquinamento dell’aria e dell’acqua

Innovazione

Presenza di un BREEAM Aps, uso di tecnologie innovative, conseguimento dei “livelli esemplari”

Tabella III – Fasi del processo di certificazione secondo BREEAM Fasi

Contenuto

1º Step

Registrazione on line del progetto, pagamento della tassa di iscrizione e definizione del protocollo da utilizzare in ragione della destinazione d’uso.

2º Step

Applicazione di uno strumento di prevalutazione (PreAssessment Estimator), accessibile on line, che consente di eseguire una stima preliminare dei crediti conseguibili.

3º Step

Definizione del livello di sostenibilità che si desidera conseguire.

4º Step

Assegnazione al gruppo di progetto da parte del BRE di un professionista accreditato (BREEAM AP); tale soggetto rilascerà un attestato, che riconoscerà la sua presenza nel processo e dunque ne attesterà la qualità.

5º Step

Valutazione da parte del BRE del processo in due fasi (DS e PCS) e eventuale rilascio del certificato.

Tabella I – Elenco dei protocolli di certificazione proposti da BREEAM Denominazione

Indirizzo

BREEAM Courts

Edifici destinati a tribunali

BREEAM Ecohomes

Edifici residenziali (nuove costruzioni, cambiamento di destinazione d’uso, ristrutturazioni)

BREEAM Ecohomes XB

Edifici residenziali popolari esistenti: strumento integrativo destinato alla valutazione dei complessi di edilizia popolare ed alla definizione dei margini di miglioramento conseguibili da grandi stock di appartamenti

BREEAM Healthcare

Presidi ospedalieri con riferimento a nuove costruzioni, edifici esistenti, ristrutturazioni e ampliamenti, esercizio

BREEAM Healthcare XB

Presidi ospedalieri esistenti: strumento integrativo destinato alla valutazione di edifici esistenti ed alla definizione dei margini di miglioramento conseguibili da grandi stock di appartamenti

BREEAM Industrial

Edifici industriali (produzione, deposito etc.)

BREEAM Multi-residential

Edifici che inglobano diverse destinazioni d’uso

BREEAM Prison

Case circondariali

BREEAM Offices

Edifici per uffici

BREEAM Retail

Edifici commerciali

BREEAM Educational

Edifici scolastici

Tabella IV – Classificazione secondo BREEAM Classificazione N. C.

Punteggio

Star Rating

<10

Accettabile

10<X<25

Superato

25<X<40

Buono

40<X<55

Molto buono

55<X<70

Eccellente

70<X<85

Outstanding*

X>85

*Il conseguimento di tale livello consente il rimborso delle certifications fees.

Doppia certificazione. Due le certificazioni Breeam per la polacca Ghelamco, prima azienda del Paese ad aver ottenuto la valutazione ambientale dei suoi edifici. La prima è stata assegnata al complesso Trinity Park III, mentre la seconda è aggiudicata al palazzo Crown Square, entrambi situati a Varsavia.

DOSSIER sistemi di rating — Confronto protocolli Metodi per la certificazione della sostenibilità

LEED Acronimo di Leadership in Energy and Environmental Design, LEED è un metodo per la certificazione di sostenibilità del costruito sviluppato negli Stati Uniti da United States Green Building Council. I protocolli LEED, suddivisi secondo la Tabella V, sono caratterizzati in relazione alla destinazione d’uso, al tipo di intervento in atto ed alle dimensioni dell’intervento medesimo. Dal 2001 è stato avviato un programma per accreditare soggetti idonei a fornire un supporto al team di progetto per conseguire gli obbiettivi del protocollo nel corso del processo di certificazione LEED. Questo programma ha portato all’istituzione della figura del LEED AP, analogo per ruolo a quella descritta per il sistema BREEAM. Tale processo di accreditamento è gestito da GBCI (Green Building Certification Institute). Tali soggetti possono essere coinvolti per fornire un adeguato supporto per contenuti (riportati in Tabella VI) e procedure al team di progetto, a partire dal brainstorming iniziale, fino alla chiusura dei lavori. La Tabella VII riporta, in estrema sintesi, le successive fasi del processo di certificazione secondo il sistema LEED. Il protocollo contiene una serie di prerequisiti obbligatori, rispetto ai quali è necessario conseguire una valutazione positiva, in caso contrario non si accede alle successive fasi di valutazione. Tale aspetto obbliga un livello di attenzioni di base da osservare in ogni caso. Ad ogni scheda corrispondente ad un credito è assegnato un punteggio. La rispondenza alla scheda ne consente il conseguimento, viceversa la mancata rispondenza determina un punteggio pari a zero. La classificazione finale avviene a partire dal rapporto tra sommatoria dei punteggi conseguiti e punteggio massimo conseguibile, secondo la logica che segue in Tabella VIII. Il protocollo è stato implementato negli Stati Uniti prevedendo l’adozione degli strumenti normativi statunitensi, in particolare gli Standard ASHRAE. Tale aspetto implica una serie di criticità legate ai metodi di calcolo da adottare, alle modalità di esecuzione delle prove di laboratorio ed ad altri aspetti analoghi.

Tabella VI – Definizione delle macroaree previste dalla struttura dei protocolli LEED (LEED-New Construction 2009)

Fasi

Contenuto

Tabella V – Elenco dei protocolli di certificazione proposti da LEED

1º Step

Registrazione del progetto on-line, previo pagamento di una tassa. Sia la fase di progetto che quella di costruzione prevedono l’invio dei crediti a USGBC, che risponderà attraverso una procedura di design review, richiedendo chiarimenti, o bocciando i contenuti inviati.

2º Step

Certificazione del progetto: invio della documentazione necessaria a dimostrare il conseguimento di un numero minimo di crediti individuati tra quelli previsti per la fase di progetto.

3º Step

Certificazione del costruito: redazione di una relazione di commissioning finale in cui si attesta il conseguimento di una serie di obiettivi trasmettendo il tutto all’ente che ha facoltà, a seguito di una verifica definita secondo protocollo, di certificare o meno il progetto.

Denominazione

Indirizzo

LEED New Construction

Edifici di nuova costruzione o su cui si eseguono interventi sostanziali; vale per edifici per uffici, istituzionali, per la cultura e residenziali con più di tre piani fuori terra

LEED for Core and Shell

Edifici destinati ad attività speculative in cui è possibile conseguire la sola certificazione per struttura e involucro esterno, senza gli spazi interni da affidare a tenants

LEED for Schools

Edifici scolastici di nuova costruzione

LEED for Healthcare

Presidi ospedalieri di nuova costruzione

LEED for Retail

Edifici per il commercio

LEED for Commercial Interiors

Spazi interni (a possibile completamento del C&S): certificazione dedicata ad aree interne per il commercio e più in generale di carattere produttivo

LEED for Retail Interiors LEED for Existing Buildings O&M Edifici esistenti di generica destinazione d’uso LEED for Existing School

Edifici scolastici esistenti

Denominazione della macroarea

Contenuto

Siti sostenibili

Selezione e protezione del sito (sia in fase di cantiere sia in fase di esercizio), trasporti, inquinamento luminoso

Acqua

Contenimento del consumo di acqua, uso di tecnologie innovative

Energia ed atmosfera

Consumo energetico complessivo dell’edificio ed emissioni in ambiente (riduzione della domanda di energia, commissioning e sfruttamento di fonti rinnovabili)

Materiali e risorse

Utilizzo di materiali provenienti da un raggio definito dal sito di progetto, uso di legni certificati, uso di materiali con contenuto riciclato e/o riciclabili

Qualità ambiente interno

Comfort termico, visivo e IAQ

Innovazione e processo

Presenza di un LEED APs a seguire il processo, aspetti innovativi nel progetto

Specifiche Regionali

Rispetto delle specifiche regionali

Tabella VII – Fasi del processo di certificazione secondo LEED

Tabella VIII – Classificazione

secondo LEED Classificazione

Punteggio

Certificato

> 40%

Argento

>50%

Oro

>60%

Platino

>80%

WTC 7. Simbolo della rinascita newyorkese, il World Trade Center 7 è la prima di sette costruzioni realizzata nell’area devastata dall’attacco terroristico dell’11 settembre 2001. Progettato dallo studio di architetti Skidmore, Owings&Merill, l’edificio, alto 158 metri, è il primo grattacielo di New York ad aver ottenuto la certificazione LEED Gold.

Il LEED in Italia

Di recente è stata pubblicata la versione italiana del protocollo LEED americano, dedicato alle nuove costruzioni e ristrutturazioni, da parte di Green Building Council Italia, fondato dalla Società Consortile Distretto Tecnologico Trentino con il finanziamento della Provincia Autonoma di Trento. Tale “traduzione” ha richiesto necessariamente una valutazione dei contenuti di una serie di criteri, in relazione all’aderenza al panorama nazionale. Tra i vari gruppi di lavoro è stata creata una task force che si è occupata di verificare puntualmente la rispondenza dei contenuti dei protocolli alle trasformazioni di mercato.

DOSSIER sistemi di rating — Confronto protocolli Metodi per la certificazione della sostenibilità

L’approccio SB-Method costituisce uno sviluppo dell’attività del Green Building Challenge canadese, a seguito della quale, nel 1996, il Natural Resources Canada (NRC) ha avviato un processo di cooperazione tra comitati nazionali costituiti in diversi Paesi. A partire dal 2002 il processo è passato in mano all’associazione iiSBE (international initiative for Sustainable Built Environment). In tale contesto e nello stesso anno è stato elaborato, presso l’Istituto per la Trasparenza degli Appalti e la Compatibilità Ambientale compartecipato da tutte le Regioni italiane, il protocollo ITACA. Tale protocollo ha costituito, di fatto, il recepimento del SB-Method in Italia, e, essendo stato adottato da Sustainable Building Council Italia, è stato successivamente rielaborato in alcune parti: ad esempio, sono stati definiti schemi di valutazione diversi in ragione delle destinazioni d’uso degli edifici e la versione originale basata su 70 schede è stata sostituita da una seconda basata su 28 schede, al fine di semplificare il processo di certificazione (Tabella IX). Attualmente l’implementazione della procedura è a cura di ITC/CNR e iiSBE Italia e il protocollo è in fase di formale recepimento da parte di alcune Regioni. La versione più recente è quella approvata dalla Regione Marche in data 11 maggio 2009, che si basa su una serie di aree tematiche (Tabella X) in cui sono previste categorie di criteri utili a caratterizzare la sostenibilità di un edificio attraverso le quattro fasi riportate in Tabella XI. La produzione degli elaborati necessari per richiedere la certificazione è a cura del gruppo di progetto, che trasmette tutto al verificatore (soggetto accreditato da SBC attraverso una procedura predefinita); l’organo competente per il rilascio della certificazione è SBC. I criteri a cui si chiede una risposta sono gli stessi per le quattro fasi riportate in Tabella XI: non è presente una netta suddivisione tra i crediti riguardanti la fase di progetto ed i crediti riguardanti le fasi di costruzione e di esercizio. La certificazione di sostenibilità energetico-ambientale può dunque essere rilasciata a scelta del richiedente o in fase di progetto, o sull’edificio costruito, o ancora in entrambe le fasi: saranno diverse le tipologie di certificazione. La modalità di assegnazione dei punteggi prevede uno score nullo in caso di rispondenza al criterio in oggetto coerentemente alla pratica corrente e un punteggio positivo (da 1 a 5) in relazione del grado di efficacia nella risposta proposta. Si può tuttavia conseguire anche un punteggio negativo (-1), sottraendo punti allo score finale, qualora non siano contemplate attenzioni specifiche alle voci previste. Ogni singola scheda prevede quindi una classificazione compresa tra -1 e +5 secondo la logica proposta nella Tabella XII. Lo score finale viene definito con un punteggio finale compreso tra -1 e +5. Ogni macroarea coinvolta è soggetta ad una pesatura dei propri crediti tale da ricondurre al valore massimo di +5.

Tabella X – Definizione delle macroaree previste dalla struttura dei protocolli SB-Method (ITACA-Marche 2009) Denominazione della macroarea

Contenuto

Qualità del sito

Condizioni del sito e accessibilità ai servizi

Consumo di risorse

Energia primaria non rinnovabile richiesta per il ciclo di vita, fonti rinnovabili, uso di acqua, materiali

Carichi ambientali

Emissioni di biossido di carbonio, acque reflue e impatto nell’ambiente circostante

Qualità ambiente interno

Comfort termico, acustico, visivo IAQ e inquinamento elettromagnetico

Qualità del servizio

Gestione e controllo del sistema impiantistico, domotica, mantenimento delle prestazioni in esercizio

Tabella XI – Fasi del processo secondo SB-Method Fasi

Contenuto

1º Step

Prevalutazione, che consiste nella compilazione da parte del gruppo di progetto delle schede di valutazione dedicate a questa fase. ITC/CNR procederà ad una revisione e, in caso positivo, emetterà un report tecnico di prevalutazione

2º Step

Certificazione del progetto, (previa registrazione) procedura analoga al 1º step. In caso di validazione positiva verrà emesso il certificato

3º Step

Certificazione As built (previa registrazione) procedura analoga al 1º step. In caso di validazione positiva verrà emesso il certificato

Tabella XII – Classificazione secondo SB-Method Classificazione

Punteggio

Valutazione negativa

-1

Pratica costruttiva corrente

Tabella IX – Elenco dei protocolli di certificazione proposti da SBC – Italia

Denominazione

Indirizzo

Uffici

Edifici a destinazione prevalentemente uffici

Buona Pratica

Commerciali

Edifici a destinazione prevalentemente commerciale

Grattacieli

Edifici a torre a destinazione mista

Eccellenza

Musei

Edifici a destinazione museale

Residenziali

Edifici a destinazione residenziale senza limiti di taglia

Ospedali

Presidi ospedalieri

Industriali

Edifici a destinazione prevalentemente produttiva

HQ2. Progettato nel 2005, per Pirelli R.E. il progetto “Headquarter 2” è uno dei primi edifici per uffici ad essere classificato in classe energetica B. Per l’edificio, che possiede un indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale pari a 8,2 kWh/m³ anno, è attualmente in corso il processo per il conseguimento di una Certificazione Ambientale a cura dall’organizzazione iiSBE Italia/ITC-CNR.

DOSSIER SIStEmI DI RatIng — COnfROntO pROtOCOllI StRuttuRa delle ceRtificaZioni Ambito territoriale BREEAM

LEED

SBC

Macroarea geografica

Nazione

Ambito locale

LEED

SBC

Fase certificabile Figura 1 – Confronto tra i pesi in percentuale Sono messi in evidenza i diversi pesi, espressi in percentuale, assegnati ai suddetti sette argomenti: i pesi rappresentano il grado di rilevanza che essi assumono all’interno del sistema di valutazione.

Confronto tra i contenuti delle diverse procedure I tre sistemi di certificazione BREEAM, LEED e SBC/ITACA (nella versione in vigore nella regione Marche), scelti in quanto consolidati nel tempo e avvalorati da dibattiti su scala internazionale, mostrano affinità di contenuto. È dunque possibile individuare sette gruppi di tematiche in grado di coprire ogni credito proposto per ciascun metodo. Ciascuno di questi temi è poi bilanciato dai pesi assegnati dal protocollo in funzione del valore che assumono per il sistema adottato. Le macro-aree sono: • Gestione del processo: presenza di figure professionali dedicate con ruoli specifici a supporto del progetto; • Gestione della costruzione e dell’esercizio: applicazione di

BREEAM

Unica certificazione che comprende: Progetto Costruito

strategie di monitoraggio e gestione delle risorse; • Sito: controllo di aspetti legati alla tutela del luogo di cantiere, alla conservazione delle realtà ambientali di pregio, alla biodiversità e ai trasporti; • Materiali: valutazione dell’energia inglobata nei materiali utilizzati e adozione di specifiche certificazioni dei componenti; • Energia: contenimento dei consumi energetici complessivi dell’edificio, con riferimento a qualunque forma di energia in gioco; • Acqua: strategie di contenimento nell’uso della risorsa acqua; • Qualità dell’ambiente interno: comfort termico, acustico e visivo; • Carichi ambientali: controllo delle emissioni di inquinanti in ambiente. Dall’analisi dei raggruppamenti tematici e dai pesi percentuali attribuiti dai differenti protocolli emerge che non esistono differenze rilevanti per i pesi assegnati agli argomenti Materiali, Energia, Acqua e Qualità dell’ambiente interno. Differenze si possono invece riscontrare in tre aree:

Certificazioni indipendenti per: Progetto Costruito

• Gestione del processo: in particolare LEED conferisce rilevanza sia alla presenza all’interno del gruppo di progetto di un professionista accreditato, riconosciuto dall’ente certificatore, in grado di interpretare correttamente le richieste del protocollo, sia di un’autorità terza parte preposta alla verifica del conseguimento degli obbiettivi, mentre BREEAM assegna valore solo alla presenza di un’autorità terza e SBC/ ITACA non considera questa problematica; • Gestione della costruzione e dell’esercizio: SBC/ITACA vi attribuisce un peso molto più elevato rispetto agli altri due protocolli; • Sito: SBC/ITACA vi attribuisce un importanza molto inferiore di quella assegnata dalle altre due procedure; infatti, non vengono prese in considerazione tutte le ricadute del cantiere sull’area di progetto, che godono invece di crediti dedicati all’interno dei protocolli LEED e BREEAM; • Carichi ambientali: l’influenza attribuita da SBC/ITACA e BREEAM al controllo delle emissioni inquinanti è notevole rispetto a quella data da LEED.

Certificato LEED e Energy Star. La sede generale dell’Armstrong World Industries Corporate (Pennsylvania), nota anche come Palazzo 70, nel 2006 ha conseguito l’etichetta Energy Star dalla US Environmental Protection Agency, mentre nel 2007 ha ottenuto la certificazione LEED Platinum da parte del U.S.Green Building Council.

DOSSIER sistemi di rating — Confronto protocolli Autorità di verifica

Tabella XIII – Figure professionali introdotte dalle diverse procedure

Fase Progetto e Costruzione Controllo

Presenza

SBC

LEED

BREEAM

Necessaria ma non obbligatoria

Consulente

Incentivata

Accredited Professional

Obbligatoria

Commissioning Commissioning Agent Agent

Figure professionali coinvolte dalle diverse procedure L’analisi delle procedure BREEAM, LEED o SBC/ITACA mette in evidenza la necessità di attuare un processo rigoroso fin dalle prime fasi di progettazione dell’opera. L’impronta di tali procedure è evidentemente metodologica, intende cioè proporre un percorso guidato entro il quale gli attori del processo si devono muovere con regole chiare e prestabilite, il cui rispetto è puntualmente verificato. Una tale impostazione si ripercuote direttamente sul processo di progettazione e costruzione con l’introduzione delle figure professionali riportate in Tabella XIII. Tali figure, tra cui il fisico dell’edificio e il consulente energetico, collaborano attivamente con il team di progetto in veste di consulenti specialistici e forniscono dati e strumenti decisionali per lo sviluppo del progetto; la loro presenza non è sempre obbligatoria, ma può fornire un contributo importante per il conseguimento di alcuni crediti. LEED assegna il bonus di un punto per la presenza, nelle fasi di progetto e costruzione, di un Accredited Professional, in qualità di esperto della procedura di certificazione. Esso deve essere un soggetto accreditato LEED e non necessariamente svolge un’attività di consulenza specialistica per il team di progetto; il suo compito

La Commissioning Authority deve possedere un’esperienza documentata, non deve aver partecipato in nessun modo alla progettazione o alla direzione lavori e deve riportare i risultati, le conclusioni e le raccomandazioni direttamente al Committente. È suo specifico compito rivedere i documenti “Requisiti di Progetto del Cliente (Owner’s Project Requirements-OPR)” prodotto dal Committente e “Progetto di Base (Basis Of Design – BOD)” prodotto dai progettisti, al fine di renderli chiari e completi, sviluppare un piano di commissioning, verificare l’installazione e le prestazioni degli impianti e stendere una relazione finale sull’attività svolta.

è quello di indirizzare il team di progetto verso le tematiche, le metodologie di analisi e gli standard propri della procedura, a partire dalla fase di concept design. Sia LEED che BREEAM introducono anche la figura del Commissioning Agent ed entrambi i protocolli conferiscono a tale aspetto da 1 a 2 punti, nell’ambito del tema Commissioning. Secondo quanto indicato nel protocollo LEED tale figura professionale tutela i requisiti di progetto individuati dal committente nel documento Owner’s Project Requirements, documento che viene periodicamente revisionato nel corso dell’attività di commissioning.

Le fasi della certificazione Il conseguimento della certificazione di sostenibilità supportata da valori numerici richiede uno sviluppo integrato del processo di progettazione e costruzione. Da un punto di vista procedurale i sistemi BREEAM e LEED propongono un’unica certificazione che include quattro fasi: Predesign, Design, Construction, Operation. La motivazione è che ognuna delle singole fasi citate ha pesanti ripercussioni sulle successive. La mancata osservanza del contenuto di un credito in fase di progetto può escludere irrimediabilmente il risultato positivo per un altro credito corrispondente nelle fasi successive.

Interdipendenza delle fasi SB-Method, nel suo recepimento italiano di SBC/ITACA, prevede, a differenza degli altri metodi analizzati, certificazioni separate e indipendenti per ognuna delle fasi sopra citate: si può cioè ottenere un certificato solo sul progetto, solo sul costruito o su entrambi. La logica del processo integrato viene invece enfatizzata da BREEAM e LEED, con riferimento alle modalità con cui i diversi crediti ricadono nelle singole fasi del processo di progettazione e costruzione, rispecchiando la natura stessa del protocollo: BREEAM individua per ogni singolo credito riconosciuto in fase di progettazione la necessità di un suo riscontro in fase di costruzione e la mancanza di riscontro comporta il mancato riconoscimento del credito stesso. LEED suddivide i crediti conseguibili tra progettazione e costruzione: parte vanno quindi dimostrati in sede di concertazione degli obiettivi e di progetto,

Villaggio olimpico. Il progetto di recupero dell’ex MOI, i vecchi Mercati Ortofrutticoli all’Ingrosso, nasce nel rispetto del patrimonio architettonico esistente e secondo i principi dell’ecosostenibilità, i cui fattori principali sono la rigenerazione dell’area e degli edifici, l’uso dell’energia solare, la bassa energia dei materiali, il recupero delle acque e l’esclusione dai nuovi isolati della circolazione dei veicoli.

DOSSIER SIStEmI DI RatIng — COnfROntO pROtOCOllI i coSti della ceRtificaZione

Figura 2 – Confronto tra il numero di crediti destinati alle fasi di progetto e costruzione per il protocollo LEED NC v3 2009

parte nelle fasi successive. Per LEED il grafico riportato in Figura 2, con riferimento alla ripartizione nelle sette tematiche descritte nel paragrafo precedente, evidenzia il forte sbilanciamento verso i crediti connessi alle scelte progettuali e sembra quindi evidente la volontà di utilizzare la procedura come una sorta di guida alla progettazione. * Politecnico di Torino, Dipartimento di Energetica, Gruppo di Ricerca TEBE

Costo certificazione Registrazione presso l’ente di riferimento Revisione periodica degli elaborati Costo consulenza Consulenti di processo Consulenti tematici Autorità di controllo

taRiffe peR la ceRtificaZione leed negli uSa

bibliogRafia

• Baldwin R., Yates A., Howard N. and Rao S. 1998. BREEAM’98 for offices. Garston: Building Research Establishment; • Cole R.J. and Larsson N. 2002. GBTool user manual, Green Building Challenge. International Initiative for Sustainable Built Environment; • Filippi M. and Fabrizio E. 2008. Sustainable building in Italy: the rules, professions and the market. In: Cooper I. and Symes M. Sustainable urban development volume 4: Rethinking professionalism in Europe. London: Routledge (Taylor and Francis group); • ASHRAE Green Guide, The Design, Construction, and Operation of Sustainable Buildings; Elsevier, Oxford, 2006; • Anderson J., Shiers D. The Green Guide Specification – an Environmental Profiling System for Building Materials and Components. Blackwell Science; • Filippi M. et al. 2002. Guidelines for sustainable Olympic Villages in Torino 2006. In: Proceedings of the International Conference Sustainable Building 2002, Oslo; • Moro A. 2005. A GBC based environmental performance assessment tool for the public administration in Italy. In: Proceedings of the World Sustainable Building Conference – SB05, Tokyo, 27-29 September 2005; • BRE Environmental & Sustainability Standard, BES 5055: ISSUE 3.0, BREEAM Multi-residential 2008 Assessor Manual; • LEED 2009 for New Construction and Major Renovations, Reference Guide, USGBC Member Approved November 2008; • Deliberazione della Giunta Regionale delle Marche, nº760, 11 marzo 2009.

Tallin, Estonia

REHVA ANNUAL CONFERENCE “Towards net zero energy buildings and building labelling”

19-20 maggio 2011

Si svolgerà a Tallin, presso il Meriton Grand Conference & Spa hotel, l’annuale convegno Rehva per il 2011. Articolato in due giorni, il congresso si concentrerà sulla tematica degli edifici a zero energia e relativa targa energetica.

pRogRamma convegno Giovedì 19 maggio 2011 I sessione: Normativa UE e piani d’azione II sessione: Definizione e strategie d’intervento per edifici a energia quasi zero III sessione: Soluzioni tecniche per gli edifici a energia quasi zero IV sessione: Case study Per maggiori informazioni:

Venerdì 20 maggio 2011 V sessione: Targa energetica per edifici VI sessione: Targa energetica per edifici: case study VII sessione: La targa energetica servirà a raggiungere l’obiettivo “Edifici zero energia”?

http://www.ekvy.ee/rehvaam2011

E-mail: rehva.am2011@ekvy.ee

DOSSIER sistemi di rating – sostenibilità energetica

Rating system e sostenibilità energetica degli edifici I possibili approcci al progetto energeticamente efficiente nel contesto del processo edilizio di Marco Filippi*

costituisce una parte significativa del più ampio ventaglio di tematiche che fanno riferimento alla cosiddetta “costruzione sostenibile”. La prestazione energetica di una costruzione si basa sul binomio fondante che lega il progetto di architettura con il sistema energetico a servizio dell’edificio. a sostenibilità energetica

Le scelte che coinvolgono questi aspetti richiedono un approccio integrato a partire dal concept-design, fino all’esercizio del costruito. Accanto alla necessità di una chiara definizione degli obbiettivi da perseguirsi in termini di prestazione energetica, si pone la questione della individuazione degli strumenti che si possono

Energetic sustainability for built environment: architecture and building services

Energetic sustainability is a significant topic for what concerns the so-called “green building design”. The energy performance of a building is based on the synergistic approach that links the architecture with the energy system. All choices which involve energy issues have to be faced from concept-design, up to the occupancy of the building. Nearby to the necessity of a clear definition of the targets to be pursued in terms of energy performance, a package of the most suitable tools to use for energy design is necessary to support design process. Rating systems for green buildings certification are effective tools, well know around the world; they are a useful support for both design team and owners, to verify the energy performance and to guarantee the quality of design and construction process as well. The aim of this paper is to make some useful remarks about the possible approaches to the energy-conscious design in the context of the building process. Keywords: energetic sustainability, rating system, tools, energy design, energy performance, building

utilizzare. I rating system per la certificazione della sostenibilità energetico ambientale, diffusi a livello internazionale, costituiscono un supporto utile sia ai gruppi di progetto sia alla committenza per la verifica dei risultati conseguibili e per la rilascio di un riconoscimento che certifichi la qualità del risultato. Considerando la progressiva diffusione in Italia delle procedure di valutazione della sostenibilità in edilizia come BREEAM, LEED e SB-Method, di cui si trova più ampia analisi nelle pagine precedenti, pare opportuno e utile esaminare l’importanza che tali procedure attribuiscono al tema della “sostenibilità energetica” nel contesto più generale dei requisiti riguardanti il tema della costruzione sostenibile.

DOSSIER sistemi di rating – sostenibilità energetica

Princewaterhouse Coopers LLP. Foster&Partners hanno firmato a Londra il primo edificio certificato Breeam della capitale britannica. Il complesso, sede della Pricewaterhouse Coopers LLP, è composto da una City Hall, da un hotel, dagli uffici della società, da uno spazio pubblico e da un anfiteatro all’aperto.

L’aspetto energetico nelle tre procedure di rating Adottando i protocolli su indicati, la sostenibilità energetica diventa verificabile in termini quantitativi, attraverso il confronto fra i valori numerici dei consumi energetici annuali, delle produzioni energetiche da fonti rinnovabili o delle emissioni inquinanti previsti in sede di progetto e i corrispondenti valori di riferimento. Le Tabelle I, II e III delle pagine seguenti riportano le checklist dedicate ai temi energetici proposte dalle tre su citate procedure, checklist che risultano certamente influenzate dai contesti energetici nazionali in cui nascono e che quindi si caratterizzano nell’attribuire più importanza a certi aspetti piuttosto che ad altri. Tutte le suddette checklist prendono in considerazione: • la riduzione della domanda di energia per climatizzazione invernale ed estiva; • la riduzione della domanda di energia per illuminazione artificiale; • la produzione di energia a partire da fonti energetiche rinnovabili; • la riduzione delle emissioni inquinanti. Vi sono poi crediti che

riguardano l’energia inglobata nei materiali da costruzione, l’installazione di sistemi di contabilizzazione dei consumi energetici per singolo utente, i consumi energetici per ascensori e scale mobili ecc. La quota parte del punteggio totale riservata agli aspetti inerenti le prestazioni energetiche dell’edificio arriva fin oltre il 30%, acquisendo così un peso significativo nell’economia del risultato finale e stimolando l’attenzione alle tematiche energetiche fin dalla fase di studio di fattibilità di un’opera.

Verifica del percorso progettuale Condurre un progetto alla certezza di un risultato per quanto riguarda la prestazione energetica del sistema edificio-impianti implica attenzione alle dinamiche del processo edilizio nel suo complesso. I Rating System assumono proprio il compito di definire percorsi controllati e consolidati per guidare i progettisti, fornendo loro indicazioni sugli strumenti disponibili e sulle figure professionali necessarie per gestirli. Quali strumenti di progetto vengono proposte metodologie di calcolo definite, sedimentate e riconosciute, in grado di effettuare analisi energetiche dettagliate. A titolo esemplificativo, il protocollo LEED richiede una analisi energetica sviluppata attraverso simulazioni dinamiche con passo temporale orario ed un confronto fra le prestazioni energetiche dell’edificio in progetto e quelle di un edificio di riferimento (baseline) allo scopo creato in conformità a quanto prescritto dallo Standard ANSI/ASHRAE 90.1:2007; il punteggio attribuito al credito dipende dalla

percentuale di riduzione dei consumi energetici che l’edificio in progetto prevede rispetto all’edificio di riferimento.

Il consulente energetico Poiché si richiede un elevato grado di conoscenza e di controllo degli strumenti di calcolo, nei mercati in cui si sono diffusi i Rating System si è contemporaneamente prodotta una nuova figura professionale che è entrata di diritto a far parte del gruppo di progettazione: il consulente energetico. Il consulente energetico assume il compito di curare la modellazione energetica del sistema edificio-impianti e di guidare i progettisti verso le strategie idonee a conseguire il risultato. La riflessione sulla sostenibilità energetica stimolata dal consulente energetico provoca un incremento spontaneo del livello di integrazione di tutte le professionalità in gioco e quindi un miglioramento della qualità della progettazione. Per quanto riguarda la garanzia dei risultati (che vengono posti a confronto con le prestazioni promesse in sede di progetto), la procedura LEED consiglia che la pianificazione delle misure e verifiche dei consumi energetici da effettuare a costruzione finita faccia riferimento alla metodologia descritta nel documento International Performance Measurement & Verification Protocol (IPMVP): Concepts and Option for Determining Energy Savings in New Construction, documento nel quale si prevedono misure e verifiche per un periodo non inferiore ad un anno di esercizio dopo la costruzione/ occupazione dell’edificio.

DOSSIER sistemi di rating – sostenibilità energetica Tabella I – BREEAM 3.0 2008 Offices_Energy

Schema riassuntivo della macroarea di valutazione della checklist dedicata dedicata ai temi energetici

Codice del credito

Contenuto

Punteggio del credito

Ene 1 – Riduzione delle emissioni di CO2

Contenimento dei consumi energetici dell’edificio da tradursi in mancate emissioni di CO2

Ene 2 – Contabilizzazione dei consumi energetici delle diverse utenze dell’edificio Previsione di dispositivi di contabilizzazione dei consumi energetici correlati ai diversi usi

di dispositivi di contabilizzazione dei consumi energetici di Ene 3 – Contabilizzazione dei consumi energetici per aree destinate alla locazione Previsione aree con specifiche destinazioni d’uso all’interno dell’edificio.

Ene 4 – Illuminazione degli spazi esterni

Definizione di strategie per il contenimento dei consumi energetici dovuti all’illuminazione per esterni

Ene 5 – Tecnologie a bassa o nulla emissione di CO2

Previsione dell’uso di convertitori energetici a bassa o nulla emissione di CO2

presente nello schema in oggetto Ene 6 – Comportamento dell’involucro e contenimento delle infiltrazioni d’aria Non Tali crediti non sono contemplati nello schema di checklist in esame. Ene 7 – Accumulo del freddo

Non presente nello schema in oggetto

Ene 8 – Ascensori

Adozione di sistemi ad alta efficienza energetica

Ene 9 – Scale mobili e similari

Adozione di sistemi ad alta efficienza energetica

Incidenza della macroarea sul punteggio totale

19%

Tali crediti non sono contemplati nello schema di checklist in esame.

Nota: La somma dei punteggi complessivamente conseguiti in questa sezione viene proporzionata in base ad un massimo previsto pari a 14. La struttura dei crediti sopra riportata fa riferimento allo schema base, schema che viene poi implementato per ogni variante. Nello specifico si è fatto riferimento a BREEAM Offices 2008 Assessor Manual.

Tabella II – LEED-NC v3 2009_ Energy and Atmosphere

Parametri quantificabili del sistema energetico

Schema riassuntivo della macroarea di valutazione della checklist dedicata ai temi energetici

Codice del credito

Contenuto

Prerequisito 1: Commissioning di base

Verifica della coerenza tra obiettivi posti dalla Committenza e soluzioni tecnologiche realizzate.

Obbligatorio

Definizione di un livello minimo di prestazione energetica da Prerequisito 2: per la riduzione dei consumi energetici e l’impatto Prestazione energetica minima conseguire economico e ambientale correlato all’uso dell’energia.

Obbligatorio

Prerequisito 3: Gestione dei fluidi frigogeni

Scelta di un fluido frigogeno tale da minimizzare il rischio di contaminazione ambientale.

Obbligatorio

Credito 1: Ottimizzazione della prestazione energetica

Conseguimento di un livello di prestazione energetica migliore rispetto al minimo prestabilito dal prerequisito 2, effettuando un confronto con un edificio di riferimento (baseline) secondo la procedura definita nello Standard ANSI/ASHRAE/ 90.1:2007

Credito 2: Energie rinnovabili in sito

Utilizzo di fonti rinnovabili presenti in sito per conseguire una produzione energetica atta a ridurre la domanda.

Credito 3: Commissioning avanzato

Attuazione di una procedura di commissioning dalla fase di pre-progetto alla fase di esercizio.

Credito 4: Gestione avanzata dei fluidi frigogeni

Scelta di un fluido frigogeno tale da minimizzare il rischio di contaminazione ambientale, in coerenza con i contenuti del protocollo di Montreal

Credito 5: Misurazioni e verifiche

Definizione di un piano di misura e verifica dei consumi energetici in esercizio secondo la procedura definita nell’International Performance Measurement & Verification Protocol (IPMVP)

Credito 6: dell’impiego di tecnologie per la produzione Produzione energetica da fonti Incoraggiamento energia elettrica da fonte rinnovabile (ad emissioni rinnovabili con connessione di zero) con connessione alla rete elettrica nazionale. alla rete elettrica nazionale 35 su 110 Si considera un punteggio massimo di 110 punti tenendo in conto le quote relative alle categorie “Innovation in Design” e “Regional Priority”

Punteggio totale della macroarea

Punteggio del credito

La simulazione energetica dinamica richiede una analisi di dettaglio volta ad evidenziare una serie di voci quantificabili in fase di progetto (attraverso il calcolo), che saranno poi verificate in fase esercizio (attraverso operazioni di monitoraggio). Tali voci afferiscono alle seguenti tematiche: 1. prestazione sistema edificio • fabbisogno energetico per climatizzazione invernale • fabbisogno energetico per climatizzazione estiva 2. prestazione sistema edificio-impianti • consumo energetico per movimentazione idronica e aeraulica • efficienze medie stagionali della centrale termofrigorifera • consumo energetico per climatizzazione invernale • consumo energetico per climatizzazione estiva • consumo energetico per produzione acqua calda sanitaria • consumo energetico per forza motrice e apparecchiature • consumo energetico per illuminazione artificiale 3. produzione energetica da fonti rinnovabili • solare fotovoltaico • solare termico • eolico

Classe energetica A. Certificato secondo il protocollo Itaca, il quartiere “Casa Solare” di Santa Maria Nuova (AN), oltre a non avere impianti a gas, è realizzata secondo criteri antisismici e con materiali ignifughi. Il nome inoltre non è stato scelto a caso. Il quartiere infatti utilizzerà fonti rinnovabili per il fabbisogno energetico: energia elettrica prodotta con il fotovoltaico, riscaldamento e raffrescamento con il geotermico, impianti radianti a pavimento, colonnine di ricarica per veicoli elettrici

DOSSIER sistemi di rating – sostenibilità energetica Tabella III – SB-Method_Energy Resource and Consumption

Schema riassuntivo della macroarea di valutazione della checklist SBT07 A Full DsnR3 (Settings) dedicata ai temi energetici

Codice del credito

Contenuto

B1 Energia non rinnovabile con riferimento all’intero ciclo di vita

B1.1. Riduzione dell’energia primaria inglobata nei materiali da costruzione B.2.2. Riduzione del consumi di energia primaria proveniente da fonti non rinnovabili per soddisfare le diverse utenze

B2 Domanda di energia elettrica per le dotazioni interne dell’edificio

B.2 Riduzione della domanda di energia elettrica per le dotazioni interne dell’edificio

B3 Energie rinnovabili

Punteggio parziale del credito 18,2% 5,5%

B.3.1 Sfruttamento di fonti energetiche rinnovabili esterne al sito

10,9%

B.3.2. Sfruttamento di fonti energetiche rinnovabili interne al sito B.4.1. Riutilizzo/Recupero di strutture esistenti B.4.2 Riduzione nell’uso di materiali di finitura B.4.3. Riduzione nell’uso di materiali vergini B.4.4. Utilizzo di materiali ad elevata durabilità

B4 Materiali

B.4.5. Utilizzo di materiali di recupero

54,4%

B.4.6 Utilizzo di materiali di riciclo provenienti da altri siti B.4.7. Utilizzo di materiali biocompatibili B.4.8. Riduzione della presenza di cemento all’interno del calcestruzzo, attraverso l’impiego di materiali alternativi B.4.9. Utilizzo di materiali prodotti in sito B.4.10 Progetto di sistemi tecnologici idonei allo smontaggio e al recupero di componenti e materiali

B5 Acqua potabile

B.5.1 Riduzione dei consumi di acqua potabile per l’irrigazione del sito

10,9%

B.5.2. Riduzione dei consumi di acqua potabile per gli usi interni all’edificio

Incidenza della macroarea sul punteggio totale 22,5% Nota: la percentuale è riferita al valore di 22,5% corrispondente al peso della macroarea di valutazione rispetto al totale

SITI DI RIFERIMENTO LCA/LCE BEES Building for Environmental and Economic Sustainability http://www.bfrl.nist.gov/oae/software/bees/ BOUSTEAD http://www.boustead-consulting.co.uk/ products.htm ENVEST http://www.bre.co.uk/page.jsp?id=52 http://envestv2.bre.co.uk/ GaBi http://www.gabi-software.com/gabi/gabi-4/ SIMAPRO http://www.pre.nl/simapro/ GREEN BUILDING RATING SYSTEM – ENERGY LABEL BREEAM http://www.breeam.org/ http://www.bre.co.uk/ http://www.breglobal.com http://www.communities.gov.uk/archived/ publications/planningandbuilding/ guidancenondwellingss http://www.cibseliftsgroup.org/CIBSE/ Feature.htm http://www.bsria.co.uk LEED http://www.usgbc.org/ http://www.gbci.org/ http://www.gbcitalia.org/

bibliografiA http://www.dttn.it/ http://www.nrel.gov/buildings/energy10.html http://www.doe2.com http://www.ipmvp.org ITACA http://www.greenbuilding.ca/ http://www.iisbeitalia.org/ http://www.envipark.com/index. php?option=com_content&task=view&id =153&Itemid=214 http://www.itc.cnr.it/home.asp?idtesto=18 5&idkunta=185&PaginaBianca=46 http://www.itaca.org http://www.sballiance.org/ HQE http://www.assohqe.org/ http://www.cstb.fr/ GREEN GLOBES http://www.greenglobes.com/ http://www.thegbi.org/ http://www.buildings.com C2000 http://www.greenbuilding.ca/C2000/abc2000.htm CBIP http://www.sbc.nrcan.gc.ca/software_ and_tools/ee4_soft_e.aspX http://apps1.eere.energy.gov/buildings/ tools_directory/software.cfm/ID=195/ pagename=alpha_list http://oee.nrcan.gc.ca/commercial/ newbuildings.cfm

• ASHRAE Guides Guideline 0-2005 – The Commissioning Process Guideline 1-1996 – The HVAC Commissioning Process • ASHRAE Green Guide, The Design, Construction, and Operation of Sustainable Building, Elsevier, Oxford, 2006 • ASHRAE, Owner’s Project Requirements, ASHRAE, Atlanta, 2007 • BREEAM – BRE Environmental & Sustainability Standard, BES 5055: ISSUE 3.0, BREEAM Offices 2008 Assessor Manual • CSTB, Guide pratique du referential pour la qualite environnementale desi bâtiments, Dicembre 2008 • Filippi M., Il tema della sostenibilità nel progetto, nella costruzione e nella gestione dei villaggi olimpici e dei villaggi media, “Atti e Rassegna Tecnica” – Novembre/Dicembre 2002, ISNN 0004-7287 • Filippi M., Fabrizio E., La costruzione energeticamente sostenibile: dalla Passivhaus ai Green tips, capitolo del libro L.Stefanutti (a cura di) “Manuale degli impianti di climatizzazione”, Tecniche Nuove – Milano 2007, ISBN 978-88-481-1884-2 • Filippi M., Corgnati S.P., Fabrizio E., Impiantistica sostenibile, dai sistemi monoenergia a quelli multienergia, “Condizionamento dell’aria” – Febbraio 2007, ISSN 0373-7772 • Filippi M., Fabrizio E., Sustainable building in Italy. The rules, professions and the market, capitolo del libro I.Cooper, M.Symes “Sustainable urban development – vol.4 – Changing Professional Practice”, Taylor & Francis – London and New York 2008, ISBN 978-0-415-43822-3 • Haselbach L., The Engineering Guide to LEED – New Construction, McGraw-Hill, 2008

ENERGY STAR http://www.energystar.gov/ http://www.northwestenergystar.com/ STARS Sustainability Tracking, Assessment & Rating System (USA) http://www.aashe.org/stars/committees.php Altri riferimenti utili American Council for an Energy Efficient Economy (ACEEE) http://www.aceee.org Building Energy Codes Program

http://www.energycodes.gov Sustainable Building Industry Council (SBIC) http://www.newbuildings.org Design Brief – Lighting Control Energy Design Resources http://www.energydesignresources.com International Energy Agency Solar Heating and Cooling Program http://www.iea-shc.org Buildings Platform http://www.buildingsplatform.eu Advanced Buildings http://www.advancedbuildings.org

* Dipartimento di Energetica, Politecnico di Torino

DOSSIER sistemi di rating — Requisiti del progetto

Requisiti quantitativi o qualitativi Valutazione dei protocolli di certificazione per il progetto sostenibile di Enrico Fabrizio*, Daniele Guglielmino**, Luca Rollino**

o spostamento progressivo verso pratiche del costruire sostenibile ha trovato nei protocolli per la valutazione della sostenibilità energetico ambientale del costruito un solido e strutturato aiuto. I protocolli BREEAM [1], LEED [2-3-4] e GBTool [5], ora SBC/ITACA 2009 [6], sono basati su checklist di requisiti che definiscono gli obiettivi e individuano gli indicatori più opportuni. Essi sono strutturati gerarchicamente in macroaree tematiche, ciascuna delle quali si compone di un corpo di requisiti che formano la checklist. È possibile definire ciascun requisito come afferente ad una delle due categorie seguenti: • requisito qualitativo, la cui presenza non viene rilevata attraverso procedure di calcolo bensì attraverso la verifica della presenza di uno o più indicatori che identificano determinate strategie progettuali e/o scelte tecnologiche (ad es. presenza di un materiale, tipologia di un impianto, assenza di un inquinante); • requisito quantitativo, ossia legato alla dimostrazione del raggiungimento di un certo valore di un indicatore di controllo di tipo numerico (ad es. energia termica richiesta per il riscaldamento, energia elettrica per illuminazione,

Tabella I – Requisiti suddivisi per macroaree e caratterizzazione delle verifiche Categoria di requisiti

Comfort visivo

Comfort acustico Comfort degli ambienti interni Comfort termico

Qualità dell’aria

Requisito

Verifica qualitativa

Fattore di luce diurna

Penetrazione della radiazione solare diretta

Distribuzione di illuminamento

Trasparenza verso l’ambiente esterno

Tonalità di colore e indice di resa cromatica delle sorgenti artificiali

Abbagliamento

Ombreggiamento

Oscurabilità aperture

Uso di lampade fluorescenti

Requisiti acustici passivi

Qualità acustica degli spazi confinati

Controllo della temperatura dell’aria nel periodo invernale

Valutazione dell’indice di surriscaldamento nel periodo estivo

Valutazione della temperatura superficiale interna nel periodo invernale

Presenza di spazi per fumatori

Monitoraggio dei livelli di CO2

Mantenimento del numero di ricambi d’aria

Estrazione da bagni privi di aerazione diretta con portata d’aria prefissata

Limitazione e/o controllo delle sorgenti di inquinanti dell’aria

Inquinamento elettromagnetico

quantitativa

Minimizzazione de rischio dovuto a contaminazione microbiologica

Controllo dell’umidità

Minimizzazione del livello dei campi elettromagnetici a bassa (50 Hz) e ad alta frequenza (100 kHz – 300 GHz)

DOSSIER sistemi di rating — Requisiti del progetto

Bibliografia

[1] BRE Environmental & Sustainability Standard, BES 5055: ISSUE 3.0, BREEAM Multi-residential 2008 Assessor Manual (available on www.breeam.co.uk); [2] Dauncey G., LEEDing the Way: The “Leadership in Energy and Environmental Design” Rating System Will Inevitably Foster Greener Buildings and More Sustainable Communities, Alternatives Journal, November 2004, Vol. 30. [3] LEED 2009 for New Construction and Major Renovations, For Public Use and Display USGBC Member Approved November 2008(available on www.usgbci.org). [4] LEED 2009 for New Construction and Major Renovations, Reference Guide, USGBC Member Approved November 2008. [5] Cole R.J. and Larsson N. 2002. GBTool user manual, Green Building Challenge. International Initiative for Sustainable Built Environment. [6] Moro A. 2005. A GBC based environmental performance assessment tool for the public administration in Italy. In: Proceedings of the World Sustainable Building Conference – SB05, Tokyo, 27-29 September 2005.

Categoria di requisiti

Requisito Presenza di sistemi di contabilizzazione dei consumi per singole zone o per singoli ambienti

Riduzione dei consumi energetici per riscaldamento

Riduzione dei consumi energetici per raffrescamento

qualitativa X

Incremento dell’efficienza dell’impianto di riscaldamento

Riduzione del fabbisogno di riscaldamento ambientale attraverso sistemi passivi

Calcolo del consumo energetico

Contenimento dei consumi energetici per ventilazione

X X

Incremento dell’efficienza del sistema di ventilazione artificiale

Controllo degli apporti solari termici

Sfruttamento dell’inerzia termica della struttura edilizia

Rendimenti degli impianti di climatizzazione

Sfruttamento della geotermia

Sfruttamento dell’aria come pozzo termico naturale

Produzione di energie elettrica da fonti rinnovabili presenti in sito fattore di luce diurna); la relativa procedura di calcolo può essere indicata direttamente all’interno del requisito stesso oppure reperita su norme o altri documenti di riferimento citati dal rating system; poiché la verifica di un requisito quantitativo comporta un calcolo numerico, può risultare necessario, o addirittura indispensabile in alcuni casi, avvalersi di uno strumento informatico. Nella tabella I è riportato un insieme di requisiti tra quelli ricorrenti in tre versioni dei protocolli sopra citati, ovvero BREEAM Multi-residential 2008 – BES 5064: ISSUE 1.0, LEED-New Construction 2009, SBC/ITACA 2009. * DEIAFA, Università di Torino ** Politecnico di Torino, Dipartimento di Energetica, Gruppo di Ricerca TEBE

Assessment of the quantitative or qualitative requirements of rating systems for sustainable design

The progressive shift towards sustainable building practices found in the rating systems, for the assessment of the environmental and energy sustainability of built stock, a strong and structured support. SBTool, BREEAM and LEED credits are based on a checklist of requirements that define and identify the most appropriate indicators to estimate the project. In this article we evaluate to each requirement the belong to a quantitative or qualitative category. Keywords: Breeam, Leed, SBTool, requirement, qualitative, quantitative

Riduzione dei consumi di energia elettrica

Materiali e rifiuti solidi

Acqua

Trasporti

Sito

Inquinamento e carichi ambientali

Gestione in fase di progettazione, di cantierizzazione e di esercizio

quantitativa

Riduzione delle dispersioni di calore attraverso l’involucro dell’edificio

Utilizzo della risorsa vento per la ventilazione naturale

Energia e consumi energetici

Verifica

Produzione di energie elettrica da fonti rinnovabili presenti in sito

X X

Impiego di sistemi di cogenerazione

Riduzione degli sprechi di energia elettrica

Energia inglobata nei materiali da costruzione

Riuso di strutture edilizie esistenti

Riuso di materiali

Uso di materiali a ridotto impatto ambientale o rinnovabili

Raccolta differenziata

Riduzione di perdite e consumi di acqua

Separazione e riutilizzo delle acque grigie

Recupero e utilizzo delle acque metereoriche

Facilitazione nell’uso del trasporto pubblico

Disponibilità di mezzi di trasporto alternativi

Controllo e prevenzione dell’erosione del suolo sul sito di cantiere

Riduzione dell’impatto ambientale nelle scelta del sito

Prossimità ad aree terziarie e di servizio

Massimizzazione dello spazio verde

Recupero dei siti contaminati

Promozione e sviluppo della biodiversità

Controllo dell’effetto “isola di calore”

Minimizzazione dell’impiego di refrigeranti dannosi per l’ambiente e delle emissioni inquinanti

Riduzione delle emissioni di rumore nell’ambiente

Riduzione dell’inquinamento luminoso notturno

Innovazione tecnologia all’interno del progetto

Attività di commissioning

Attività di collaudo, verifica e monitoraggio

Sistemi di gestione, controllo e manutenzione adeguati

Palazzo Piemonte. Il nuovo edificio della Regione Piemonte, progettato dall’architetto Massimiliano Fuksas, riunirà in un’unica sede 14 assessorati e 27 uffici della Regione, oltre alla Giunta e, probabilmente, al Consiglio regionali, per un totale di circa 2.300 persone. Il consumo stimato di energia termica è di 15,9 kW/m² all’anno mentre il consumo specifico di energia frigorifera è di 33,6 kW/m² annuo, contro i 66 kW/m² di un edificio con un standard di qualità già elevato. Tutto il progetto è in attesa di certificazione secondo il protocollo “Itaca”.

DOSSIER sistemi di rating — Simulazione energetica

Software per il progetto sostenibile Disamina degli strumenti software disponibili per la calcolazione dei requisiti energeticoambientali dei rating system di Enrico Fabrizio*, Daniele Guglielmino**, Luca Rollino**

per la sostenibilità energetico-ambientale che richiedono una verifica di tipo quantitativo, è stata condotta una ricerca sugli strumenti software in grado di svolgere le calcolazioni richieste. Nelle tabelle I e II è riportato l’esito di questa ricerca: i onsiderando i requisiti

software sono raggruppati in due tabelle separate per distinguere quelli cosiddetti easy-to-use da quelli più complessi, che richiedono maggiori competenze sia di carattere informatico, sia di carattere fisico-tecnico relativo ai fenomeni che vengono modellati.

assessment of available software tools for calculating the energy and environmental requirements of rating system

It was carried out a research and testing of software tools able of performing the calculations required by each quantitative requirement between SBTool, BREEAM and LEED . Tables I and II show the results of this research in which software are divided into two separate charts to distinguish the easy-to-use ones from those more complex, that require more computer and physical-technical skills. Keywords: SBTool, BREEAM, LEED, software, quantitative, requirement

Fase di applicabilità del software Per tali strumenti software, all’interno delle rispettive aree di appartenenza, è stata effettuata una ripartizione secondo la loro applicabilità all’interno delle diverse fasi progettuali: il livello I corrisponde alle fasi iniziali di concept design e progettazione preliminare), mentre il livello II corrisponde a una progettazione definitiva ed esecutiva. Alcuni dei software, quando dotati di moduli o applicazioni diverse che consentano un diverso livello di approfondimento del progetto, possono venir riferiti ad entrambi i livelli. Gli aspetti che sono stati presi in considerazione per effettuare tale distinzione riguardano, in particolare, il grado di definizione dei

DOSSIER sistemi di rating — Simulazione energetica

Figura 1. Modello di edificio per uffici sviluppato in ESP-r

dati di input e di output; esso è un elemento discriminante per quanto riguarda la collocazione dell’utilizzo di tali strumenti all’interno del processo di progettazione.

Reperibilità Le tabelle I e II pongono anche in evidenza la reperibilità degli strumenti individuati, riportando

nella colonna “free” quelli che sono liberamente scaricabili dalla rete senza necessità di licenza onerosa sul sito dello sviluppatore (indicato nell’ultima colonna). L’indagine per la definizione della serie di strumenti di calcolo informatici utili a dar risposta alle richieste dei requisiti legati alla progettazione sostenibile è stata svolta valutando nei software i seguenti aspetti: • reperibilità;

• tipo di utente cui si rivolge (in relazione agli input, agli output ed alle nozioni che l’utente deve possedere); • attendibilità dei risultati; • sistema operativo in grado di supportare il software. * DEIAFA, Università di Torino ** Politecnico di Torino, Dipartimento di Energetica, Gruppo di Ricerca TEBE

Figura 2. Modello di un piano tipo di un edificio per uffici sviluppato in Design Builder

DOSSIER sistemi di rating — Simulazione energetica

Tabella I – Software di calcolo easy-to-use Software

Sotto-area e tipologia di analisi/calcolazione svolta

Livello di progettazione Free I II

Sviluppatore

Acustica AcoubatSound Echo 4.0

Acustica edilizia (Requisiti acustici passivi edifici)

SONIDO

CSTB

ANIT

Commerciale Commerciale

INSUL

Acustica edilizia (Potere fonoisolante dei componenti edilizi)

OIDA

Acustica edilizia (Tempo di riverberazione)

UPC

NRC

Illuminazione DAYSIM

Daylight

Illuminazione naturale

LESODIAL

ArchiPhysics

EPFL UPC

RAFIS

Iluminazione naturale (FLD puntuale)

Skyvision

Iluminazione naturale (Lucernari, camini di luce)

NRC

SkyCalc

Iluminazione naturale

EDR

Sombrero 3.0.1

Iluminazione naturale (Calcolo ombre su una superficie comunque orientata)

SUNDI

Iluminazione naturale (Analisi delle ombre)

IEM

Waldram

Iluminazione naturale (FLD puntuale)

Dialux

Illuminazione artificiale e naturale

Visual

Illuminazione artificiale

US POLITO X

Commerciale ACB

Termofisica dell’edificio e climatizzazione 1D-HAM

Prestazione di componente (comportamento termo igrometrico di componenti di involucro )

3Eplus4

Prestazione di componente (Isolamento termico per tubazioni e condotti)

NAIMA

Basecalc

Prestazione di componente (Calcolo delle dispersioni attraverso il terreno)

NRC

Glaser

Prestazione di componente (Verifica termoigrometrica diagramma di Glaser)

Involucro (‘05)

Prestazione di componente (Caratteristiche dinamiche dei componenti opachi)

KOBRA 2.2

Prestazione di componente (Analisi dei ponti termici con metodo agli elementi finiti)

ANIT

Ombre

Prestazione di componente (Analisi di schermature solari)

POLITO

Pan

Prestazione di componente (Caratteristiche termiche dei componenti opachi e verifica termoigrometrica secondo )

U-Wert

Prestazione di componente (Calcolo della trasmittanza)

WIS (v.3)

Prestazione di componente (Proprietà termiche e solari componenti trasparenti anche innovativi)

Window 6.2

Prestazione di componente (Proprietà termiche e solari componenti trasparenti anche innovativi)

BTEP

Prestazione di sistema (Calcolo dell’energia primaria per riscaldamento)

Building Greenhouse Rating

Prestazione di sistema (Calcolo dei consumi energetici)

CLACA

Prestazione di sistema (Comfort termico)

Climate Consultant

Prestazione di sistema (Trattamento dati climatici)

eVALUator

Prestazione di sistema (Fattibilità tecnico economica degli interventi mirati all’efficentamento energetico)

FREERUNNER STEP

Prestazione di sistema (Calcolo della temperatura interna di un ambiente non climatizzato)

FTI

Prestazione di sistema (Carichi termici)

HOMER

Prestazione di sistema (Generazione distribuita)

HOT2 XP

Prestazione di sistema (Calcolo dei consumi energetici di civile abitazione)

HOT2000

Commerciale

POLITO X

POLITO

ANIT X

TNO

LBLN POLITO

Sustainable Energy Development Authority UPC

UCLA Department of Architecture and Urban Design X

EDR

ArchiPhysics

POLITO X

UPC

NREL

NRC

ArchiPhysics

Human Comfort

Prestazione di sistema (Calcolo degli indici di comfort termico)

LESOSAI

Prestazione di sistema (Comportamento termico dell’edificio)

Thermal comfort

Prestazione di sistema (Calcolo degli indici di comfort termico secondo differenti modelli)

EPFL X

ASHRAE

DOSSIER sistemi di rating — Simulazione energetica

segue Tabella I – Software di calcolo easy-to-use Software

Sotto-area e tipologia di analisi/calcolazione svolta

Livello di progettazione Free I II

Sviluppatore

Fonti rinnovabili IPSE

Tecnologie passive

Commerciale

ParaSol

Tecnologie passive (Schermature solari)

LIT

SolArch

Tecnologie passive

Commerciale

SolarShoeBox

Tecnologie passive

Commerciale

Solar-2

Tecnologie passive (Penetrazione radiazione solare attraverso una finestra schermata)

UOC

SolVer

Tecnologie passive (Serra solare)

Louver Shading

Tecnologie passive

PSD

Tecnologie attive/passive

PVSYS PV-DesignPro

X CSTB

RETScreen Tecnologie attive/passive (eolico, microidrelettrico, fotovoltaico, cogenerazione, riscaldamento a International biomasse, solare termico ad aria e ad acqua, sistemi solari passivi, pompe di calore geotermiche) PVWATTS

ANIT

X X

Tecnologie attive (Solare fotovoltaico)

Commerciale X

PV GIS

NRC NREL Commerciale

Joint Research Centre

SimSol

Tecnologie attive (Solare termico)

CSTB

Solar-5

Tecnologie attive (Consumo annuo edificio residenziale, commerciale)

UOC

Tetti FV

Tecnologie attive (Progetto solare fotovoltaico grid-connected)

FRESA

Tecnologie attive (Valutazione del costo dell’applicazione ad un progetto di tecnologie atte a sfruttare determinate tipologie di energie rinnovabili)

Commerciale X

NREL

Materiali WATERGY

Esame potenzialità di risparmio acqua

Hypercomfort

Comfort termoigrometrico, visivo e acustico per gli spazi confinati

POLITO

Figura 4. Modello di simulazione illuminotecnica sviluppato in ECOTECT

DOSSIER sistemi di rating — Simulazione energetica Tabella II – Software di Calcolo NON user frendly Software

Livello di progettazione Sotto-area e tipologia di analisi/calcolazione svolta Free I II

Sviluppatore

Acustica Odeon CATT-Acoustic Soundplan Mithra

Acustica architettonica (Simulazione numerica degli indici di qualità acustica)

Commerciale

Acustica ambientale (Simulazione numerica della propagazione del rumore aereo)

Commerciale

CSTB

Illuminazione Radiance

Illuminazione naturale/artificiale

LBLN

Energia DOE-2

eQuest

VisualDOE

ESP-r

ESRU

EnergyPlus

DOE

LBNL

Building Design Advisor DesignBuilder

Prestazione di sistema (Simulazione termoenergetica sistema edificio-impianti)

DOE X

DOE DOE

Commerciale

TAS

Commerciale

TRNSYS

Commerciale

ISE

EUT

WISE

EUT

SOLAR-5

UCLA

SPARK

DOE

AFT Mercury

Commerciale

ASHRAE

NIST

HVAC Toolkit

Prestazione di sistema (Modellazione impianti di climatizzazione)

HVACSIM+ Room Air Conditioner Cost Estimator

Pacific Northwest National Laboratory

CHP Capacity Optimizer

Oak Ridge National Laboratory

ESRU

LBNL

X Tsinghua University

MERIT

Prestazione di sistema (Ottimizzazione dei sistemi energetici, valutazione di scenari alternativi)

Demand ResponseQuick AssessmentTool DeST GS-2000

Prestazione di sistema (Pompe di calore geotermiche)

NRC

Ham-Lab

Prestazione di sistema (Modellazione componenti impiantistici per Matlab/Simulink)

EUT

Ecotect,

Simulazioni energetiche, acustiche, illuminotecniche, LCA

Autodesk Green Building Studio Athena Model

Dialux

Commerciale

Simulazioni energetiche, illuminotecniche, LCA

Commerciale

Analisi ciclo di vita di un edificio

Homer

Parasol

ASMI

Ventilazione Airpack

Contam

Indoor Air Quality

COMIS LOOP

LBNL

NIST

CSTB

NIST

Commerciale

CFD FloVENT Fluent

Termofluidodinamica computazionale

StarCD

Window

DOSSIER sistemi di rating — Simulazione energetica Tabella III – Requisiti suddivisi per macroaree e caratterizzazione delle verifiche

Al fine di fornire un supporto a chi affronti il progetto di un edificio sostenibile secondo le procedure contenute nei quattro rating systems da cui i requisiti sono estrapolati, in questa tabella si associa a un requisito quantitativo uno o più strumenti software estratti dalle tabelle I e II e considerati idonei a fornire una risposta adeguata alla richiesta contenuta nel requisito.

Categoria di requisiti

Requisito

Strumenti suggeriti

Categoria di requisiti

Fattore di luce diurna Penetrazione della radiazione solare diretta Distribuzione di illuminamento Comfort visivo

Trasparenza verso l’ambiente esterno

DAYSIM - Dialux Skyvision - Radiance

Tonalità di colore e indice di resa cromatica delle sorgenti artificiali

Comfort acustico

Comfort termico

IAQ

Sombrero 3.0.1- Ecotect

Abbagliamento

Dialux – Radiance - Skyvision

Requisiti acustici passivi

AcoubatSound - Echo 4.0 – SONIDO – INSUL - OIDA

Qualità acustica degli spazi confinati

Riduzione dei consumi energetici per raffrescamento

Airpack – Contam – COMIS - LOOP

Riduzione del fabbisogno di riscaldamento ambientale attraverso sistemi passivi

IPSE – ParaSol - Solar-2 – SolVer –PSD -RETScreen International

Calcolo del consumo energetico

DOE-2- eQuest - VisualDOE – TAS ESP-r - TRNSYS - EnergyPlus Design Builder Airpack – Contam – COMIS - LOOP

Sfruttamento di apporti solari termici

IPSE – ParaSol - Solar-2 – SolVer –PSD -RETScreen International

Sfruttamento dell’inerzia termica

DOE-2- eQuest - VisualDOE – TAS ESP-r - TRNSYS - EnergyPlus Design Builder

Rendimenti degli impianti di climatizzazione

SPARK - HVAC Toolkit - GS-2000 WISE - RETScreen International

Sfruttamento della geotermia GS-2000 - RETScreen International Riduzione de consumi di energia elettrica

Bibliografia

• Forsberg A., von Malmborg F., Tools for environmental assessment of the built environment, Building and Environment, Volume 39, Issue 2, February 2004, Pages 223-228. • IEA. 2001. Directory of tools – A survey of LCA tools, assessment framework, rating systems, technical guidelines, catalogues, checklists and certificates. Project Annex 31 (available at: http://annex31.wiwi.uni-karlsruhe.de/index.htm).

3Eplus4 – Basecalc – Glaser - Involucro (‘05) - KOBRA 2.2 - Ombre – Pan - U-Wert – Window - WIS (v.3)- BTEP

Incremento dell’efficienza del sistema di ventilazione artificiale

Valutazione dell’indice di surriscaldamento nel periodo estivo

Limitazione e/o controllo delle sorgenti di inquinanti dell’aria

Riduzione delle dispersioni di calore attraverso l’involucro dell’edificio

Contenimento dei consumi energetici per ventilazione

Odeon - CATT-Acoustic - Ecotect

IPSE - ParaSol - Solar-2 FREERUNNER - Step DOE-2- eQuest - VisualDOE – TAS Valutazione della temperatura ESP-r - TRNSYS - EnergyPlus superficiale interna nel Design Builder periodo invernale

Strumenti suggeriti

Incremento dell’efficienza SPARK - HVAC Toolkit - GS-2000 dell’impianto di riscaldamento WISE - RETScreen International Riduzione dei consumi energetici per riscaldamento

Ombreggiamento

Requisito

Acqua Inquinamento e carichi ambientali

Produzione di energie elettrica da fonti rinnovabili presenti in sito

RETScreen International – PVSYS Tetti FV - FRESA

Impiego di sistemi di cogenerazione

RETScreen International CHP Capacity Optimizer

Riduzione di perdite e consumi di acqua

Watergy

Riduzione delle emissioni di rumore nell’ambiente

Soundplan - Mithra

Riduzione dell’inquinamento luminoso notturno

Dialux – Radiance

Figura 3. Output di calcolo del software ESP-r

DOSSIER sistemi di rating — Simulazione energetica NOMENCLATURA DEGLI SVILUPPATORI ACB ANIT ASMI

CSTB

Acuity Lighting Group

http://www.VisualLightingSoftware.com

Associazione Nazionale Isolamento Termoacustico

http://www.anit.it http://www.anittep.it

American Insulation NAIMA North Manufacturers Association (USA) NIST

National Institute of Standards and Technology (USA)

Athena Sustainable Materials Institute http://www.athenaSMI.ca ArchiPhysics

http://www.archiphysics.com

NRCC

National Research Council Canada

American Society of Heating, Refrigeration, Air conditioning Engineering

http://www.ashrae.org

NRC

Natural Resources Canada

Centre Scientifique et Tecnique du Batiment Lione (Francia)

http://www.cstb.fr/

DIAL GmBh

NREL

http://www.dialux.com

http://www.bfrl.nist.gov/oae/bees.html http://www.bfrl.nist.gov/IAQanalysis http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/ie/light/skyvision/ http://www.daysim.com http://buildingsgroup.nrcan.gc.ca/ software/hot2xp_e.html http://www.eere.energy.gov/femp/ information/download_fresa.cfm http://www.nrel.gov/homer http://www.nrel.gov/buildings/sunrel/

DOE

Department of Energy

www.eia.doe.gov

EDR

Energy Design Resources

http://www.energydesignresources.com http://lesowww.epfl.ch/anglais/ Leso_a_frame_sof.html

EPFL

National Renewable Energy Laboratory (USA)

http://www.pipeinsulation.org

http://www.lesosai.com ESRU

Energy Simulation Research Unit – Strathclyde University Glasgow UK

www.esru.strath.ac.uk

ETS

Energy and Technical Services

http://www.energyts.com

EUT

Eindhoven University of Technology (Olanda)

http://www.tue.nl

LBNL

Lawrence Berkeley National Laboratory

http://www.airpak.fluent.com

LIT

Lund Institute of Technology (Svezia) http://www.parasol.se

IEM

Institut für Elektrische Maschinen – Solargruppe

http://nesa1.uni-siegen.de/

PCUP

Pontifical Catholic University of Parana (Brasile)

http://www.pucpr.br/pesquisa/lst/

POLITO Politecnico di Torino (Italia)

http://www.polito.it/tebe

PHYSIBEL

http://www.physibel.be

SEDA

Sustainable Energy Development Authority (Australia)

http://www.abgr.com.au

TNO

The Netherlands Organisation for Scientific Research

http://www.windat.org/

UEN

Universität ErlangenNürnberg (Germania)

http://uni.erlangen.org

UOC

University of Cataluna (Spagna)

http://www.uoc.edu

UON

University of Newcastle Port Macquarie (Australia)

http://www,newcastle.edu.au

University of Siegen (Germania)

http://www.uni-siegen.de

UCLA

University of California at Los Angeles http://www.aud.ucla.edu/energy-design-tools

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Efficienza Energetica Integrazione Impianti Qualità del Costruire Comfort dell’Abitare

Normativa per le rinnovabili

Recepimento italiano della direttiva RES Lo schema di decreto legislativo, approvato dal Governo per il recepimento della direttiva 2009/28/ CE, sulle fonti rinnovabili è al vaglio della Conferenza unificata e delle competenti Commissioni parlamentari. Sebbene ancora in forma provvisoria, è utile dare conto dei contenuti dello schema di decreto legislativo, ripromettendoci di ritornare sul tema una volta completato l’iter parlamentare a cura di Luca A. Piterà, Segretario Tecnico AiCARR

l 30 novembre 2010, in Consiglio dei Ministri vie-

ne approvato in via preliminare, per il successivo invio ai pareri della Conferenza unificata e delle Commissioni parlamentari, uno schema di decreto legislativo che recepisce la direttiva europea 2009/28/CE sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, nota comunemente come direttiva RES (Renewable Energy Sources). Tale decreto si pone due importanti obiettivi nazionali: il primo, volto a conseguire entro il 2020 una copertura pari al 17% di energia prodotta da fonti rinnovabili rispetto al consumo finale lordo; il secondo, che nell’ambito di questo 17%, la quota di energia da fonti rinnovabili impiegata nel settore dei trasporti dovrà essere al 2020 almeno pari al 10%. Il provvedimento mira dunque al potenziamento e alla razionalizzazione del sistema per incrementare l’efficienza energetica e l’utilizzo di energia rinnovabile ed ha, fra gli obiettivi principali, quello di diminuire gli oneri “indiretti” legati al processo di realizzazione degli impianti alimentati da fonti rinnovabili, così da poter intervenire riducendo i costi specifici di incentivazione.

Gli strumenti di incentivazione previsti dallo schema di decreto sono: 1. un incentivo per il biometano immesso in rete; 2. un fondo a favore dello sviluppo di infrastrutture per il teleriscaldamento e teleraffreddamento; 3. contributi per la produzione di energia elettrica da impianti alimentati da fonti rinnovabili; 4. contributi per la produzione di energia termica da piccoli impianti; 5. il potenziamento del sistema di incentivi per l’efficienza energetica, attraverso i certificati bianchi; 6. fondi in favore dello sviluppo tecnologico industriale.

Si raggiunge, di conseguenza, il duplice obiettivo di incrementare la produzione di energia da fonti rinnovabili per rispettare i target europei e di ridurre gli oneri specifici di incentivazione a carico dei consumatori finali di energia, come spiegato in una nota del ministero.

Definizioni In precedenza abbiamo parlato sia di fonte rinnovabile sia di consumo finale lordo di energia, le cui definizioni sono chiarite nel decreto: • Per fonte rinnovabile si intende quell’energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare, aerotermica [1], geotermica [2], idrotermica [3] e oceanica, idraulica, biomassa [4], gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas. Per fonti rinnovabili non fossili [5] si intendono quelle fonti pure come l’energia solare, eolica, geotermica, del moto ondoso, maremotrice, idraulica, biomasse e in aggiunta i gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas. • Per consumo finale lordo di energia, si intendono tutti i prodotti energetici forniti a scopi energetici all’industria, ai trasporti, alle famiglie, ai servizi, compresi i servizi pubblici, all’agricoltura, alla silvicoltura e alla pesca, ivi compreso il consumo di elettricità e di calore del settore elettrico per la produzione di elettricità e di calore, incluse le perdite di elettricità e di calore con la distribuzione e la trasmissione.

Composizione Lo schema di decreto legislativo (di seguito semplicemente decreto) è composto da trentanove articoli e quattro allegati di supporto. Come visto in precedenza, il primo titolo chiarisce le finalità e gli obiettivi del decreto, mentre

gli altri disciplinano: TITOLO II Procedure amministrative, regolamentazioni e codici TITOLO III Informazione e formazione TITOLO IV Reti energetiche TITOLO V Regimi di sostegno TITOLO VI Garanzie di origine, trasferimenti statisti e progetti comuni TITOLO VII Sostenibilità di biocarburanti e bioliquidi TITOLO VIII Monitoraggio, controllo e relazione TITOLO IX Disposizioni finali

Disciplina delle autorizzazioni Una delle principali innovazioni del decreto è la semplificazione del quadro autorizzativo. Sono previste tre tipologie di autorizzazioni ai fini della costruzione e dell’esercizio degli impianti di produzione di energia elettrica alimentati da fonti rinnovabili, delle opere connesse e delle infrastrutture indispensabili alla costruzione e all’esercizio degli impianti, nonché le modifiche sostanziali degli impianti stessi: 1. l’autorizzazione unica rilasciata dalla Regione o altro soggetto istituzionale delegato dalla Regione, nel rispetto delle normative vigenti in materia di tutela dell’ambiente, di tutela del

paesaggio e del patrimonio storico-artistico, come disciplinato dall’articolo 12 del decreto legislativo n. 387 del 2003; 2. la dichiarazione di impianto alimentato da fonte rinnovabile (DIRE), sostituisce di fatto la dichiarazione di inizio attività (DIA) per tutti i casi previsti dagli articoli 11 e 12 delle Linee Guida di cui al DM 10 settembre 2010 recante “linee guida per l’autorizzazione degli impianti alimentati da fonti rinnovabili”; 3. la comunicazione di inizio lavori per gli interventi qualificati come edilizia libera.

Autorizzazione unica

L’articolo 5 del decreto modifica i limiti temporali per la conclusione del processo unico di autorizzazione previsto dal comma 4 del Dlgs n.387/2003. I centottanta (180) giorni fissati come termine massimo per la conclusione del procedimento unico sono comprensivi della procedura di verifica di assoggettabilità, di cui all’art.20 del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152 e successive modificazioni e integrazioni, nel caso in cui tale verifica si concluda con l’esclusione dalla procedura di valutazione di impatto ambientale. In caso contrario, ovvero sia inclusa la procedura di valutazione di impatto ambientale, il termine massimo per la conclusione del procedimento

unico non deve superare i novanta (90) giorni, al netto dei tempi previsti dall’art. 26 del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152 e successive modificazioni e integrazioni per il provvedimento di valutazione di impatto ambientale.

DIRE Per quanto concerne la procedura abilitativa semplificata della DIRE, essa consiste in una dichiarazione basata sulla regola del silenzio assenso, deve essere presentata anche per via telematica dal proprietario dell’immobile o da chi abbia disponibilità sugli immobili, al Comune, almeno trenta giorni prima della data dell’effettivo inizio dei lavori, accompagnata dalla seguente documentazione: • relazione di progetto firmata da un progettista abilitato e dagli opportuni elaborati progettuali, volta ad asseverare la conformità del progetto agli strumenti urbanistici e regolamenti edilizi vigenti; • preventivo per la connessione redatto dal gestore della rete e accettato dal proponente; • l’indicazione dell’impresa cui si intende affidare i lavori. La DIRE è sottoposta al termine massimo di efficacia pari a tre anni e la realizzazione della parte non ultimata dell’intervento è subordinata a nuova DIRE. L’interessato è tenuto a comunicare al Comune la data di ultimazione dei lavori. I procedimenti pendenti alla data di entrata in vigore [6] del decreto sono regolati dalla previgente disciplina, ferma restando per il proponente la possibilità di optare per la DIRE. Alle Regioni e Provincie Autonome, nell’ambito della loro potestà legislativa, viene data facoltà di estendere il regime della comunicazione ai progetti di impianti alimentati da fonti rinnovabili con potenza nominale fino a 50 kW, nonché agli impianti fotovoltaici e solari termici di qualsivoglia potenza da realizzare sugli edifici.

Solare termico Ai fini dell’autorizzazione di impianti per la produzione di energia termica da fonti rinnovabili, il decreto prevede che gli impianti solari termici da realizzare sugli edifici siano assoggettati

alla DIRE, solo quando sono aderenti o integrati nei tetti degli edifici con la stessa inclinazione e lo stesso orientamento della falda e non alterano la sagoma degli edifici.

DIRE per geotermico Il Ministero dello Sviluppo Economico (MSE)e il Ministero dell’Ambiente (MA) emaneranno un decreto volto a definire le prescrizioni per la posa in opera degli impianti di produzione di calore da risorsa geotermica, ovvero sonde geotermiche, destinati al riscaldamento e alla climatizzazione di edifici, cui si applica la DIRE. Si potrà applicare quest’ultima, anche agli impianti per la produzione di energia termica da fonte rinnovabile, destinati unicamente alla produzione di acqua calda e di aria negli edifici esistenti e negli spazi liberi privati annessi.

Pompe di calore L’installazione di pompe di calore, che dovrà essere eseguita da parte di installatori qualificati, destinate unicamente alla

Note [1] Per fonte di energia aerotermica si intende l’energia accumulata nell’aria ambiente sotto forma di calore. [2] Per fonte di energia geotermica si intende l’energia immagazzinata sotto forma di calore nel sottosuolo. [3] Per fonte di energia idrotermica si intende l’energia l’energia immagazzinata nelle acque superficiali sotto forma di calore. [4] Per biomassa si intende la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani. [5] Come definito dal Decreto legislativo 387/2003 recante “Attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell’energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell’elettricità”. [6] Il decreto entrerà in vigore il giorno successivo alla data di pubblicazione in Gazzetta Ufficiale, salvo passaggi legislativi non preventivabili entro la seconda meta del 2011, così come disciplinato dall’articolo 39.

produzione di acqua calda e di aria negli edifici esistenti e negli spazi liberi privati annessi, è considerata estensione dell’impianto idrico-sanitario già in opera.

integrazione rinnovabili negli edifici L’obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili negli edifici di nuova costruzione, e per i progetti di ristrutturazioni rilevanti negli edifici esistenti, ai fini della copertura dei consumi di calore, di elettricità e per il raffrescamento estivo, deve rispettare le percentuali di integrazione minime, così come definite all’interno dell’allegato 3 del decreto. Di conseguenza, l’obbligo di integrazione è rivolto a tutti gli edifici di nuova costruzione definiti come edifici per i quali la richiesta del pertinente titolo edilizio, comunque denominato, sia stata presentata successivamente alla data di entrata in vigore del decreto e agli edifici sottoposti a ristrutturazione rilevante ovvero a edifici che ricadono in una delle seguenti categorie: a) edificio esistente avente superficie utile superiore a 1000 metri quadrati, soggetto a ristrutturazione integrale degli elementi edilizi costituenti l’involucro; b) edificio esistente avente superficie utile superiore a 1000 metri quadrati, soggetto a demolizione e ricostruzione anche in manutenzione straordinaria. Sono esclusi, di conseguenza, le ristrutturazioni di edifici di superficie utile inferiore a 1000 metri quadrati; inoltre, il non rispetto delle percentuali di integrazione comporta il diniego del rilascio del titolo edilizio. Viene data facoltà alle Regioni e Provincie Autonome di stabilire incrementi dei valori previsti dal decreto.

Incentivazione oltre la quota obbligatoria Gli impianti alimentati da fonti rinnovabili realizzati ai fini dell’assolvimento degli obblighi di integrazione minima accedono agli incentivi statali previsti per la promozione delle fonti rinnovabili, limitatamente alla quota eccedente quella necessaria per il rispetto dei medesimi obblighi. Per i medesimi impianti resta ferma la possibilità di accesso a fondi di garanzia e di rotazione.

Abrogazione delle previgenti disposizioni Il decreto non entra in contrasto con quanto già previsto dai commi 22 (obbligo di coprire con fonte rinnovabile il 50% o il 20% il fabbisogno di energia per la produzione di acqua calda sanita-

ria) e 23 del D.P.R. 2 aprile 2009 n. 59, in quanto vengono abrogati dal decreto stesso.

Bonus volumetrici Il decreto propone bonus volumetrici del 5% in sede di rilascio del titolo edilizio per tutti i progetti di edifici di nuova costruzione e di ristrutturazioni rilevanti su edifici esistenti che assicurino una copertura dei consumi di calore, di elettricità e per il raffrescamento in misura superiore di almeno il 30% rispetto ai valori minimi obbligatori, visti in precedenza contenuti all’interno dell’allegato 3 del decreto.

Deroghe Ulteriori novità introdotte dall’allegato 3 del decreto prevedono: • l’esclusione dalla quota d’obbligo di rinnovabili termiche, qualora l’edificio sia allacciato ad una rete di teleriscaldamento che ne copra l’intero fabbisogno di calore per il riscaldamento degli ambienti e la fornitura di acqua calda sanitaria; • l’impossibilità tecnica di ottemperare agli obblighi di integrazione di cui ai precedenti paragrafi deve essere evidenziata dal progettista nella relazione tecnica di cui all’articolo 4, comma 25, del DPR n. 59 del 2009 (ovvero ex articolo 28 della Legge 10/91) e dettagliata esaminando

la non fattibilità di tutte le diverse opzioni tecnologiche disponibili. Ma, in questo caso, l’indice di prestazione energetica complessiva dell’edificio non potrà superare il 50% del pertinente indice di prestazione energetica complessiva, reso obbligatorio ai sensi del decreto legislativo n. 192 del 2005 e successivi provvedimenti attuativi.

Certificazione energetica Il decreto modifica ulteriormente il Dlgs 192/2005 e successive modificazioni, introducendo un’apposita clausola nei contratti di compravendita o di locazione di edifici o di singole unità immobiliari, con la quale l’acquirente o il conduttore danno atto di aver ricevuto le informazioni e la documentazione in ordine alla certificazione energetica degli edifici. Inoltre, è abolito l’obbligo di allegazione dell’attestato di certificazione energetica (ACE), ai contratti

Determinazione della quota obbligatoria

L’allegato 3 del decreto prevede diverse percentuali di integrazioni in funzione degli anni successivi alla data di entrata in vigore dello stesso. Per gli edifici pubblici, gli obblighi sul termico e sull’elettrico sono incrementati del 10%. Per quanto concerne l’impianto di produzione di energia termica, esso deve essere progettato e realizzato in modo da coprire, tramite il ricorso ad energia prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili, le seguenti percentuali dei consumi previsti per l’acqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento: a) il 20 per cento, quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata entro il primo anno successivo alla data di entrata in vigore del decreto; b) il 30 per cento, quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata entro l’anno successivo all’anno indicato alla lettera a); c) il 40 per cento, quando il pertinente titolo edilizio è rilasciato entro l’anno successivo all’anno indicato alla lettera b); d) il 50 per cento, quando il pertinente titolo edilizio è rilasciato entro l’anno successivo all’anno indicato alla lettera c). Per quanto concerne la potenza elettrica degli impianti alimentati da fonti rinnovabili, che devono essere obbligatoriamente installati sopra o all’interno dell’edificio, questa, misurata in kW, viene calcolata secondo la seguente formula: P = 1⁄K S dove S è la superficie in pianta dell’edificio al livello del terreno, misurata in m²; K è un coefficiente (m²/kW) che assume i seguenti valori: a) K = 80, quando il pertinente titolo edilizio è rilasciato entro il primo anno a decorrere dalla data di entrata in vigore del presente decreto legislativo; b) K = 70, quando il pertinente titolo edilizio è rilasciato entro l’anno successivo all’anno indicato alla lettera; c) K = 60, quando il pertinente titolo edilizio è rilasciato entro l’anno successivo all’anno indicato alla lettera b); d) K = 50, quando il pertinente titolo edilizio è rilasciato entro l’anno successivo all’anno indicato alla lettera c).

Esempio delle potenze minime di fer elettriche Per un edificio di 1000 m² di superficie utile si avranno le seguenti potenze minime: • 1º anno dall’entrata in vigore del decreto: 12,5 kW; • 2º anno dall’entrata in vigore del decreto: 14,3 kW; • 3º anno dall’entrata in vigore del decreto: 16,7 kW; • 4º anno dall’entrata in vigore del decreto: 20,0 kW

Per un edificio di 300 m² di superficie utile si avranno le seguenti potenze minime: • 1º anno dall’entrata in vigore del decreto: 3,8 kW; • 2º anno dall’entrata in vigore del decreto: 4,3 kW; • 3º anno dall’entrata in vigore del decreto: 5,0 kW; • 4º anno dall’entrata in vigore del decreto: 6,0 kW

di ritiro dei predetti certificati sarà però ridotto ad un valore del 70% rispetto a quello attualmente previsto dall’articolo 2, comma 148 della L. 244/2007.

Reti di teleriscaldamento e teleraffreddamento

di locazione se l’edificio o l’unità immobiliare ne è sprovvisto. Tale obbligo rimane per tutti gli edifici e le unità immobiliari già dotate di attestato di certificazione energetica. A decorrere dal 1 gennaio 2012, nel caso di offerta di trasferimento a titolo oneroso di edifici o di singole unità immobiliari, gli annunci commerciali di vendita riportano l’indice di prestazione energetica contenuto nell’attestato di certificazione energetica.

Certificati verdi Verrà gradualmente eliminato il sistema dei Certificati Verdi (CV). Tale sistema si regge infatti sull’obbligo, in capo ai produttori e importatori da fonti non rinnovabili, di immettere energia pulita in rete o di acquistare i relativi diritti da produttori da fonti rinnovabili. L’obbligo, che è commisurato percentualmente all’energia immessa, viene ridotto gradualmente per il periodo dal 2013 al 2014, per poi annullarsi entro il 2015. Lo schema di D.Lgs prevede comunque il ritiro da parte del GSE (Gestore dei Sistemi Elettrici) di tutti i certificati emessi nel periodo 2011-2015 che risulteranno in eccesso sul mercato. Il prezzo

Vengono assimilate ad ogni effetto alle opere di urbanizzazione primaria, di cui all’articolo 16, comma 7, del decreto del Presidente della Repubblica 6 giugno 2001, n. 380, le infrastrutture destinate all’installazione di reti di distribuzione di energia da fonti rinnovabili per il riscaldamento e il raffrescamento. In sede di pianificazione e progettazione, anche finalizzate a ristrutturazioni di aree residenziali, industriali o commerciali, nonché di strade, fognature, reti idriche, reti di distribuzione dell’energia elettrica e del gas e reti per le telecomunicazioni, i comuni hanno l’obbligo di verificare la disponibilità di altri soggetti terzi a integrare apparecchiature e sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili e di reti di teleriscaldamento e teleraffrescamento, anche alimentate da fonti non rinnovabili. Il decreto prevede l’istituzione di un fondo di garanzia a sostegno della realizzazione di reti di teleriscaldamento presso la Cassa conguaglio per il settore elettrico, alimentato da un corrispettivo applicato al consumo di gas metano, pari a 0,05 c€/Sm³, posto a carico dei clienti finali. L’Autorità per l’energia elettrica e il gas (AEEG) disciplina le modalità di applicazione e raccolta del suddetto corrispettivo.

Informazione e formazione Il GSE, entro sei mesi dalla data di entrata in vigore del decreto, realizza, aggiornandolo sulla base dell’evoluzione normativa, un portale informativo recante: a) informazioni dettagliate sugli incentivi nazionali per le fonti rinnovabili per la produzione di energia elettrica, calore e freddo e sulle relative condizioni e modalità di accesso; b) informazioni sui benefici netti, sui costi e sull’efficienza energetica delle apparecchiature e dei sistemi per l’uso di calore, freddo ed

elettricità da fonti energetiche rinnovabili; c) orientamenti che consentano a tutti i soggetti interessati, in particolare agli urbanisti e agli architetti, di considerare adeguatamente la combinazione ottimale di fonti energetiche rinnovabili, tecnologie ad alta efficienza e sistemi di teleriscaldamento e di teleraffrescamento in sede di pianificazione, progettazione, costruzione e ristrutturazione di aree industriali o residenziali; d) informazioni riguardanti le buone pratiche adottate nelle Regioni, nelle Provincie Autonome e nelle province per lo sviluppo delle energie rinnovabili e per promuovere il risparmio e l’efficienza energetica; e) informazioni di sintesi in merito ai procedimenti autorizzativi adottati nelle Regioni, nelle Provincie Autonome e nelle province per l’installazione degli impianti a fonti rinnovabili, anche a seguito di quanto previsto nelle linee guida di cui al DM 10 settembre 2010. Inoltre il GSE, con le modalità di cui all’articolo 27, comma 1, della legge n. 99 del 2009, può stipulare accordi con le autorità locali e regionali, per elaborare programmi d’informazione, sensibilizzazione, orientamento o formazione al fine di informare i cittadini sui benefici e sugli aspetti pratici dello sviluppo e dell’impiego di energia da fonti rinnovabili. Con decreto del MSE saranno stabilite le condizioni e le modalità con le quali i fornitori o gli installatori di impianti a fonti rinnovabili abilitati con installatori qualificati, rendono disponibili agli utenti finali informazioni sui costi e sulle prestazioni dei medesimi impianti.

Qualificazione degli installatori Il decreto prevede un sistema di qualifica professionale per l’attività di installazione su piccola scala di caldaie, caminetti e stufe a biomassa, di sistemi solari fotovoltaici e termici sugli edifici, di sistemi geotermici a bassa entalpia e di pompe di calore, conseguita col possesso dei requisiti tecnico professionali previsti dal DM n. 37 del 2008. Entro il 31 dicembre 2012, le Regioni e le Province autonome, dovranno attivare un programma di formazione per gli installatori o procedere al riconoscimento di fornitori di formazione, dandone comunicazione al Ministero dello sviluppo economico e all’ENEA. Nel caso in cui le Regioni e le Province autonome non provvedano entro il 31 dicembre 2012, l’ENEA metterà a disposizione programmi di formazione per il rilascio dell’attestato di formazione. I titoli di qualificazione conseguiti saranno resi accessibili al pubblico per via informatica, a cura del soggetto che li rilascia.

Il decreto all’interno dell’allegato 4 fornisce le indicazioni base del percorso formativo che gli installatori dovranno intraprendere per poter conseguire la qualificazione richiesta. La formazione per il rilascio della qualificazione degli installatori comprenderà sia una parte teorica sia una parte pratica. Al termine della formazione, gli installatori dovranno possedere le capacità richieste per installare apparecchiature e sistemi rispondenti alle esigenze dei clienti in termini di prestazioni e di affidabilità, essere in grado di offrire un servizio di qualità e di rispettare tutti i codici e le norme applicabili, ivi comprese le norme in materia di marchi energetici e di marchi di qualità ecologica. Il percorso formativo si concluderà con un esame, in esito al quale viene rilasciato un attestato. L’esame comprende una prova pratica mirante a verificare la corretta installazione di caldaie o stufe a biomassa, di pompe di calore, di sistemi geotermici poco profondi o di sistemi solari fotovoltaici o termici. Il previo periodo di formazione deve avere le seguenti caratteristiche: a) per gli installatori di caldaie e di stufe a biomassa: una formazione preliminare di idraulico, installatore di canalizzazioni, tecnico del riscaldamento o tecnico di impianti sanitari e di riscaldamento o raffreddamento; b) per gli installatori di pompe di calore: una formazione preliminare di idraulico o di tecnico frigorista e competenze di base di elettricità e impianti idraulici (taglio di tubi, saldatura e incollaggio di giunti di tubi, isolamento, sigillamento di raccordi, prove di tenuta e installazione di sistemi di riscaldamento o di raffreddamento); c) per gli installatori di sistemi solari fotovoltaici o

Si rimanda per maggiori informazioni alla consultazione del sito AiCARR (www.aicarr.org). All’interno della sezione normativa e legislativa è possibile trovare l’elenco delle norme aggiornate e la possibilità di scaricare i pdf della legislazione in tematica di efficienza energetica a livello comunitario, nazionale e regionale.

termici: una formazione preliminare di idraulico o di elettricista e competenze di impianti idraulici, di elettricità e di copertura tetti, ivi compresi saldatura e incollaggio di giunti di tubi, sigillamento di raccordi, prove di tenuta, capacità di collegare cavi, buona conoscenza dei materiali di base per la copertura dei tetti, nonché dei metodi di isolamento e di impermeabilizzazione; d) un programma di formazione professionale che consenta agli installatori di acquisire competenze adeguate corrispondenti a tre anni di formazione nei settori di competenze.

Nota per il lettore All’interno di questo articolo sono state evidenziate le novità principali introdotte dallo schema di decreto di recepimento della direttiva RES, in maniera asettica, senza commentare la loro influenza sul panorama legislativo,

Scadenziario

normativo e progettuale. Sul prossimo numero di Aicarr Journal saranno pubblicati i commenti ufficiali di AiCARR in merito a questo decreto, che ne evidenzieranno eventuali criticità.

Decreti interessati dallo schema di Decreto legislativo: Dlgs n.79 del 16 marzo 1999 DPR n.330/2001 Dlgs n.192 del 18 agosto 2005 Legge 296 del 2006 Legge 244 del 2007 Dlgs 115/2008 DPR n.59 del 2 aprile 2009 Dlgs 389/2009 Dlgs n.22 del 11 febbraio 2010 Linee Guida 10 settembre 2010

Decorso un anno dalla data di entrata in vigore del decreto gli impianti alimentati da fonti rinnovabili accedono agli incentivi statali a condizione del rispetto dei requisiti e delle specifiche tecniche. Entro 120 giorni dalla data di entrata in vigore del decreto e successivamente con frequenza almeno biennale, UNI e CEI trasmettono al MSE una rassegna della vigente normativa tecnica europea e dei marchi energetici e di qualità ecologica applicabili ai componenti, agli impianti e ai sistemi che utilizzano fonti rinnovabili. La rassegna include informazioni sulle norme tecniche in elaborazione. Entro il 31 dicembre 2012, il Ministro dello sviluppo economico di concerto con il Ministero dell’ambiente e della tutela del territorio e del mare, d’intesa con la Conferenza Unificata, provvede al riordino degli oneri economici e finanziari e delle diverse forme di garanzia richiesti per l’autorizzazione, la connessione, la costruzione, l’esercizio e il rilascio degli incentivi agli impianti da fonti rinnovabili. Entro sei mesi dalla data di entrata in vigore del decreto, il GSE realizza, aggiornandolo sulla base dell’evoluzione normativa, un portale informatico. A decorrere dall’1 gennaio 2013, i requisiti tecnico professionali di cui all’art. 4, comma 1, lettera c) del decreto ministeriale n. 37 del 2008 si intendono rispettati. Entro il 31 dicembre 2012, le Regioni e le Province autonome, attivano un programma di formazione per gli installatori o procedono al riconoscimento di fornitori di formazione, dandone comunicazione al Ministero dello sviluppo economico e all’ENEA. Entro il 30 giugno 2013 e successivamente ogni due anni, l’AEEG aggiorna le direttive di cui all’articolo 14 del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n. 387, perseguendo l’obiettivo di assicurare l’integrazione delle fonti rinnovabili nel sistema elettrico nella misura necessaria per il raggiungimento degli obiettivi al 2020. Entro tre mesi dalla data di entrata in vigore del decreto, L’AEEG emana specifiche direttive relativamente alle condizioni tecniche ed economiche per l’erogazione del servizio di connessione di impianti di produzione di biometano alle reti del gas naturale i cui gestori hanno obbligo di connessione di terzi. A decorrere dal 1 gennaio 2012 i biocarburanti immessi in consumo saranno conteggiati ai fini del rispetto dell’obbligo di cui all’articolo 2-quater del decreto-legge 10 gennaio 2006, n. 2, convertito dalla legge 11 marzo 2006, n. 81, e successive modificazioni, a condizione che rispettino i criteri di sostenibilità. A decorrere dal 1 gennaio dell’anno successivo a quello di entrata in vigore del decreto di cui dall’articolo 1, comma 5, del decreto-legge 18 giugno 2007, n. 73, convertito con la legge 3 agosto 2007, n. 125, i fornitori di energia elettrica possono utilizzare esclusivamente la garanzia di origine di cui allo stesso comma 1 per provare ai clienti finali la quota o la quantità di energia da fonti rinnovabili nel proprio mix energetico. A decorrere dalla medesima data è abrogato l’articolo 11 del decreto legislativo n. 387/03. A decorrere dal 1 gennaio 2012, i biocarburanti utilizzati nei trasporti e i bioliquidi utilizzati per la produzione di energia elettrica, termica o per il raffrescamento sono conteggiabili per il raggiungimento degli obiettivi nazionali e possono accedere agli strumenti di sostegno, ivi inclusi i meccanismi basati sull’obbligo di rispetto di quote minime, solo se rispettano i criteri di sostenibilità di cui al provvedimento attuativo della direttiva 2009/30/CE del Parlamento europeo e Consiglio del 23 aprile 2009. Entro il 31 dicembre 2011 e successivamente ogni due anni l’ENEA trasmette al Ministero dello sviluppo economico e all’Autorità per l’energia elettrica e il gas un rapporto inerente lo stato e le prospettive delle tecnologie per la produzione di energia elettrica, di calore e di biocarburanti, nonché inerenti l’efficienza energetica, con riguardo particolare a disponibilità, costi commerciali, sistemi innovativi non ancora commerciali e potenziale nazionale residuo di fonti rinnovabili e di efficienza energetica.

AiCARR informa Le Conferenze internazionali AICARR-IIR

Sono oltre 160 le relazioni ricevute, fra invito e libere, che saranno presentate alle due Conferenze internazionali “Sources/Sinks alternative to the outside Air for Heat Pump and Air-Conditioning Techniques” (Alternative Sources – AS) e “International Sorption Heat Pump Conference” (ISHPC11), che si terranno dal 5 all’8 aprile 2011 a Padova. Alle Conferenze sono attesi esperti internazionali, che daranno vita a un programma tecnico/scientifico di elevato livello culturale e di sicuro interesse per chi opera a vario titolo nel settore. I partecipanti, la sera del 6 aprile, potranno ritrovarsi nel corso di due appuntamenti: il concerto di musica classica, ospitato nella suggestiva Sala dei Giganti di Palazzo Liviano, Università di Padova, e la cena a buffet organizzata presso lo storico Caffè Pedrocchi. Tutte le informazioni relative ai due eventi sono pubblicate sul sito www.aicarr.org, nella sezione dedicata.

Appuntamento il 16 giugno con il Convegno di Padova

Si svolgerà il 16 giugno 2011, nella sede di Villa Ottoboni, il Convegno nazionale di Padova, giunto alla 28ª edizione. Il tema sarà “Innovazione tecnologica nella climatizzazione degli edifici nuovi e ristrutturati”, un discorso articolato e di attualità che coinvolge aspetti relativi alle caldaie a condensazione nella ristrutturazione di edifici ed impianti, la climatizzazione centralizzata con pompe di calore, i moderni sistemi di contabilizzazione dei consumi per la climatizzazione e l’acqua sanitaria, l’impiego di energie rinnovabili negli impianti di climatizzazione e di produzione dell’acqua calda sanitaria, l’impiantistica per la climatizzazione negli edifici a basso consumo energetico, i sistemi di climatizzazione VRV con particolare riferimento alle ristrutturazioni edilizie. Particolare attenzione sarà rivolta agli aspetti normativi e alle prestazioni energetiche degli edifici relativamente alla recente norma UNI TS 11300-3 e al progetto di norma prUNI TS 11300-4. Come sempre, sono gradite relazioni libere da parte di tutti coloro che vogliano far conoscere i propri studi, esperienze, realizzazioni relativamente alle nuove tecnologie nel campo della climatizzazione di edifici nuovi e ristrutturati. Gli abstract sono attesi entro il prossimo 25 febbraio attraverso il sito AICARR (sezione Convegni / Area Relatori / invio abstract).

Call for Papers per il 48º Convegno Internazionale AICARR Sono attesi entro il 1 marzo 2011 gli abstract per il 48º Convegno Internazionale AICARR dal titolo “Il recupero energetico degli edifici esistenti: quali soluzioni per un sistema integrato. L’involucro, gli impianti e la regolazione”. Il Convegno avrà luogo a Baveno, sul Lago Maggiore, il 22 e 23 settembre 2011. Alle sessioni plenarie, animate da illustri relatori internazionali, seguirà un programma di sessioni tecniche in cui professionisti ed aziende avranno l’opportunità di presentare impianti, macchine e componenti innovativi a un pubblico di operatori qualificati. I temi della Sessione plenaria • Problema delle isole di calore nelle aree urbane • Come produrre e come finanziare un edificio sostenibile • Opportunità di mercato nella riqualificazione degli edifici • Esperienze di retrofit su edifici: problemi e risultati I temi delle Sessioni tecniche parallele • Sostenibilità energetica ed innovazione nell’involucro degli edifici esistenti • L’integrazione delle fonti rinnovabili negli edifici esistenti: aspetti impiantistici ed architettonici • Innovazione tecnologica e sostenibilità nei sistemi impiantistici esistenti • La corretta gestione e manutenzione del sistema edificioimpianto • I sistemi intelligenti di automazione dell’edificio per la riduzione dei fabbisogni Gli abstract sono da inviare attraverso il sito www.aicarr.org (sezione Convegni / Area relatori / invio abstract). Tutte le informazioni utili sono pubblicate sul sito, nella sezione dedicata all’evento.

AiCARR informa Teoria e tecnica della ventilazione Naturale, meccanica o ibrida, la ventilazione degli ambienti deve necessariamente essere progettata e non ottenuta in modo occasionale. Il volume “Teoria e tecnica della ventilazione. Soluzioni per l’edilizia residenziale e per il piccolo terziario” tratta il concetto di ventilazione in generale, anche con riferimento agli aspetti normativi e legislativi e descrive successivamente le tipologie di impianti e di componenti per la realizzazione di sistemi di ventilazione adeguati agli edifici a uso residenziale. Vengono quindi analizzati le misure per la valutazione dell’efficienza e i criteri di manutenzione di tali impianti. Un capitolo è infine dedicato alla ventilazione di piccoli edifici e ambienti del terziario che, per le loro ridotte dimensioni, possono essere equiparati agli edifici residenziali.

Scuola AICARR: nuovi percorsi per una formazione completa ed efficace Riprenderanno a febbraio i corsi della Scuola AICARR di Milano, da oltre 20 anni punto di riferimento per la formazione e l’aggiornamento professionale di progettisti, tecnici, manutentori, personale tecnico e commerciale di enti e industrie, studenti e ricercatori. Caratteristica di successo della Scuola è – lo ricordiamo – la struttura a moduli, ognuno dei quali corrisponde a una giornata di lezione e costituisce un’unità didattica autonoma. L’edizione 2011 è caratterizzata da alcune importanti novità. Nell’ambito del tema “Energie rinnovabili e assimilabili” verranno introdotti i nuovi moduli: Fonti rinnovabili: fondamenti; Idraulica; Biomassa e gas. Le “Esercitazioni di Progettazione” si completeranno con un quarto modulo di taglio prettamente pratico. Ma, soprattutto, la Scuola si arricchirà di nuovi percorsi tematici che potranno, a scelta dello studente, essere frequentati singolarmente o nell’ambito di un ciclo di studi che affronti la progettazione di impianti dalla A alla Z, con un occhio di riguardo per l’applicazione pratica. Si apre dunque il nuovo capitolo “Analisi economiche e studi di fattibilità”, con le giornate di corso: • Analisi economiche: fondamenti • Analisi economiche nel confronto di sistemi edificio-impianto • Analisi economiche per sistemi a fonti rinnovabili • Studi su fattibilità – Analisi e creazione E naturalmente non può mancare il tema, attualissimo, “Certificazione e diagnosi energetica”, articolato nei moduli: • D. Lgs. 192 e successive modifiche + DM n. 115 • Le norme UNI/TS 11300 parte 1ª e parte 2ª • Le norme UNI/TS 11300 parte 3ª e 4ª • Esercitazione Certificazione Energetica secondo le LG nazionali • Diagnosi Energetica Il calendario dei corsi 2011 e tutte le informazioni aggiornate saranno disponibili sul sito www.aicarr.org.

Autori: V. Raisa, S. Schiavon, R. Zecchin Editore: Editoriale Delfino Pagine: 417 Prezzo: € 38 (soci AICARR), € 48 (non soci). Per informazioni e acquisto visitare la sezione Editoria del sito AICARR.

In uscita a breve il volume “Pompe di calore”

CONVEGNI e SEMINARI: IL CALENDARIO 2011

Uscirà all’inizio del 2011 il volume “Pompe di calore. Parte teorica, parte applicativa”, di Renato Lazzarin.

Convegno

Il libro tratta un tema complesso e attuale, in quanto la pompa di calore è oggi senza dubbio il sistema più efficiente nel trasformare l’energia per il riscaldamento. Ma non basta un’eccellente pompa di calore per ottenere un buon impianto. Un ruolo fondamentale viene giocato dal progettista che deve conoscere bene quali siano i punti di forza di queste macchine e al tempo stesso i limiti da non superare o da considerare con attenzione, ad esempio nei confronti delle temperature operative, o delle caratteristiche della sorgente fredda alla quale la pompa si deve rapportare o del dimensionamento dei sistemi di scambio termico. Il libro considera prima di tutto gli aspetti teorici del funzionamento della pompa di calore, a partire dai componenti fino ad arrivare ai parametri di prestazione e alle tecniche di dimensionamento dell’impianto. Lo studio si riferisce sia alle pompe di calore elettriche che a quelle a gas, con motore a c.i. o ad assorbimento. Segue un’ampia parte applicativa che considera le problematiche della sorgente aria e di altre sorgenti, fra cui in particolare quella geotermica per la quale viene proposto un metodo di dimensionamento. Vengono analizzati anche gli aspetti relativi alla produzione dell’acqua calda sanitaria e all’utilizzazione delle fonti rinnovabili. Un’ampia appendice tratta il dimensionamento di pavimenti e soffitti radianti, cioè di quei sistemi a bassa temperatura che ben si accoppiano con le pompe di calore. Titolo: “Pompe di calore. Parte teorica, parte applicativa”. Autore: Renato Lazzarin. Editore: SGE Editoriali. Pagine: 330. Prezzo: € 29,60 (soci AICARR), € 37 (non soci). Spese di spedizione: € 5. Informazioni su www.aicarr.org

“Rispondere alla crisi energetica con l’integrazione edificio-impianto: la pompa di calore invertibile”. Napoli, 14 gennaio Conferenze internazionali AICARR-IIR “Sources/Sinks alternative to the outside Air for Heat Pumps and Air-Conditioning Techniques” (Alternative Sources – AS) Padova, 5-6-7 aprile ”International Sorption Heat Pump Conference” (ISPHC11) Padova, 6-7-8 aprile Seminari itineranti a cura della Commissione Efficienza e Certificazione Energetica “Diagnosi energetica degli edifici esistenti: aspetti relativi a involucro edilizio e impianti, valutazioni tecnico/ economiche” Date e sedi da definire Seminario a cura del Comitato Tecnico Refrigerazione Data e sede da definire Seminario a cura del Comitato Tecnico Sanità Data e sede da definire Convegno “Innovazione tecnologica nella climatizzazione degli edifici nuovi e ristrutturati”. Padova, 16 giugno Il Convegno verrà riproposto a Bari in ottobre e a Catania in novembre. 48º Convegno Internazionale “Il recupero energetico degli edifici esistenti: quali soluzioni per un sistema integrato. L’involucro, gli impianti e la regolazione”. Baveno-Lago Maggiore, 22 e 23 settembre 2011 Convegno Bologna, 6 ottobre – SAIE Il Convegno verrà riproposto in dicembre a Torino e nel gennaio 2012 a Napoli

AiCARR informa Passaggio di testimone Trascorsi i tre anni del suo mandato, il 13 dicembre 2010, Renato Lazzarin, presidente uscente Aicarr, ha passato al neo presidente Michele Vio le consegne per il triennio 2011-2013. Nell’occasione sono stati presentati i nuovi componenti degli organi direttivi dell’Associazione.

CONSIGLIO DIRETTIVO Michele Vio (Presidente) Progettista, libero professionista. È autore di numerose pubblicazioni e ha vinto il premio Sanguinetti nel 1996 e nel 2002. Laureato a Padova nel 1984 in Ingegneria meccanica indirizzo termotecnico. Aroldo Bargone Progettista. Consigliere Ordine Architetti di Perugia. Laureato in architettura. Ha 50 anni di libera professione in progettazione, D.L. opere private, pubbliche in particolare ospedaliere, industriali. Matteo Bo Progettista. Professore dell’insegnamento al Politecnico di Torino, corso di laurea Magistrale: “Impianti Tecnici” in Ingegneria Edile (Fac. Di Ingegneria) e “Impianti negli antichi edifici” in Architettura, Restauro e Valorizzazione (Fac. Di Architettura). Laurea in Ingegneria Meccanica, specializzazione in Termotecnica, presso il Politecnico di Torino. Filippo Busato Ingegnere gestionale e Dottore di ricerca in Fisica Tecnica all’Università di Padova, dove è assegnista di ricerca. Autore di oltre 50 pubblicazioni scientifiche, è membro IIR-IIF e segretario della commissione E1. È docente della Scuola AiCARR e partecipa alle attività normative in ambito UNI-CTI. Ha vinto il concorso Impianti Premiati nel 2007 e il Premio Sanguineti nel 2010. Paolo Cervio Direttore Tecnico di Systemair Group SE. Membro del Consiglio Direttivo di ANACE, Ass. Naz. Antincendio e Controllo Evacuazione del fumo. Diplomato perito termotecnico nel 1972 c/o ITIS Feltrinelli di Milano. Mariapia Colella Loperfido Progettista. Esperta nella valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici, collabora alla progettazione di impianti tecnici in campo civile e industriale. È laureata in chimica. Stefano Paolo Corgnati Professore Associato di Fisica Tecnica Ambientale presso il Dip. di Energetica del Politecnico di Torino. Riveste diverse cariche in ambito internazionale.

Francesca Romana d’Ambrosio Professore ordinario di Fisica Tecnica Ambientale nell’Università degli Studi di Salerno. Coordinatore o membro di varie Commissioni e GdL dell’UNI e rappresentante italiano nei GdL sul microclima in ambito ISO e CEN. È membro ASHRAE. Michele De Carli Ricercatore presso il Dipartimento di Fisica Tecnica dell’Università di Padova. Partecipa a gruppi Normativi CEN e ISO su impianti radianti ed è membro del Lowex Network, Associazione internazionale di ricercatori nel campo di sistemi a bassa energia Natale Daniele Foresti Vice Presidente di Sagicofim Spa; Presidente del Consiglio di Amministrazione di Sagi Srl, di Sagicofim SaS (Francia) e di Sagicofim Air Filters India Private LTD. Luigi Gazzi Collabora con Clivet come dirigente per le Applicazioni Impiantistiche e key-account per gestire i rapporti con end-users e consulenti. Perito Termotecnico nel 1966. Anna Magrini Professore Ordinario di Fisica Tecnica presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Pavia. Competenze e studi su: trasmissione e condensazione del vapore in strutture edilizie, metodi di valutazione di prestazioni energetiche degli edifici, certificazione e diagnosi energetica, deumidificazione chimica, inquinamento acustico e acustica architettonica. Membro commissioni CTI. Fabio Minchio Progettista, dottore di ricerca in energetica. Si occupa di progettazione di impianti geotermici e alimentati da fonti rinnovabili ed è esperto in tema di normative tecniche e aspetti amministrativi nel settore energetico. Svolge attività di ricerca e sviluppo in tema di pompe di calore, scambiatori a terreno e sistemi di scambio termico. Laureato in ingegneria gestionale. Gian Paolo Perini Progettista. Laureato in Ingegneria meccanica, indirizzo energetico presso il Politecnico di Milano.

Mara Portoso Laureata in Ingegneria Meccanica indirizzo energetico, giornalista professionista dal 1991. Collabora come free lance con riviste della stampa tecnica specializzata. In qualità di consulente si occupa di comunicazione e marketing per società del settore HVAC. Gabriele Raffellini Progettista. È stato docente a contratto presso la Facoltà di Architettura – Università degli Studi di Firenze “impianti tecnici” (2004-2007). Laureato in Ingegneria Elettrotecnica nel 1996. Piercarlo Romagnoni Professore Ordinario (Fisica Tecnica Ambientale) presso L’Università IUAV di Venezia. Membro del Sottocomitato 1 e del Sottocomitato 5 del CTI dal 1989, membro ASHRAE dal 1994, membro del WG6 (carichi energetici estivi degli edifici) del TC 89 dal 1992. è responsabile dal 2000 della sezione Fisica Tecnica del Sistema Laboratori IUAV. Remo Romani Progettista. Laureato in Ingegneria Meccanica nel 1977.

Nicola Rossi Progettista. Laureato in ingegneria elettrotecnica.

Alessandro Sandelewski Ingegnere meccanico, progettista. È Chartered Engineer inglese, Fellow CIBSE e Socio ASHRAE. Ha presentato numerose memorie a convegni italiani ed esteri. Luca Stefanutti Progettista. Ha svolto attività editoriale. È docente a contratto presso la Facoltà di Architettura del Politecnico di Milano ed è stato membro del Publications Committee dell’ASHRAE. Laureato in Ingegneria Meccanica al Politecnico di Milano. Mauro Strada Professore Ordinario di Tecnica del Controllo Ambientale (1990) presso il D.C.A. dell’Università IUAV di Venezia. Progettista. Antonio Masoli (Cooptazione Consiglio Direttivo) Progettista. Componente Commissione Impianti Ordine Ingegneri di Trieste. Coordinatore Commissione Energia Federazione Regionale Ingegneri Friuli-Venezia Giulia. Docente Agenzia CasaClima Friuli–Venezia Giulia e Ordine Ingegneri Trieste. Laureato in ingegneria meccanica all’Università di Trieste.

GIUNTA ESECUTIVA Michele Vio: Presidente Nicola Rossi: Vicepresidente Vicario Matteo Bo: Presidente Commissione Comitati tecnici Filippo Busato: Presidente Commissione Tecnica e Normativa Mariapia Colella Loperfido: Presidente Commissione Attività di Formazione Francesca R. d’Ambrosio: Presidente Commissione Editoria e Documentazione Anna Magrini: Presidente Commissione Efficienza e Certificazione energetica Gian Paolo Perini: Presidente Commissione Comunicazione e Rapporti nazionali Mara Portoso: Presidente Commissione Soci Piercarlo Romagnoni: Presidente Commissione Programmazione Convegni Luca Stefanutti: Presidente Commissione Rapporti internazionali Natale Daniele Foresti: Osservatore per la Consulta industriale TESORIERE Enzo Lo Jacono Ha ricoperto importanti ruoli in varie aziende del settore impiantistico. REVISORI DEI CONTI Adileno Boeche Progettista. Laureato a Padova nel 1967 in ingegneria meccanica. Carmine Casale Ha ricoperto importanti posizioni in aziende mondiali del settore HVAC&R. Alessandro Cocchi Professore Ordinario di Fisica Tecnica presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna dal 1970 al 2008. Segretario generale ATI, Presidente della Sez. ATI Emilia Romagna

Novità Prodotti

Novità

Refrigerazione commerciale a basse emissioni DuPont sta testando il nuovo refrigerante Opteon XP10 a basso GWP (circa 600), particolarmente adatto all’uso nei sistemi di refrigerazione commerciale a media temperatura. La multinazionale statunitense assicura che con le sue proprietà termo-dinamiche è in grado di ridurre del 50% le emissioni di gas serra complessive rispetto ad un sistema standard di compressione R404A diretto. Ciò sarebbe confermato dai primi test condotti da DuPont, in stretta collaborazione con i produttori dei componenti dei sistemi di refrigerazione, con i consulenti tecnici e le catene di vendita al dettaglio quali Aldi e Penny (in Germania) e Spar (in Austria). L’inizio della commercializzazione è previsto entro il 2013.

Refrigeratore magnetico con tecnologia militare Johnson Controls presenta YMC2 (York Magnetic Centrifugal Chiller), refrigeratore magnetico centrifugo che sfrutta la tecnologia dei cuscinetti magnetici per eliminare l’attrito dei contatti meccanici nella fase di trasmissione. Grazie a questa tecnologia, di cui l’azienda si è avvalsa per le applicazioni navali negli ultimi dieci anni, anche le vibrazioni derivanti dalla fase di trasmissione vengono attenuate. Il refrigeratore opera fino a un massimo di 73 dBA in condizioni standard a pieno carico, grazie a AHRI-575. Secondo quanto riportato da un comunicato aziendale, le capacità del motore a velocità variabile OptiSpeed sono state perfezionate e l’efficienza dell’evaporatore è stata migliorata grazie a un design avanzato del tipo “falling-film”. Inoltre sono state mantenute le caratteristiche che contraddistinguono i refrigeratori York, incluso il compressore centrifugo ottimizzato che si avvale di torri di raffreddamento dell’acqua per risparmiare energia. Infine, YMC2 utilizza il refrigerante HFC-134a dal basso GWP (Global Warming Potential) capace di aumentare l’uptime e ridurre i costi di manutenzione.

Celle garantite 4 anni con testo Una nuova serie di analizzatori di combustione è stata introdotta sul mercato da testo AG. Si tratta del modello testo 330 LLv3, che visualizza graficamente su un apposito display le misure effettuate, guidando l’utente durante l’analisi di un impianto di riscaldamento. Gli analizzatori sono dotati di nuovi menù di misura, come la Prova di tenuta impianti gas secondo UNI 7129 e 11137, che consentono di eseguire le prove di sicurezza dell’impianto. Infatti, collegando direttamente il kit apposito all’analizzatore, è possibile controllare la relativa tubazione gas senza acquistare un ulteriore strumento di misura. Tutti gli strumenti possiedono infine celle per O2 e CO a lunga durata, garantite dall’azienda 4 anni, che consentono di ridurre i costi di manutenzione; non sarà infatti più necessario sostituire frequentemente i sensori di misura.

tà Prodotti Inverter Power+ per unità HVAC Progettato specificamente per pompe di calore ad alta efficienza, chillers e close control, l’inverter Power+ di Carel è in grado di modulare la velocità del compressore del sistema in cui è installato e, di conseguenza, la capacità della macchina frigorifera. Sono così possibili incrementi del COP della macchina durante il funzionamento a carico parziale, che si concretizzano in più elevati valori di efficienza stagionale (Seasonal Performance Factor). Tra i vantaggi della tecnologia DC inverter troviamo, inoltre, la regolazione della temperatura dell’acqua anche a fronte di picchi di richiesta e una migliore gestione dell’efficienza degli scambiatori che lavorano a carico parziale. In questo modo sarà dunque possibile operare con una pressione di aspirazione più alta e una di condensazione più bassa.

Circuito fino a 235 metri e dislivello fino a 11 piani I modelli da 14 e 16 HP delle unità esterne del nuovo VRF Super Modular Multi System (SMMSi) di Toshiba sono dotati ciascuno di 3 compressori inverter DC Twin Rotary di nuova concezione, con prestazioni ottimizzate a carico parziale. L’intervallo di capacità di questo sistema va da 14 a 135 kW in raffrescamento e da 16 a 150 kW in riscaldamento, con la possibilità di collegare fino a 48 unità interne. I compressori DC Twin Rotary ad alta efficienza, sono equipaggiati con inverter a controllo vettoriale di ultima generazione e, in base ai test effettuati al 50% del carico, consentono di ottenere un COP di 6,41. L’azienda nipponica ha sviluppato sistemi di controllo intelligente VRF per la portata di refrigerante secondo le richieste di ogni singolo locale, indipendentemente dal tipo di unità interna utilizzata e dalla lunghezza delle tubazioni. Ne risulta una flessibilità d’installazione per piani con molteplici locali o in caso di frequenti redistribuzione degli stessi, grazie alla possibilità di realizzare un circuito con una lunghezza equivalente fino a 235 metri per singolo modulo. Stessa flessibilità consentita dalla possibilità di installazione con dislivello fino a 40 metri tra le unità interne di uno stesso impianto. Un’altezza equivalente ad un edificio di 11 piani.

Retrofit low cost per abbandonare gli HCFC I prodotti Isceon di SIAD, che appartengono alla famiglia dei gas HFC, sono stati studiati appositamente per consentire la sostituzione più semplice possibile (retrofit dropin) dei gas HCFC presenti nei vecchi impianti di refrigerazione o condizionamento. Con questi prodotti, afferma una nota aziendale, nella maggior parte dei casi, non è necessario bonificare il circuito, né sostituire il lubrificante, portando a termine la conversione con fermi di impianto molto brevi. L’operazione di retrofit consiste essenzialmente nel cambio dei filtri, scarico del vecchio gas, verifica della eventuale presenza di perdite e caricamento del nuovo gas. Avvalendosi della collaborazione di Tecnoservizi Ambientali, società del gruppo specializzata nello smaltimento dei rifiuti e management ambientale, con l’operazione di retrofit avviene anche lo smaltimento del vecchio gas refrigerante. CFC, HCFC, HFC sono infatti rifiuti speciali pericolosi e devono essere raccolti e avviati allo smaltimento o alla rigenerazione.

Mini-cogeneratore da 70 kWe con multi-inverter Per fornire una risposta specifica alle esigenze dei professionisti del mercato dei servizi energetici, Energifera, azienda produttrice di mini cogeneratori modulanti e multifunzione a doppio inverter Tema, arricchisce la gamma prodotti con Tema fix, la nuova macchina di mini-cogenerazione tradizionale con potenza nominale elettrica di 70 kW (122 kW termici). Pensata in una logica di massimizzazione dell’affidabilità in condizioni di lavoro heavy-duty e del ROI per gli operatori di settore, Tema fix, pur producendo energia “a giri fissi” come i cogeneratori tradizionali, gode dei vantaggi di flessibilità e modulabilità derivanti dal know-how elettronico contenuto nel prodotto originale multi inverter, orientato agli utilizzatori finali attenti, oltre che all’efficienza energetica, all’elevata qualità dell’energia

Le soluzioni di oggi per i progetti di domani…

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Ricostruire il passato. Strategie per la riqualificazione impiantistica

Robur_Aicarr_10-2010

Pompe di calore

Strutture sanitarie

Evoluzione tecnologica nel generatore di calore

Riduzione dei fabbisogni nel commercio

Recupero del calore

Progettazione impianti solari termici e fotovoltaici

Impianti con mix di fonti energetiche

Sistemi efficienti nel settore alberghiero

Assorbimento

#10

Tendenze impiantistiche per edifici direzionali

Facciate innovative

#11

Generazione e cogenerazione distribuita

Building automation e monitoraggio

#12

Recupero energetico edifici esistenti

Regolazione

27-09-2010

14:11

Pagina 1

CONDIZIONAMENTO

ANNO 1 GIUGNO 2010

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INTEGRAZIONE DELLE FONTI RINNOVABILI NEL PROGETTO

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MONOGRAFIA peRIOdIcA sul beNesseRe sOsteNIbIle

RIDUZIONE DEI FABBISOGNI NEL TERZIARIO

50/65 Energia Fossile

Efficienza totale

100

150/165

Pari al

32,7%/39,4% di en. rinnovabile

Energia rinnovabile

GAHP GS LT

ENERGIA GEOTERMICA

ENERGIA AEROTERMICA

Efficienza termica ottenibile calcolata su P.C.S. / P.C.I.

Energia rinnovabile

GAHP A LT

ENERGIA IDROTERMICA

55%

lo c al i

t tu razio

zia ria 2 0

Ingressi di energia primaria

a e t r ib i l e

fin

ris

36%

refrigerazione

condizioni funzionamento B0 - W 35 (Inlet cold water temp. 0 °C Outlet hot water temp. 35 °C)

52/70 Energia Fossile

Efficienza totale

100

152/170

Pari al

34,2%/40,9% di en. rinnovabile

Energia rinnovabile

GAHP WS condizioni funzionamento W10 - W 35 (Water temp. 10 °C - Water temp. 35 °C) (a circuito chiuso)

57/75 Energia Fossile

100

Efficienza totale

157/175

Pari al

36,3%/42,6% di en. rinnovabile

GAHP (Gas Absorption Heat Pump): A (Air Source), GS (Ground Source), WS (Water Source) LT (Low Temperature)

modello

Analisi energetica territoriale Impianti negli2010 edifici storici 23-27 marzo Expocomfort

CASE STUDY

Gli effetti del cambio dei serramenti

Fieramilano, Nuovo Polo Rho-Pero Vantaggi della portata variabile Padiglione 15, Riqualificare laCorsia Città GdiStand Roma43, Corsia H Stand 38 Flessibilità nel controllo di umidità ASHRAE: roadmap m.com per l’efficienza www.sagicofi

Bimestrale – poste italiane spa – posta target magazine - lo/conV/020/2010.

Interventi per il condominio Riqualificazione nel terziario Gestione impianti nel recupero

IL PROGETTO

Nuovo cuore e nuova pelle per la Torre Garibaldi

Potenza termica

energia rinnovabile utilizzata (P.C.S./P.C.I) aerotermica geotermica idrotermica

energia rinnovabile utilizzata %

efficienza % (P.C.S./P.C.I)

32,7/39,4 150/165 HYBRID VENTILATED FAÇADE 34,2/40,9 152/170 157/175 SOLARE TERMICO NEI36,3/42,6 CENTRI COMMERCIALI DIMENSIONARE I PALI ENERGETICI Robur è certificata da prestigiosi enti internazionali e da più diBIOMASSE 4.000 impianti funzionanti PER già RISCALDAMENTO SOLARCOOLING DI PICCOLA TAGLIA conviene www.RoburPerTe.it Tel. 035 888 333 informa@robur.it MCHP.Documentarsi CONVIENE NELLA CASE A BASSO CONSUMO? GAHP A GAHP GS GAHP WS

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EURO15

CO2 equivalente alle emissioni di 9.536 automobili ecologiche o a quanto viene assorbito da 2.856.032 alberi che coprono una superficie di 39.991.970 mq superiore a quella del Comune di Bergamo. * dati aggiornati al 1 Agosto 2010.

• Con Robur GAHP, ogni anno si evita l'emissione di 4,2 tonnellate di CO2, equivalenti a quanto viene assorbito da 599 alberi. 4.768* Pompe di Calore ad Assorbimento alimentate a metano con utilizzo di Energie Rinnovabili Autosostenibili già installate fanno risparmiare ogni anno 7.629 TEP e evitano l'emissione di 20.026 tonnellate di CO2.

ambiente

ANNO 1 ottobre 2010 AicARR JOURNAL # 3 – 2010 – RIDUZIONE DEI FABBISOGNI NEl tERZIARIO

EURO15

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• Per ogni kW di metano utilizzato e reso sottoforma di calore ne aggiungono 0,5 di energia rinnovabile aerotermica, geotermica o idrotermica.

RINNOVABILI ED EDIFICI

riscaldamentoenergia ISSN:2038-2723

condizionamento

REFRIGERAZIONE

POMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTO A METANO + FINO AL 40% DI ENERGIE RINNOVABILI AUTOSOSTENIBILI

MONOGRAFIA PERIODICA SOSTENIBILE PERSUL IL BENESSERE RISCALDAMENTO

strategie per la riqualificazione impiantistica

Riduzione dei fabbisogni nel terziario

AMBIENTE

GAS ABSORPTION HEAT PUMP

anno 1 APRILE 2010

Riduzione dei fabbisogni nell'industria

RISCALDAMENTOENERGIA ISSN:2038-2723

refrigerazione

RICOSTRUIRE IL PASSATO

AMBIENTEREFRIGERAZIONE GIA RISCALDAMENTO ENER CONDIZIONAMENTO AMBIENTE UOMO ENERGIA RISCALDAMENTO ROBUR GAHP

ambiente

MONOGRAFIA peRIOdIcA sul beNesseRe sOsteNIbIle

FOCUS TECNOLOGICO

CONDIZIONAMENTO

ambienterefrigerazione gia riscaldamento ener condizionamento ambiente uomo energia riscaldamento condizionamento

DOSSIER MONOGRAFICO

Rinnovabili ed edifici. Integrazione delle fonti rinnovabili nel progetto

riscaldamentoenergia

condizionamento

Fascicolo

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Non investire in un’unica soluzione quando puoi averle entrambe: Pompa di Calore a 2 tubi e Recupero di Calore a 3 tubi con un solo sistema.

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